Geny odporności na wirus Y ziemniaka (PVY)

Transkrypt

1 Geny odporności na wirus Y ziemniaka (PVY) Dr inż. Katarzyna Szajko Mgr Anna Grupa Mgr Krystyna Michalak Projekt wieloletni MRiRW Zad (kolekcja wirusów ziemniaka) Młochów,

2 PVY (Potato virus Y) interakcje między izolatami wirusa Y ziemniaka (PVY) nowe metody diagnostyczne odporność odmian ziemniaka na PVY

3 po raz pierwszy wyizolowany w 1931 roku przez K.M Smitha rodzaj Potyvirus rodzina Potyviridae szeroki zakres gospodarzy: 287 gatunków z rodziny Solanaceae największe straty występują w uprawach ziemniaka i tytoniu PVY jest takŝe zaliczany do pięciu najgroźniejszych wirusów poraŝających uprawy polowe warzyw (papryki, pomidora i bakłaŝana) szacuje się, Ŝe ponad 40% bulw wczesnego ziemniaka w Polsce moŝe być poraŝonych przez tego wirusa 3

4 PVY jest przenoszony przez mszyce w sposób nietrwały, na kłujce owada 50 gatunków mszyc Myzus persicae Acyrthosiphon pisum Aphis nasturtii Aphis fabae Macrosiphum euphorbiae Rhopalosiphum padi wirus przenosi się takŝe mechanicznie!

5 materiał genetyczny wirusa stanowi pojedyncza, sensowna nić RNA o długości około 9700 nukleotydów dotychczas opisano występowanie trzech głównych szczepów wirusa (PVY O, PVY N i PVY C ) PVY O (mozaika liści, brak nekrozy nerwów na tytoniu) PVY N (szczepy nekrotyczne, nekrozy nerwów na tytoniu) PVY N-Wi / N:O PVY NTN oraz licznych rekombinantów spośród rekombinantów najliczniejszą grupę w Polsce stanowią izolaty naleŝące do szczepów PVY N-Wi 5

6 występuje wśród wirusów blisko ze sobą spokrewnionych, zwłaszcza między izolatami lub szczepami tego samego gatunku jeden wirus hamuje czynności Ŝyciowe drugiego wirusa, bądź zachodzi zjawisko wzajemnego ograniczania wirus słabiej przystosowany do określonych warunków moŝe zostać całkowicie wyeliminowany ze środowiska naturalnego 6

7 Znanym typem interakcji antagonistycznej jest niedopuszczenie do superinfekcji, czyli nadkaŝenia (ang. superinfection exclusion), zjawisko powszechniej znane jako ochrona krzyŝowa (ang. cross-protection).

8 Praktyczne zastosowanie 8

9 TAK! pod warunkiem Ŝe: 1.poraŜenie nie wywołuje Ŝadnych objawów chorobowych, ewentualnie tylko słabe objawy, które nie wpływają na plon roślin 2.szczep poraŝa systemicznie większość tkanek rośliny gospodarza 3.właściwości genetyczne szczepu są stabilne i nie ma niebezpieczeństwa mutacji prowadzącej do powstania szczepu agresywnego 4.nie ma niebezpieczeństwa przeniesienia szczepu przez wektory na inne uprawy 5.szczep chroni rośliny przed infekcją wywoływaną przez wiele wirusów i ich szczepów 6.uzyskiwanie potrzebnej ilości inokulum o wymaganej jakości oraz procedura inokulacji roślin są łatwe i niekosztowne (Nishiguchi i Kobayashi 2011) 9

10 Test biologiczny Test ELISA z uŝyciem przeciwciał anty-pvy O i anty-pvy N Molekularna charakterystyka: multiplex RT- PCR, RT-qPCR, sekwencjonowanie

11 6 róŝnych molekularnie izolatów PVY: O Li (serotyp O), Wy (O)?, N:O Wi (O), N:O FrKV2 (O), NTN 47/96 (serotyp N) i NTN Cou8/03 (N) 689 bp 660 bp 530 bp 452 bp Wy 267 bp 181 bp NTN N:O N-Wi O O NTN Multiplex RT-PCR (Lorenzen i in. 2006) N:O N-Wi Triplex RT-PCR (Rigotti i Gugerli 2007)

12 liść inokulowany

13 Li 47/96 (+7) 47/96 Li (+7)

14 Rodzaje odporności Horyzontalna (odporność wielogenowa, polowa)- powodująca zmniejszenie tempa i efektywności infekcji, ale nie całkowite zahamowaniem wzrostu patogena. Ten rodzaj odporności jest niespecyficzny dla patogena oraz zaleŝy od wpływu środowiska (wg skali odporności 1-9) 4-7 Wertykalna (odporność jednogenowa)-warunkująca odporność specyficzną dla patogena. DuŜą grupę genów głównych tworzą geny R. (wg skali odporności 1-9) 7-9

15 Rodzaje odporności wertykalnej: Ekstremalna odporność ER pochodząca z dzikich gatunków Solanum całkowita odporność w wyniku infekcji specyficznym wirusem (wg skali odporności 1-9) 8 9 NadwraŜliwość HR polega na zatrzymaniu infekcji wirusowej przez nekrotyzację tkanki w miejscu infekcji (wg skali odporności 1-9) 7 8

16 dla ziemniaka geny odporności na PVY typu ER opisywane są jako Ry a geny typu HR jako Ny Geny R zapewniają odporność na wszystkie znane szczepy PVY UwaŜa się, Ŝe zarówno geny Ry jak i Ny są genami typu R obecnie w ziemniaku zmapowano trzy geny Ry: Ry sto, Ry adg i Ry chc. Nazwy genów zawierają skrócone nazwy dzikich gatunków Solanum od których pochodzą. (kolejno chromosomy XII, XI i IX)

17 Infekcja PVY

18 Obecnie w ziemniaku zmapowano geny Ny: Nytbr na chromosomie IV Ny-1 na chromosomie IX w odmianach Rywal, Albatros, Sekwana, Neptun i SarpoMira zapewniający odporność na wszystkie testowany szczepy PVY Ny-2 na chromosomie XI w odmianie Romula

19 Rośliny odmiany Rywal zakażone PVY Szajko i wsp.2008

20 Ocena odporności Biologiczna: zakażanie mechaniczne (w tym szczepienie), objawy - liście inokulowane lub odrosty Serologiczna: po 4 tyg. od inokulacji lokalizacja wirusa Molekularna: markery DNA specyficzne dla badanych genów R

21 Markery molekularne RYSC3 321 i ADG2 325 Ry adg (Ottoman i wsp. 2009) GP Ry-fsto (Flis i wsp. 2005) SC Ny-1, Ny-DG (Szajko i wsp. 2008) S1d Ny-1N, Ny-1Si Ny-1A (patent nr PL B1 ) Ry Ny-Smira (Tomczynska i wsp. 2014) B Ny-2 (patent nr PL B1)

22 Piramidyzacja genów odporności

23 Dziękuję za uwagę! Mgr Krystyna Michalak Mgr Anna Grupa