CC BY
91
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10306 УДК 632.4.01/.08
МОНИТОРИНГ ИЗОЛЯТОВ РНУТОРНТНОЯЛ ШГЕЗТШЗ, ВЫДЕЛЕННЫХ С КАРТОФЕЛЯ И ТОМАТОВ В МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ (2009-2017 ГГ.)
М.А. КУЗНЕЦОВА, кандидат биологических наук, зав. отделом
Н.В. СТАЦЮК, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (e-mail: [email protected])
A.Н. РОГОЖИН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Т.И. УЛАНОВА, технолог
Е.В. МОРОЗОВА, технолог
B.Н. ДЕМИДОВА, кандидат биологических наук, научный сотрудник
Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, ул. Институт, вл. 5, р.п. Большие Вяземы, Одинцовский р-н, Московская обл., 143050, Российская Федерация
Резюме. Разработка эффективных стратегий контроля фитоф-тороза картофеля требует информации о структуре популяции патогена и происходящих в ней изменениях. В работе проанализированы результаты мониторинга фенотипических изменений, происходивших в 2009-2017гг. в популяции Phytophthora infestans Московской области - одного из основных картофелеводческих регионов России. Исследованные изоляты P. infestans (n = 450) были выделены из образцов, собранных с листьев картофеля (n = 260) и томата (n =190) на коммерческих полях и личных подсобных хозяйствах Московской области. Все изоляты были охарактеризованы по типу спаривания, составу генов вирулентности, а также чувствительности к металаксилу, для чего использовали препарат Ридомил в трех концентрациях (1, 10 и 100 ppm по действующему веществу). В обеих субпопуляциях в изученный период присутствовали изоляты двух разных типов спаривания А1 и А2, что обеспечивает возможность протекания полового процесса и формирования разнообразных генотипов. У «картофельных» изолятов доминировал тип спаривания А1, у «томатных» - А2. В популяции преобладали изоляты, чувствительные к металаксилу (спороно-шение отсутствовало при концентрации 1 ppm) - 94,8 и 82,9 % соответственно в «томатной» и «картофельной» субпопуляциях, что свидетельствует о грамотной стратегии применения фунгицидов этого класса в регионе. Анализ показал нарастание в популяции присутствия гена вирулентности 9 (>10 % в обеих субпопуляциях). В «картофельной» субпопуляции отмечена тенденция к снижению присутствия гена вирулентности 4. За исключением 2014 г., в картофельной субпопуляции постоянно присутствовали все 11 генов вирулентности. «Томатная» субпопуляция представлена более простыми расами, чем «картофельная» (факторы вирулентности субпопуляций равны соответственно 5,1 и 8,6). Обе субпопуляции заметно различались по профилю вирулентности и соотношению типа спаривания, что может свидетельствовать об ограниченности возможного обмена генетическим материалом между ними. Ключевые слова: Phytophthora infestans, популяция, тип спаривания, устойчивость к металаксилу, вирулентность. Для цитирования: Мониторинг изолятов Phytophthora infestans, выделенных с картофеля и томатов в Московской области (2009-2017 гг.) / М.А. Кузнецова, Н.В. Стацюк, А.Н. Рогожин и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 3. С. 28-33. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10306.
На протяжении уже почти 170 лет фитофтороз картофеля, вызываемый оомицетом Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, остается одной из наиболее опасных болезней картофеля в умеренной климатической зоне. Несмотря на все усилия ученых и селекционеров, полный контроль этой болезни до сих пор остается недостижимой целью, а потери урожая в поле и при хранении в отдельные эпифитотийные годы могут превышать 50 %. С учетом затрат на необходимые фунгицидные
обработки, количество которых в Северной Америке и Европе может достигать 12-19 за сезон [1], ежегодные общемировые финансовые потери, связанные с фитофторозом, превышают 30 млрд долл. США [2]. Следует также отметить, что патоген способен поражать и другие пасленовые культуры, в первую очередь, томаты. Так, в 2009 г. пандемия фитофтороза томатов на восточном побережье США привела к огромным потерям урожая этой культуры [3].
