Karpuzun Fusarium solgunluğunu yönetmek, mevcut patojen ırkları hakkında bilgi gerektirir. Burada, patojenik mantar Fusarium oxysporum f. sp niveum’un (Fon) ırk tiplemesindeki etkinliklerini göstermek için kök daldırma, istila edilmiş çekirdek tohumlama ve modifiye tepsi daldırma aşılama yöntemlerini açıklıyoruz.
Fusarium oxysporum f. sp. niveum’un (Fon) neden olduğu karpuzun Fusarium solgunluğu (Citrullus lanatus), güneydoğu ABD’de, özellikle Florida’da büyük bir üretim kısıtlaması olarak yeniden ortaya çıkmıştır. Irka özgü dirençli çeşitler gibi entegre haşere yönetimi stratejilerinin uygulanması, yetiştiricilerin tarlalarındaki patojenin çeşitliliği ve popülasyon yoğunluğu hakkında bilgi gerektirir. Patojen izolatlarını tanımlamak için moleküler tanı araçlarının geliştirilmesinde bazı ilerlemelere rağmen, ırk tayini genellikle biyotahlil yaklaşımları gerektirir.
Irk tiplemesi kök-daldırma aşılaması, istila edilmiş çekirdek tohumlama yöntemi ve dört karpuz diferansiyelinin her biri ile modifiye tepsi-daldırma yöntemi ile gerçekleştirildi (Black Diamond, Charleston Grey, Calhoun Grey, Plant Introduction 296341-FR). İzolatlara, aşılamadan beş hafta sonra hastalık insidansının hesaplanmasıyla bir ırk tanımı atanır. Belirli bir çeşit için bitkilerin% 33’ünden azı semptomatik ise, dirençli olarak kategorize edildiler. İnsidansı% 33’ten fazla olan çeşitler duyarlı olarak kabul edildi. Bu yazıda ırkı saptamak için üç farklı aşılama yöntemi, kök daldırma, istila edilmiş çekirdek ve modifiye tepsi-daldırma aşılaması, uygulamaları deneysel tasarıma göre değişmektedir.
Fusarium oxysporum tür kompleksini (FOSC) oluşturan toprak kaynaklı mantarlar, çeşitli ürünlerde ciddi hastalıklara ve verim kaybına neden olabilen etkili hemibiyotrofik bitki patojenleridir1. F. oxysporum f. sp. niveum’un (Fon) neden olduğu karpuzun Fusarium solgunluğu, son birkaç on yılda dünya çapında kapsam, insidans ve şiddet bakımından artmaktadır 2,3. Fidelerde, Fusarium solgunluğunun belirtileri genellikle sönümlenmeye benzer. Eski bitkilerde, yeşillik gri, klorotik ve nekrotik hale gelir. Sonunda, bitkilerin solması tam bitki çöküşüne ve ölümüne kadar ilerler4. Doğrudan verim kaybı, semptomlar ve bitki ölümü nedeniyle meydana gelirken, yaprak gölgeliğinin ortadan kaldırılmasından kaynaklanan güneş hasarı nedeniyle dolaylı verim kaybı meydana gelebilir5. F. oxysporum’da cinsel üreme ve ilişkili üreme yapıları hiç gözlenmemiştir. Bununla birlikte, patojen iki tip aseksüel spor, mikro ve makrokonidi ve ayrıca toprakta uzun yıllar hayatta kalabilen klamidosporlar adı verilen daha büyük, uzun süreli hayatta kalma yapıları üretir6.
FOSC, gözlemlenen konakçı aralıklarına göre formae spesiyaliteleri olarak sınıflandırılır, genellikle bir veya birkaç konakçı türü1 ile sınırlıdır. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, bu tür kompleksinin 15 farklı türün bir bileşimi olabileceğini göstermesine rağmen, karpuzu enfekte eden belirli türler şu anda bilinmemektedir7. F. oxysporum f. sp. niveum (Fon), sadece Citrullus lanatus’u veya evcil karpuz 8,9’u enfekte eden suşların adıdır. Çoğu patojenik formae özelindeki F. oxysporum suşları, genetik bileşenleri ve konakçı bir türe karşı virülansı açısından belirli seviyelerde çeşitlilik gösterir. Örneğin, bir suş bir konağın tüm çeşitlerini enfekte edebilirken, bir diğeri sadece daha duyarlı çeşitleri enfekte edebilir. Bu tür varyasyonları açıklamak için, bu gruplar gayri resmi olarak evrimsel ilişkilere veya ortak fenotipik özelliklere dayanan ırklara ayrılır. Fon içinde, dört ırk (0, 1, 2 ve 3), bir dizi seçilmiş karpuz çeşidine karşı patojenitelerine dayanarak karakterize edilmiştir ve son zamanlarda10. sırada meydana gelen yarış 3’ün keşfi yapılmıştır.
