$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Grzyby glebowe, które tworzą kompleks gatunkowy Fusarium oxysporum (FOSC), są wpływowymi hemibiotroficznymi patogenami roślin, które mogą powodować poważne choroby i straty plonów w różnych uprawach1. Więdnięcie arbuza Fusarium, wywoływane przez F. oxysporum f. sp. niveum (Fon), w ciągu ostatnich kilku dekad rosło pod względem zasięgu, częstości występowania i nasilenia na całym świecie2,3. U sadzonek objawy więdnięcia Fusarium często przypominają zwilżenie. U starszych roślin liście stają się szare, chlorotyczne i nekrotyczne. W końcu więdnięcie roślin postępuje do całkowitego załamania się rośliny i śmierci4. Bezpośrednia utrata plonów występuje z powodu objawów i śmierci rośliny, podczas gdy pośrednia utrata plonów może wystąpić z powodu uszkodzeń słonecznych spowodowanych eliminacją baldachimu dolistnego5. Rozmnażanie płciowe i związane z nim struktury rozrodcze nigdy nie zostały zaobserwowane u F. oxysporum. Jednak patogen wytwarza dwa rodzaje bezpłciowych zarodników, mikro- i makrokonidia, a także większe, długoterminowe struktury przetrwania zwane chlamydosporami, które mogą przetrwać w glebie przez wiele lat6.
FOSC jest klasyfikowany do form specjalnych na podstawie obserwowanych zakresów gospodarzy, zwykle ograniczonych do jednego lub kilku gatunków gospodarzy1. Chociaż ostatnie badania wykazały, że ten kompleks gatunkowy może być złożeniem 15 różnych gatunków, konkretne gatunki, które infekują arbuzy, są obecnie nieznane7. F. oxysporum f. sp. niveum (Fon) to nazwa grup szczepów, które infekują wyłącznie Citrullus lanatus lub udomowionego arbuza8,9. Szczepy F. oxysporum w obrębie większości patogennych formae speciale wykazują pewien poziom różnorodności w odniesieniu do ich składników genetycznych i zjadliwości w stosunku do gatunku żywiciela. Na przykład jeden szczep może zainfekować wszystkie odmiany żywiciela, podczas gdy inny może zainfekować tylko bardziej podatne odmiany. Aby wyjaśnić taką zmienność, grupy te są nieformalnie klasyfikowane do ras na podstawie powiązań ewolucyjnych lub wspólnych cech fenotypowych. W obrębie Fon scharakteryzowano cztery rasy (0, 1, 2 i 3) na podstawie ich patogenności w stosunku do zestawu wybranych odmian arbuza, przy czym odkrycie rasy 3 miało miejsce niedawno10.
Pomimo tej pozornej różnorodności, morfologie zarodników lub strzępek nie są rozróżnialne między rasami ras Fon, co oznacza, że testy molekularne lub fenotypowe są potrzebne do zidentyfikowania unikalnej rasy izolatu11. Badania molekularne zidentyfikowały pewne różnice genetyczne. Na przykład rola efektorów wydzielanych w ksylemie (SIX) jest badana od lat w F. oxysporum, a niektóre z tych efektorów zostały zlokalizowane na chromosomach wymienianych podczas poziomego transferu genów12. Na przykład SIX6 znajduje się w wyścigach Fon 0 i 1, ale nie w wyścigu 213. SZEŚĆ efektorów zostało zaangażowanych w patogeniczność F. oxysporum f. sp. lycopersici i F. oxysporum f. sp. cubense, które powodują więdnięcie Fusarium odpowiednio na pomidorach i bananach14,15,16,17. Analiza SZEŚCIU profili efektorowych wśród szczepów F. oxysporum f. sp. spiniciae, patogenu więdnącego Fusarium na szpinaku, umożliwiła klasyfikację, która dokładnie odzwierciedla różnorodność genetyczną i fenotypową18. Jednak różnice między mechanizmami wirulencji ras Fon nie są obecnie w pełni zrozumiałe, a testy molekularne opracowane po ich użyciu wykazały niespójne i niedokładne wyniki19. Dlatego wyniki fenotypowe z testów infekcji są obecnie najlepszym sposobem klasyfikacji izolatów.
F. oxysporum początkowo infekuje gospodarzy przez korzenie, zanim przedostanie się do xylem20. To sprawia, że bezpośrednia inokulacja korzeni danej odmiany gospodarza jest skutecznym sposobem na przeprowadzenie typowania rasowego i jest podstawą metod inokulacji root-dip i tray-dip21. Gdy nie zaraża żywiciela, F. oxysporum przebywa w glebie i może pozostawać w stanie uśpienia przez lata. Uprawa podatnych odmian arbuza w glebie z pola zainteresowania jest jednym ze sposobów sprawdzenia obecności Fon. Rozszerzenie tej metody na odmiany o różnych znanych poziomach odporności w glebie, która jest celowo porażona przez Fon, jest również dobrym sposobem na przeprowadzenie typowania rasowego (Tabela 1) i stanowi podstawę metody wysiewu porażonych ziaren. Zmodyfikowana metoda zanurzania tacek jest odmianą oryginalnej metody zanurzania tacy, która pozwala na wysokoprzepustowe typowanie rasowe, w którym można szybko zbadać wiele roślin i izolatów polowych22. Ważnymi czynnikami szybkiego i skutecznego testu biologicznego typowania rasowego są użycie odmian, które mają udokumentowane różnice w odporności na różne rasy patogenów, zapewnienie, że inokulum jest zarówno biologicznie aktywne, jak i obfite podczas infekcji, utrzymanie środowiska, które sprzyja zarówno patogenowi, jak i gospodarzowi, oraz stosowanie spójnego systemu oceny ciężkości lub częstości występowania choroby. Ten artykuł opisuje metody root-dip23,24, zainfekowane metody wysiewu ziaren25,26 oraz zmodyfikowane metody tray-dip22 do fenotypowego typowania rasy oparte na zasadach opisanych powyżej.