Оомицет Р. infestans - практически единственный патоген картофеля, вред от которого в условиях умеренной климатической зоны невозможно нейтрализовать без использования химических средств защиты [4]. Однако и химический контроль фитофтороза связан с определенными проблемами. Так, вледствие существенных отличий оомицетов от грибов по ряду характеристик, включая химический состав, ультрастуктуру и метаболизм, системные фунгициды, применяемые для защиты растений от ряда грибных болезней, не всегда эффективны против фитофтороза [5], а использование моносайтовых фунгицидов приводит к быстрому накоплению в популяции резистентных штаммов [6]. Селекция картофеля в направлении создания фитофтороустойчивых форм, характеризующихся присутствием так называемых генов устойчивости, или Я-генов, обеспечивает лишь временный эффект; благодаря высокой пластичности генома патогена, использование сортов картофеля с новыми Я-генами быстро приводит к отбору в популяции Р. infestans вирулентных генотипов, способных преодолевать их защиту [2].
В Европе процесс адаптации патогена к использованию фунгицидов и устойчивых сортов картофеля значительно ускорился в последние 30 лет, что связано с появлением в середине 1980-х гг. новых штаммов Р. infestans, характеризующихся типом спаривания А2, из Америки [7]. До этого момента в Европе (и России) присутствовала только одна клональная линия патогена типа спаривания А1, и его размножение осуществлялось бесполым путем. Появление штаммов А2-типа сделало возможным половое размножение с образованием способных перезимовывать в почве ооспор, что, в свою очередь, увеличило генетическое разнообразие популяции, а также эпидемиологический потенциал Р. infestans и снизило эфективность защитных обработок [8, 9]. Дополнительный источник инфекции в виде ооспор привел к сдвигу начала эпифитотий на картофеле на более ранние сроки [10, 11, 12], а также увеличению сложности вирулентных патотипов патогена и повышению агрессивности новых линий [13]. Важное значение в эпифитотиях имеет частое соседство посадок картофеля и томатов, играющих роль своеобразных пулов инфекции, даже несмотря на наблюдаемую рядом авторов диверсификацию «томатных» и «картофельных» популяций патогена, связанную с их адаптацией к конкретному виду-хозяину [14].
Изменениям в локальных популяциях в немалой степени способствует и глобализация мировой торговли семенным материалом, обеспечившая активный приток в локальные популяции патогена новых генотипов вместе с инфицированным материалом, что в некоторых случаях приводило к серьезным эпифитотиям [3, 15, 16].
Таким образом, изменения в популяции патогена способны оказать заметное влияние на возможность использования тех или иных сортов картофеля и фунгицидов. Следовательно, разработка эффективных стратегий контроля фитофтороза требует четкого представления структуры популяции патогена, анализа происходящих в ней изменений и определения их тенденций в будущем.
Сейчас во многих странах, включая США, Канаду, ЕС и Россию, проводят регулярный мониторинг изменений в популяциях патогена с использованием генотипических и фенотипических маркеров. В качестве первых выступают спектры изоферментов, гаплотип митохондриальной ДНК, профили гибридизации рестрикционных фрагментов геномной ДНК, полученные с использованием метки Я057, а также быстро набравшие популярность ББР-маркеры. В качестве вторых - тип спаривания, устойчивость к металаксил-содержащим фунгицидам, расовый состав и вирулентность. Первая группа маркеров позволяет дифференцировать генотипы внутри популяции, определять уровень генетического разнообразия, наличие клональных линий и прослеживать возможные пути географических миграций генотипов. Вторая дает информацию более прикладного характера, полезную для разработки стратегии защиты от фитофтороза в местах локализации анализируемых популяций.
Цель исследования - анализ результатов мониторинга фенотипических изменений, происходившихв 2009-2017 гг. в популяции Р. Пвв1апв Московской области и оценка различий между субпопуляциями патогена, паразитирующими на разных растениях-хозяевах (картофеле и томате).
Условия, материалы и методы. Изоляты Р. ¡^вв1апв выделяли из образцов, собранных в 2009-2017 гг. с листьев растений на коммерческих полях и личных подсобных хозяйствах (ЛПХ) Московской области. (один из основных картофелеводческих регионов России и импортеров семенного картофеля). Количество точек сбора образцов в разные годы варьировало от 5 до 17. Общее число проанализированных образцов составило 450, в том числе 260 - с картофельных и 190 - с томатных посадок. У всех изолятов изучали такие фенотипические характеристики, как тип спаривания, чувствительность к металаксилу и состав генов вирулентности.