Bu belirgin çeşitliliğe rağmen, sporların veya hiflerin morfolojileri Fon ırklarının ırkları arasında ayırt edilemez, bu da bir izolatın benzersiz ırkını tanımlamak için moleküler veya fenotipik testlerin gerekli olduğu anlamına gelir11. Moleküler araştırmalar bazı genetik farklılıklar tespit etmiştir. Örneğin, Ksilem (SIX) efektörlerinde salgılanan rolü, F. oxysporum’da yıllardır çalışılmıştır ve bu efektörlerin bazıları, yatay gen transferi12 sırasında değiştirilen kromozomlar üzerinde yer almaktadır. Örneğin, SIX6 Fon yarışları 0 ve 1’de bulunur, ancak yarış 213’te bulunmaz. ALTI efektör, sırasıyla 14,15,16,17 domates ve muzda Fusarium solgunluğuna neden olan F. oxysporum f. sp. lycopersici ve F. oxysporum f. sp. cubense’nin patojenitesinde rol oynamıştır. Ispanak üzerindeki Fusarium solgunluk patojeni olan F. oxysporum f. sp. spiniciae’nin suşları arasında SIX efektör profillerinin analizi, genetik ve fenotipik çeşitliliği doğru bir şekilde yansıtan sınıflandırmayı mümkün kılmıştır18. Bununla birlikte, Fon ırklarının virülans mekanizmaları arasındaki farklar şu anda tam olarak anlaşılamamıştır ve kullanımları üzerine geliştirilen moleküler analizler tutarsız ve yanlış sonuçlar göstermiştir19. Bu nedenle, enfeksiyon tahlillerinden elde edilen fenotipik sonuçlar şu anda izolatları sınıflandırmanın en iyi yoludur.
F. oxysporum başlangıçta konakçıları ksilem20’ye çıkmadan önce köklerden enfekte eder. Bu, belirli bir konakçı çeşidin köklerinin doğrudan aşılanmasını ırk tiplemesi yapmak için etkili bir yol haline getirir ve kök daldırma ve tepsi daldırma aşılama yöntemlerinin temelidir21. Bir konağı enfekte etmediğinde, F. oxysporum toprakta bulunur ve yıllarca uykuda kalabilir. Toprakta bir ilgi alanından duyarlı karpuz çeşitlerinin yetiştirilmesi, Fon varlığını test etmenin bir yoludur. Bu yöntemi, kasıtlı olarak Fon ile istila edilen toprakta bilinen farklı direnç seviyelerine sahip çeşitleri içerecek şekilde genişletmek, ırk tiplemesi yapmak için de iyi bir yoldur (Tablo 1) ve istila edilmiş çekirdek tohumlama yönteminin temelidir. Modifiye edilmiş tepsi daldırma yöntemi, birçok bitkinin ve tarla izolatının hızlı bir şekilde araştırılabildiği yüksek verimli bir yarış tiplemesine izin veren orijinal tepsi daldırma yönteminin bir varyasyonudur22. Hızlı ve başarılı bir ırk tipleme biyotahlilinin önemli faktörleri arasında, farklı patojen ırklarına karşı dirençteki farklılıkları belgeleyen çeşitlerin kullanılması, inokulumun enfeksiyon sırasında hem biyolojik olarak aktif hem de bol miktarda olmasını sağlamak, hem patojen hem de konakçı için elverişli bir ortamı korumak ve hastalığın şiddeti veya insidansı için tutarlı bir derecelendirme sistemi kullanmak sayılabilir. Bu yazıda yukarıda açıklanan ilkelere dayanarak fenotipik ırk tiplemesi için kök-dip23,24, istila edilmiş çekirdek tohumlama 25,26 ve modifiye tepsi-daldırma 22 yöntemleri açıklanmaktadır.
Irk tiplemenin üç yöntemi sunulmuştur. Bu yöntemlerin her biri, belirli sorular ve deneysel koşullar için en uygun olanıdır. İnfeste edilmiş çekirdek aşılama yöntemi (toprak istilası) belki de daha basit ve daha basittir, bu da onu patojenitenin değerlendirilmesi için özellikle yararlı kılmaktadır30. Basit ırk yazma için bu yöntemi kullanmak oldukça etkilidir. Bununla birlikte, belirli bir çeşidin direncini belirlemek için yöntemi uygulamak, her bitkinin aynı dereced…
The authors have nothing to disclose.
