Этот протокол обеспечивает быстрый и эффективный метод инокуляции патогенов устойчивости к тополиному раку, который подходит для областей исследований, требующих широкомасштабного скрининга устойчивости к болезням, таких как гибридное разведение устойчивости к тополиному раку и скрининг патогенности патогенов стеблевого рака.
Первым ключевым моментом метода является оценка устойчивости к болезням путем инокуляции вновь созревших листьев, а не созревших стеблей/ветвей. В результате, селекция клонов устойчивости к стеблевым болезням может быть проведена через 1-2 года селекции гибрида тополя при использовании метода прививки листьев, по сравнению с трудоемким скринингом устойчивости в пути прививки стебля (5-7 лет после селекции), листовым методом, резко сокращающим цикл размножения болезни стебля тополя. Вторым ответственным этапом листового метода является выбор листьев. Устойчивость листьев к болезням изменяется в зависимости от их онтогенеза (возраста или положения на ветвях), называемой устойчивостью листьев к стадии листа12,13. Таким образом, корреляция устойчивости растений между испытуемыми листьями и стеблем/ветвями имеет решающее значение для эффективности метода инокуляции листьев. Устойчивость к пятнистости листьев на «пяти средних листьях» не связана с устойчивостью к раку стебля при гибридном взаимодействии тополя и септориоза 13; тем не менее, исследование Wei et al.14 и наше исследование показали, что устойчивость к пятнистости листьев на верхних недавно созревших листьях или верхних5-7-х листьях согласуется с устойчивостью к раку стебля при взаимодействии Malus-V. ceratosperma и тополей-C. chrysosperma. Поэтому метод инокуляции листьев in vivo может быть использован при разведении стебля тополя, а верхние 5-7 листьев являются доступными материалами для инокуляции. Третьим ключевым моментом этого метода является получение достаточного количества раневых участков (рекомендуется 30 участков и 50 участков в этом протоколе) путем повторного прокалывания иглой после инокуляции возбудителя, теоретически при этом места ранения разовьются в 50 независимых некротических пятен на трех листьях тополя, обеспечивая более точную оценку устойчивости к ракообразному раку у потомства тополя. Кроме того, сохранение влаги и выбор световых условий15 в листьях полезны для получения более стабильной и точной оценки устойчивости к болезням стебля тополя.
В данном протоколе в качестве прививочного материала использовались как 1-летние саженцы тополя (окультуренные > 3 месяцев), так и 1-летние ветви (окультуренные > 2 месяцев) многолетних тополей. Саженцы тополя идеально подходят для скрининга устойчивости к болезням, потому что они более стабильны и просты в эксплуатации. Напротив, выбор ветвей или листьев тополя (которые должны быть свободны от вредителей, болезней и механических повреждений и иметь те же условия окружающей среды, такие как освещение или затенение) является сложной задачей.
По сравнению с традиционным методом инокуляции стеблей in vitro , метод инокуляции листьев in vivo значительно улучшает селекцию устойчивости тополя к раку во многих аспектах: 1) обеспечение осуществимого метода скрининга устойчивости к болезням для гибридной селекции болезней стебля тополя. По нашему опыту, команда из 3 человек может провести грибковую инокуляцию более 200 гибридных клонов тополя за 1 день, а затем получить результаты через 5-7 дней. Таким образом, селекционеры могут провести скрининг устойчивости к болезням большой гибридной популяции (например, 1000 генотипов) за короткий период (например, 1 месяц) за счет сотрудничества 3-6 человек. 2) Метод инокуляции листьев значительно опережает время первого отбора клонов, устойчивых к раку, (с 5-7 лет до 1-2 лет после селекции), что способствует раннему отбору и отбору саженцев устойчивых клонов к болезням стеблевого рака. 3) Используя метод инокуляции листьев, исследователи могут глубоко раскрыть структуру и разнообразие устойчивости всех гибридных потомков и получить клоны-кандидаты на устойчивость для производства или селекции. 4) Кроме того, в сочетании с высокопроизводительной технологией секвенирования, метод инокуляции листьев способствует добыче генов, связанных с резистентностью, и генных модулей4и может быть использован в селекции тополя, устойчивых к болезням, на основе технологии геномной селекции (GS)4. Наконец, для непрерывного производства верхних5-7-х листьев в течение вегетационного периода тополя, селекционеры могут проверять устойчивость тополя к различным штаммам патогенов или различным патогенам болезней; Кроме того, метод инокуляции листьев также обеспечивает возможный путь для мультипроективного разведения тополя, например, для получения гибридных клонов, устойчивых к болезням раком C. chrysosperma и B. dothidea одновременно. Однако следует отметить, что метод инокуляции листьев был разработан на основе скрининга устойчивости к раку у относительно небольшого гибридного потомства тополя (48 генотипов). Затем, в качестве критически важной стратегии для селекции устойчивости к тополиному раку, эффективность этого метода все еще нуждается в более надежной проверке на более широкой популяции гибридов тополей или культурных плантациях тополей.
Этот протокол будет способствовать развитию гибридной селекции болезней тополя (например, Cytospora, Botryosphaeria и Septoria ), обеспечивая устойчивые гибридные клоны тополей в лесонасаждениях тополей в Китае и Северной Америке. Кроме того, этот протокол будет способствовать нашему пониманию патогенности стволовых заболеваний, облегчать генетические анализы и добычу генов, а также улучшит развитие молекулярной селекции тополя. Кроме того, метод инокуляции листьев также подразумевает точный и стабильный метод оценки для скрининга восприимчивости патогенов рака и определения генов, связанных с патогенностью грибов.