Выделение патогена в чистую культуру осуществляли путем размещения фрагмента листа с признаками поражения фитофторозом между двумя простерилизованными спиртом и обжигом на горелке срезами здорового клубня восприимчивого к фитофторозу сорта Вт^ю. Срезы с листьями помещали в стерильные чашки Петри с увлажненной
фильтровальной бумагой и инкубировали в течение 6-7 дней при комнатной температуре для прорастания мицелия в ткани верхнего среза. После появления видимого мицелия, небольшой его кусочек аккуратно переносили стерильной иглой на чашку Петри с ржаным агаром и культивировали с периодическими пересевами (1 раз в 2 месяца).
Тип спаривания определяли по стандартной методике [17] путем совместного культивирования выделенных изолятов с референтными штаммами А1 и А2 типа спаривания. Кусочки агара с исследуемым и референтным штаммами попарно размещали в чашках Петри на ржаном агаре на расстоянии 4-5 см один от другого. После инкубации чашек в темноте в течение 2 недель при 18 °С проводили микроскопическое исследование зоны контакта гифов обеих колоний. В случае обнаружения ооспор в зоне контакта исследуемого штамма с референтным штаммом А1, его относили к типу А2 и наоборот. В случае, если исследуемый штамм генерировал ооспоры с обоими референтными штаммами, его относили к типу А1А2.
Чувствительность изолятов к металаксил-содержащим фунгицидам определяли методом инокуляции споровой суспензией обработанных фунгицидом дисков, высеченных из клубней картофеля восприимчивого к фитофторозу сорта Санте [18]. В качестве фунгицида использовали препарат фениламидной группы Ридомил (действующее вещество - металаксил) в трех концентрациях по действующему веществу (1, 10 и 100 ppm). Оценку уровня спороношения проводили через 6-7 дней инкубации инокулированных дисков в темноте при 18-20 °C. Изолят считали чувствительным к металаксилу (S), если спороно-шение отсутствовало при концентрации фунгицида 1 ppm; умеренно устойчивым (I), если спороношение отмечали в вариантах 1-10 ppm, но оно отсутствовало при 100 ppm; резистентным (R), если спороношение было отмечено при всех трех концентрациях фунгицида (1-100 ppm).
Состав генов вирулентности определяли с использованием набора сортов-дифференциаторов, полученных из Международного картофельного центра (International Potato Center (CIP), Перу) и включающих 22 разных генотипа с различными комбинациями всех известных генов устойчивости (R-генов). Кроме того, использовали тестовый набор сортов-дифференциаторов, включающий генотипы R0 - R11, полученный из Института растениеводства и акклиматизации (Institute of Plant Cultivation and Acclimatization (IHAR), Польша). Анализ проводили в лабораторных условиях на отделенных листьях картофеля по ранее изложенной методике [19]. Долю отдельных генов в общем пуле генов вирулентности определяли как
Рис. 1. Изменения в соотношении частот встречаемости различных типов спаривания в «картофельной» (а) и «томатной» (б) субпопуляциях РЬуЮрМЬюга ¡МввТапв в Московской области (2009-2017 гг.): ■ - А1; - А2 .
Рис 2. Динамика изменений в соотношении частот устойчивых и чувствительных к металаксилу изолятов в «картофельной» (а) и «томатной» (б) субпопуляциях Phytophthora infestans в Московской области (2009-2017 гг.): ■ S - восприимчивые изоляты, ■ I - умеренно устойчивые изоляты, R - устойчивые изоляты.
отношение частоты встречаемости конкретного гена к сумме частот встречаемости всех генов вирулентности в субпопуляции, выраженное в процентах. Фактор вирулентности рассчитывали как среднее количество генов вирулентности на изолят в субпопуляции.
Результаты и обсуждение. Изоляты с типом спаривания А1А2 обнаружены не были (рис. 1). Согласно нашим предыдущим исследованиям, их присутствие в популяции патогена скорее спорадическое. Начиная с 2000 г., изоляты такого типа были выявлены в «картофельной» субпопуляции в 2000, 2003 и 2008 г., а в «томатной» - в 2003 г. [20].