Dr. Ali ve Bitki Moleküler Tanı Laboratuvarı’nın yanı sıra liderliği ve desteği Fon programımızın kurulmasına yardımcı olan Georgia Üniversitesi’nden Dr. Pingsheng Ji’ye teşekkür ederiz.
100% Fuller’s Earth | Sigma-Aldrich | F200-5KG | |
1 L glass Erlenmeyer Flask | PYREX | 4980-1L | |
15 mL falcon tubes | Fisher Scientific | 14-959-49B | |
50 mL graduated cylinder | Lab Safety Supply | 41121805 | |
50 mL Eppendorf Conical Tubes | Fisher Scientific | 05-413-921 | |
Aluminum foil wrap | Reynolds Wrap | 720 | |
Bleach | Walmart | 587192290 | |
Bunsen burner | Fisher Scientific | 03-391-301 | |
CaCO3 | sigma-Aldrich | 239216 | |
cell spreaders | Fisher Scientific | 08-100-11 | |
Cheesecloth | Lions Services, Inc | 8305-01-125-0725 | |
Clear plastic dishes | Visions Wave | 999RP6CLSS | ~15 cm diameter |
Clear vinyl tubing for mushroom bag clamps | Shroom Supply | 6" for small bag, 8" for medium bag, 10" for large bag | |
Cotton Balls | Fisherbrand | 22-456-885 | Sterile |
Ethanol | Fisher Chemical | A4094 | 100%, then combine with water to make 70% for use |
Flourescent Tube Lights | MaxLume | Model T5 | 2800 K Color Temperature, 24'' or 48'' long |
granulated agar | VWR International | 90000-786 | |
Hand-held Spray Bottle | Ability One | 24122002 | ~0.95 L |
hemacytometer | Fisher Scientific | 02-671-55A | Two chamber hemacytometer |
Lab trays | Fisher Scientific | 15-236-2A | |
Large, sealable plastic bags | Ziploc | 430805 | 38 cm x 38 cm |
Mister / watering can | Bar5F | B10H22 | |
Mushroom Bag Clamp | Shroom Supply | 6" for small bag, 8" for medium bag, 10" for large bag | |
Nitrile Gloves | Fisher Scientific | 19-130-1597D | |
Organic Rye Berries | Shroom Supply | 0.5 gallon or 25 lb bags | |
P1000 pipette and tips | Fisher Scientific | 14-388-100 | |
Petri dishes | Fisherbrand | FB0875713 | Round, 100 mm diameter, 15 mm height |
Planting media | Jolly Gardener | Pro-Line C/B | |
Plastic Pitcher | BrandTech | UX0600850 | 1 L or larger |
Plastic planting pots | Neo/SCI | 01-1177 | ~15 cm diameter and ~10 cm height |
Plastic, autoclave-safe bin | Thermo Scientific | UX0601022 | 3 L |
Quarter-strength potato dextrose agar media | Cole-Parmer | UX1420028 | Use powder in combination with recipe for QPDA |
Scientific Balance Scale, measuring in g | Ohaus | 30208458 | Any precise scale that can hold and measure 200g will work |
Size #4 cork bore | Cole-Parmer | NC9585352 | |
Small Mushroom grow bag | Shroom Supply | 0.5 micron filter, also comes in medium and large sizes | |
Soil trowel | Walmart | 563876946 | |
Styrofoam flats (6 x 12 cells) | Speedling | Model TR72A | |
Styrofoam flats (8 x 16 cells) | Speedling | Model TR128A | |
Syringe (5 or 10 mL) | fisher Scientific | 14-829-19C | |
Timer | Walmart | TM-01 | |
V8 Original 100% Vegetable Juice | Walmart | 564638212 | |
vortex | Fisher Scientific | 02-215-418 | |
Watermelon Seed – Black Diamond | Willhite Seed Inc | 17 | |
Watermelon Seed – Calhoun Gray | Holmes Seed Company | 4440 | |
Watermelon Seed – Charleston Gray | Bonnie Plants | 7.15339E+11 | |
Watermelon Seed – PI 296341-FR | Contact authors | Contact authors | |
Wheat Kernels (Maxie var.) (optional) | Alachua County Feed & Seed |