Введение к работе
Актуальность работы Возбудитель рака картофеля Synchytrwm endobioticum (Sclulb) Perc - является карантинным объектом, включенным в перечень карантинных видов 55 государств (Распространение по странам мира , 1987) Широкая географическая распространенность, способность длительное время сохраняться в почве, трудность искоренения и образование новых, приспособившихся к местным условиям агрессивных патотипов, свидетельствуют о высокой пластичности и большой опасности возбудителя рака картофеля
Потери урожая в очагах рака картофеля могут составлять 50-100% (Hampson, 1993, Melnik, 1998) Например, в 1967 году в Ленинградской области на отдельных зараженных приусадебных участках потери урожая картофеля составили 45-96% (Тарасова, 1978)
На территории Российской Федерации первые очаги заболевания были зарегистрированы в Ленинградской области в 1940 году общей площадью заражения 1,4 га (Галанова, 1964) В Ленинградской области основное количество очагов рака находится на приусадебных участках, где выращивались восприимчивые к заболеванию сорта картофеля (Справочник , 2001, 2003, 2006) На 2006 год в Ленинградской области возбудитель рака картофеля зарегистрирован в 9-ти районах общей площадью заражения 8,75 га (Справочник , 2006)
В настоящее время в районах, где имеются очаги рака, должны выращиваться только высокоустойчивые к S endobioticum сорта картофеля, которые способствуют очищению почвы от патогена Российское законодательство в сфере карантина растений разрешает выращивание в очагах S endobioticum вне зависимости от степени инфекционной нагрузки любые устойчивые сорта картофеля и любые сельскохозяйственные культуры (Тарасова, 1978, Инструкция , 1988) Стоит отметить, что вывоз выращиваемой сельскохозяйственной продукции, а также картофеля из очагов рака, должным образом не контролируется и, более того, не известно, какие сорта (по степени устойчивости) выращиваются на карантинных участках
В настоящее время необходимо проведение комплексного мониторинга карантинных очагов S endobioticum, расположенных на территории Ленинградской области Выявление возбудителя рака картофеля в зарегистрированных очагах, особенно при малой зараженности почвы, представляет определенную трудность, т к стандартная процедура отбора почвенных проб, а также стандартные методы ракодиагностики не дают 100% экстрагируемое зооспорангиев из почвы (Ефременко и др, 1985, Зеля и др, 2005, van Leeuwen et al, 2005)
Помимо этого, определенную трудность представляет анализ почвы на выявление зооспарангиев возбудителя рака картофеля, потому что необходимо отличать покоящиеся зооспорангии S endobioticum от покоящихся зооспорангиев сходных видов рода Synchytrmm В 1977 году на территории быв-
шего СССР было зарегистрировано 22 вида из рода Synchytnum, причем 13 из них были распространены в Российской Федерации, главным образом, в Ленинградской и Московской областях (Кирюхина и др , 1977)
Таким образом, очевидно, что в настоящее время остро стоит проблема по созданию эффективного метода диагностики единичных зимних (покоящихся) зооспорангиев S endobioticum
Современная селекция картофеля ориентирована на получение сортов, сочетающих высокую продуктивность с устойчивостью к наиболее опасным патогенам Обязательным требованием для включения в реестр селекционных достижений новых сортов картофеля является устойчивость к возбудителю рака Создание сортов с групповой устойчивостью, в том числе и к раку, крайне важно в системе защиты картофеля
Помимо этого, для создания высокоустойчивых сортов картофеля к S endobioticum, необходимо четко представлять внутривидовой состав популяции патогена, даже в пределах обычного (D1) патотипа, географически отдаленные популяции возбудителя рака картофеля отличаются по агрессивности к восприимчивым сорта картофеля (Воловик и др, 1968, 1975, Федотова, 1959, Федотова и др, 1969, Бондарь, 1989, Данченко, 1983, 1989, Ламеко и др, 1991) Молекулярно-генетические исследования, которые могли бы служить основой для изучения микроэволюционных процессов в популяциях патогена, до настоящего времени не проводились
Цель и задачи исследований Целью исследований являлось выявление возбудителя рака картофеля в зарегистрированных карантинных очагах Ленинградской области, характеристика географических популяций S endobioticum по вирулентности, агрессивности, ДНК-маркерам, а также выявление источников устойчивости картофеля
Для достижения данной цели предстояло решить следующие задачи
1 Провести мониторинг зарегистрированных карантинных очагов S
endobioticum в Ленинградской области.
Разработать метод молекулярной диагностики возбудителя рака картофеля в почвенных образцах
Провести идентификацию патотипного состава географических популяций S endobioticum и охарактеризовать их агрессивность по отношению к восприимчивым сортам картофеля
Провести сравнительный анализ географических популяций возбудителя рака картофеля с использованием ДНК-маркеров
Оценить устойчивость к S endobioticum сложных межвидовых гибридов картофеля селекции ГНЦ РФ ВНИИР
Научная новизна исследований
1 Впервые проведено молекулярное генотипирование 4-х образцов популяций S endobioticum из Московской и Ленинградской областей, а также из Белоруссии и Украины методами RAPD и УП-ПЦР Выявлены генетические
различия между индивидуумами паразита внутри популяции, а также различия между популяциями
2 Разработан метод молекулярной диагностики возбудителя S
endobioticum в почвенных образцах, который отличается от известных тем,
что ДНК паразита экстрагировалась, во время денатурации в первом цикле
ПЦР из целых зооспорангиев, помещенных до этого непосредственно в реак
ционную смесь
3 Выявлена донорская способность клона Solanum chacoense 19759 в пе
редаче признака устойчивости к endobioticum потомству
Практическая значимость работы На основании мониторинга популяций возбудителя рака картофеля в Ленинградской области определена степень жизнеспособности S endobioticum в зарегистрированных очагах рака Эти сведения необходимы для вывода карантинных очагов из-под регламента контроля РОССЕЛЬХОЗНАДЗОРа Предложен метод молекулярной диагностики возбудителя S endobioticum в почвенных образцах
Данные по агрессивности московской, белорусской и украинской популяций S endobioticum могут быть использованы при подборе инокулюма для оценки сортов и гибридов картофеля и выборе универсально восприимчивого контроля
Для практической селекции выявлены устойчивые к раку сложные гибриды картофеля, обладающие также устойчивостью к нематоде, фитофторозу и Y вирусу (Хютти и др , 2007)
Апробация работы и публикации результатов исследования Результаты исследований были представлены на втором симпозиуме по агробиотехноло-гии "Взаимоотношения почвенных микроорганизмов и растений" (Гамбург, 2006), на совещании "Исследование эволюции взаимоотношений растений и микроорганизмов" (Санкт-Петербург, 2007), на международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы иммунитета и защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей" (Одесса, 2007), на II Вавиловской международной конференции "Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке Состояние, проблемы, перспективы" (Санкт-Петербург, 2007), на годичной отчетной сессии ГНУ ВИЗР (Санкт-Петербург, 2008), на II съезде микологов России "Современная микология России" (Москва, 2008)
Материалы исследований опубликованы в 6 печатных работах, из них 1 опубликована в рецензируемом журнале из перечня ВАК РФ
Работа поддержана грантом РФФИ № 08-04-00447
Структура и объем диссертации Диссертационная работа изложена на 225 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы Работа иллюстрирована 32 рисунками и 23 таблицами Библиография включает 338 источников, из них 190 на иностранном языке