В «картофельной» субпопуляции отмечено постоянное присутствие изолятов обоих типов спаривания (А1 и А2). При усреднении частоты встречаемости каждого типа за рассматриваемый период, полученные значения составляют 61,1 : 38,9, то есть А1 тип в целом доминирует. Тенденция к снижению доли А2 типа до 2011 г. соответствует сведениям за предыдущие годы, согласно которым с конца 1990-х гг. и до 2009 г. его доля в московской популяции постепенно уменьшалась с 52,0 % до 33,3 % [20]. Преобладание А2 типа в 2012-2014 гг. носило временный характер и могло быть связано либо с завозом в регион новых штаммов А2 типа с импортируемым семенным материалом, либо с локальными изменениями в популяции, связанными с половым процессом и/или большей устойчивостью штаммов А2 типа к применяемым в те годы фунгицидам. На протяжении всего периода наблюдений в «картофельной» субпопуляции Московской области сохранялись условия для протекания полового процесса с формированием новых генотипов, что согласуется с ранее полученными сведениями о чрезвычайно высоком - выше, чем в любом другом изученном регионе России, - генотипическом разнообразии локальной популяции Р. infestans [19, 21].
Иная ситуация складывалась в «томатной» субпо-
пуляции (см. рис. 1). В целом, за все годы наблюдений средние частоты присутствия типов спаривания А1 и А2 в субпопуляции составляли 40,5 и 59,5 % соответственно. Имеющиеся данные не позволяют говорить о какой-либо направленности происходящих в рассматриваемый период изменений. Однако сравнение со сведениями предыдущих лет показывает, что, начиная с 2008 г., на фоне преобладания в начале 2000-х гг. изолятов А1 типа[20], происходит нарастание присутствия А2 типа спаривания. Таким образом, «томатная» субпопуляция в регионе более-менее устойчиво включает оба типа спаривания, что означает возможность протекания полового процесса как внутри нее, так и перекрестно с «картофельной» субпопуляцией.
На протяжении всего анализируемого периода обе субпопуляции были представлены в основном чувствительными к металаксилу изолятами (рис. 2). Усредненная за 2009-2017 гг. частота встречаемости металаксил-чувствительного фенотипа (S) в «томатной» субпопуляции (94,8 %) превышала таковую в «картофельной» (82,9 %), а количество устойчивых (R) изолятов в среднем (1,1 %) было ниже, чем в «картофельной» субпопуляции (5,2 %).
Рис. 3. Динамика изменений в составе генов вирулентности в «картофельной» субпопуляции Phytophthora infestans в Московской области (2009-2017 гг.): 1-11 - гены вирулентности: 1111 - 1, ii - 2, И - 3, SS - 4, □ - 5, S - 6, И - 7, □ - 8, ■ - 9, й - 10, v - 11.
Рис. 4. Динамика изменения доли присутствия генов вирулентности 4, 9 и 10 в общем пуле генов вирулентности «картофельной» субпопуляции РЬу^орМЬога ¡МввТапв Московской области (2009-2017 гг.).
Более того, устойчивые и умеренно устойчивые изоляты в «томатной» субпопуляции были отмечены лишь дважды - в 2011 г. и 2014 г. соответственно. Это может быть связано с тем, что, ввиду климатических условий, основную часть томатов в Московской области выращивают в закрытом грунте, а растения в открытом грунте, более типичные для ЛПХ, если и подвергаются фунгицидным обработкам, то в меньшей степени, чем посадки картофеля, в результате отбора резистентных штаммов на них не происходит.
В «картофельной» субпопуляции устойчивые и умеренно устойчивые изоляты выявляли на протяжении почти всего исследуемого периода (за исключением 2010 и 2014 гг.). Появление в конце 1970-х гг. металаксил-содержащих (фениламидных) фунгицидов, характеризующихся системным действием, стало значительным шагом вперед в обеспечении защиты сельскохозяйственных культур от ооми-цетных патогенов [22]. Однако их активное использование на картофеле привело к быстрому отбору резистентных штаммов P. infestans и последующим мощным эпифито-тиям фитофтороза в Европе и России в начале 1980-х гг. [23, 24]. После этого были разработаны схемы применения фениламидных фунгицидов, ограничивавшие частоту их использования и препятствовавшие отбору резистентных штаммов [6]. В России в большинстве полевых популяций на картофеле было отмечено снижение встречаемости резистентных штаммов после 1993-1994 гг., что могло быть связано с изменениями
детельствовать о грамотном применении фунгицидов на полях.
В составе генов вирулентности «картофельной» субпопуляции за рассматриваемый период постоянно присутствовали все 11, за исключением 2014 г., когда отсутствовал ген 9 (рис. 3). Большая часть из них сохраняла стабильное положение в общем пуле. Ген 4 проявил тенденцию к постепенному сокращению своей доли присутствия, в то время как гены 9 и 10, наоборот, постепенно увеличивали ее, что наиболее хорошо было выражено в случае минорного гена 9 (рис. 4).
Количество генов вирулентности в «томатной» субпопуляции за 2009-2017 гг. (8-9) в среднем было меньше, чем в «картофельной». Присутствие всех11 генов отмечали только в 2014 г. Четыре гена - 5, 6, 8, 9 - относятся к минорным: доля каждого из них в общем пуле генов вирулентности в среднем составила от 1,0 до 4,2 %. (рис. 5).
Интересно, что в случае генов 5 и 6, появившихся в субпопуляции в качестве минорных в 2011 г., был отмечен кратковременный заметный рост частоты в 2014 г. до 12,8 и 5,4 % соответственно, с последующим возвратом к близким к нулю значениям к 2017 г. Ген 8 показал увеличение своей доли в общем пуле генов вирулентности в 2011-2012 гг., после чего постепенно снизил свое присутствие к 2015 и 2016 гг. до 1,0 и 2,0 % соответственно; в 2017 г. присутствие этого гена в субпопуляции не регистрировали. Наиболее интересно вел себя ген 9, отсутствовавший в «томатной» субпопуляции вплоть до 2015 г. (если не считать 2014 г. - 1,8 %). В 2016 и 2017 гг. он резко нарастил свое присутствие в субпопуляции, достигнув уровня 9,0 и 11,0 % соответственно от общего пула генов вирулентности. В целом, имеющиеся данные свидетельствуют о тенденции некоторого снижения присутствия в «томатной» субпопуляции генов 3, 7 и 11,
в структуре его производства: культурувозделывали в основном на приусадебных участках и огородах, хозяева которых практически не применяли дорогие импортные фунгициды [25]. В 1994-2007 гг. доля резистентных штаммов на территории европейской части России по нашим сведениям и информации наших коллег не превышала 30 % [20, 25]. Начиная с 2008 г., частота появления резистентных изоля-тов заметно снизилась как на коммерческих посадках, так и в ЛПХ: такие штаммы были обнаружены только в 2011 и 2016-2017 гг., что может сви-
100% 90% -80% -70% -60% -50% -40% 30% 20% 10% -I
-üctcctcctcctcctcctcctc^
с i < i i > >
0% J
от о о
CN
о
CN
о
CN
о
CN
о
CN
о
CN
о
CN
о
CN
о
CN
Рис. 5. Динамика изменений в составе генов вирулентности в «томатной» субпопуляции РЬу^орМЬога ¡МввТапв в Московской области (2009-2017 гг.): 1-11 - гены вирулентности:
.....- 1, йй - 2, И - 3, ^ - 4, = - 5, 8 - 6, в - 7, □ - 8, ■ - 9, Ш - 10, V - 11.
Рис. 6. Динамика изменения доли присутствия генов вирулентности 3, 4, 7, 9 и 11 в общем пуле генов вирулентности «томатной» субпопуляции Phytophthora infestans Московской области (2009-2017 гг.).
генетического разнообразия и заметно отличалась от «томатной». Выявленные тенденции к изменению долей отдельных генов в пуле генов вирулентности носило разнонаправленный характер для рассматриваемых субпопуляций. Это позволяет предположить, что обмен генетическим материалом между ними ограничен. Исключением служит ген 9, присутствие которого нарастает в «картофельной» субпопуляции с 2009 г., а в «томатной» с 2015 г.
Присутствие всех генов вирулентности в «картофельной» субпопуляции помогает P. infestans преодолевать защиту, обеспечиваемую присутствием в сортах картофеля R-генов. Однако выявленная тенденция к снижению присутствия гена вирулентности 4 позволяет предположить, что включение в производство и селекционную работу сортов и линий картофеля, несущих ген устойчивости R может
небольшом росте присутствия гена 4, а также появлении нового для этой субпопуляции гена 9 (рис. 6).
На протяжении всего анализируемого периода значение фактора вирулентности для «томатной» субпопуляции было заметно ниже, чем для «картофельной» (рис. 7). Средние значения величины этого показателя для обеих субпопуляций составили соответственно 5,1 и 8,6. Это означает, что в целом «томатная» субпопуляция была представлена более простыми расами, чем «картофельная». Согласно данным наших многолетних наблюдений, в России сложные «суперрасы» патогена, содержащие 7-11 генов вирулентности, встречаются исключительно на картофеле, причем в Московской области доля таких патотипов может достигать 50-70 % [20], а иногда даже 100 % [5]. «Томатная» субпопуляция P. infestans в нашей стране, как правило, представлена расами, обладающими 3-6 генами вирулентности.
Сведения о присутствии генов вирулентности в популяции P. infestans показывают, что, как и в прошлые годы, «картофельная» субпопуляция сохраняла высокий уровень
Рис. 7. Динамика изменения фактора вирулентности «картофельной» (К) и «томатной» (Т) субпопуляций Phytophthora infestans Московской области (2009-2017 гг.): ■ - К; ■ - Т.
обеспечить повышение устойчивости растений к локальной популяции патогена.
Выводы. В «томатной» и «картофельной» субпопуляциях P. infestans в 2009-2017 гг. присутствовали два типа спаривания (А1 и А2), что обеспечивает возможность полового процесса, поддерживающего высокий уровень генетического разнообразия региональной популяции патогена. В обеих субпопуляциях преобладали чувствительные к металаксилу штаммы (94,8 и 82,9 % соответственно). В последнем случае это свидетельствует о грамотной стратегии применения фунгицидов фениламидного класса в регионе, не позволяющей развиться резистентным штаммам. Использование таких препаратов будет обеспечивать достаточно высокую эффективность защиты.
В последние годы в популяции P. infestans Московской области нарастает присутствие гена вирулентности 9, ранее относившегося к минорным и отсутствовавшего в «томатной» популяции до 2015 г. В 2017 г. доля этого гена превысила 10 % в обеих субпопуляциях.
В «картофельной» субпопуляции отмечена тенденция к снижению присутствия гена вирулентности 4, что позволяет рекомендовать использование на современном этапе в производстве и селекции сортов и линий картофеля c геном устойчивости R4.
«Томатная» и «картофельная» субпопуляции патогенна заметно различаются по профилю вирулентности и соотношению типов спаривания, что может свидетельствовать об ограниченности возможного обмена генетическим материалом между ними.
Литература.
1. The development and control of late blight (Phytophthora infestans) / J.G. Hansen, B. Andersson, R. Bain, etc. // PPO-Special Report. 2009. No. 13. Pp. 11-25.
2. Fry W. Phytophthora infestans: the plant (and R gene) destroyer// Mol. Plant Pathol. 2008. Vol. 9. Pp. 385-402.
3. The 2009 late blight pandemic in the eastern United States - causes and results / W.E. Fry, M.T. McGrath, A. Seaman, etc. // Plant Disease. 2013. Vol. 97. Pp. 296-306.
4. Van Bruggen A.H.C. Plant disease severity in high-input compared to reduced-input and organic farming system // Plant Disease. 1995. Vol. 79, No. 10. Pp. 976-984.
5. Структура и динамика популяций Phytophthora infestans - возбудителя фитофтороза картофеля и томата / С.Н. Еланский, Л.Ю. Кокаева, Н.В. Стацюк и др. // Защита картофеля. 2017. № 3. С. 3-44.
6. Филиппов А.В., Кузнецова М.А., Рогожин А.Н. Как сохранить чувствительность возбудителя фитофтороза картофеля к фунгицидам?// Картофель и овощи. 2016. № 4. С. 26-29.
7. Population genetic structure of Phytophthora infestans in the Netherlands / W.E. Fry, A. Drenth, L.J. Spielman, etc. // Phytopathology. 1991. Vol. 81. Pp. 1130-1136.
8. Смирнов А.Н., Еланский С.Н. Образование ооспор в полевых популяциях Phytophthora infestans в Московской области // Микол. и фитопатол. 1999. Т. 33. С. 421-425.
9. Role of oospores in the overwintering and year-on-year development of the late blight pathogen on tomato and potato / M.A. Kuznetsova, T.I. Ulanova, A.N. Rogozhin, etc. // PPO-Special Report. 2010. № 14. Pp. 223-230.
10. Late-blight epidemics on potato in Finland, 1933-2002: increased and earlier occurrence of epidemics associated with climate change and lack of rotation / A.O. Hannukkala, T. Kaukoranta, A. Lehtinen, etc. // Plant Pathol. 2007. Vol. 56. Pp. 167-176.
11. Современное состояние популяции Phytophthora infestans и защита картофеля от фитофтороза // М.А. Кузнецова, Н.В. Стацюк, Б.Е. Козловский и др. // Защита и карантин растений. 2013. № 7. С. 12-15.
12. Новое решение против фитофтороза и альтернариоза / М.А. Кузнецова, А.Н. Рогожин, Т.И. Сметанина и др. // Картофель и овощи. 2015. № 7. С. 27-29.
13. Variation in populations of Phytophthora infestans in Finland and Norway: mating type, metalaxyl resistance and virulence phenotype/A. Hermansen, A. Hannukkala, R.H. Naerstad, eta //Plant Pathol. 2000. Vol. 49. Pp. 11-22.
14. The coexistence of generalist and specialist clonal lineages in natural populations of the Irish Famine pathogen Phytophthora infestans explains local adaptation to potato and tomato/A. Krner, R. Mabon, R. Corbière, etc. // Mol. Ecol. 2017. Vol. 26. Pp. 1891-1901.
15. Genetic composition of Phytophthora infestans in Canada reveals migration and increased diversity // M.L. Kalischuk, K.I. Al-Mughrabi, R.D. Peters, etc. // Plant Disease. 2012. Vol. 96. No. (12). Pp. 1729-1735.
16. Fry W.E. Phytophthora infestans: New tools (and old ones) lead to new understanding and precision management //Ann. Rev. Phytopathol. 2016. Vol. 54. Pp. 22.1-22.19.
17. Occurrence and distribution of mating types A1 and A2 of Phytophthora infestans (Mont.) de Bary in the Czech Republic / J. Mazâkovâ, V. Tâborsky, M. Zouhar, eto. // Plant Protect. Sci. 2006. Vol. 42. Pp. 41-48.
18. Cohen Y., Reuveni M. Occurrence of metalaxyl-resistant isolates of Phytophthora infestans in potato fields in Israel // Phytopathology. 1983. Vol. 73. Pp. 925-927.
19. Characteristics of the Phytophthora infestans population in Russia / N.V. Statsyuk, M.A. Kuznetsova, I.N. Kozlovskaya, etc. // PPO-Special Report. 2010. No. 14. Pp. 247-254.
20. Long-term study of the Phytophthora infestans population from the Moscow region of Russia (2000-2011) / Statsyuk N., Kozlovsky B., Elansky S., etc. // Proceedings of the 48th Croatian and 8th International Symposium on Agriculture. Osijek: University of Josip Juraj Strossmayer, 2013. Pp. 328-332.
21. Characterization of Russian Phytophthora infestans populations: DNA fingerprinting and SSR analysis / N.V. Statsyuk, Y.V. Semina, F.G.M. Perez, eta// PPO-Special Report. 2014. No. 16. Pp. 255-266.
22. Morton V., Staub T. A short history of fungicides. [Электронный ресурс]. URL: http://www.apsnet.org/publications/ apsnetfeatures/Pages/Fungicides.aspx (дата обращения: 20.02.2018).
23. Деревягина М.К., Воловик А.С., Дьяков Ю.Т. Изменение чувствительности к ридомилу в жизненном цикле возбудителя фитофтороза картофеля Phytophthora infestans и целесообразность весенних опрыскиваний // Микол. и фитопатол. 1991. Т. 25. С. 426-436.
24. Davidse L.C., Danial D.L., Van Westen C.J. Resistance to metalaxyl in Phytophthora infestans in The Netherlands // Neth. J. Plant Pathol. 1983. Vol. 89. Pp. 1-20.
25. Популяции возбудителя фитофтороза картофеля в России / Еланский С.Н., Дьяков Ю.Т., Милютина Д.И. и др. // Картофель. Россия. 2007: мат. Международного конгресса. Москва, 2007. С. 211-222.
MONITORING OF PHYTOPHTHORA INFESTANS STRAINS ISOLATED FROM POTATO AND TOMATO IN MOSCOW REGION (2009-2017)
M.A. Kuznetsova, N.V. Statsyuk, A.N. Rogozhin, T.I. Ulanova, E.V. Morozova, V.N. Demidova
All-Russian Research Institute of Phytopathology, ul. Institut, vl. 5, r.p. Bol'shie Vyazemy, Odintsovskii r-n, Moskovskaya obl., 143050, Russian Federation
Abstract. Development of efficient strategies to control potato blight requires information on the pathogen population structure and changes in it. This study analyzes phenotypic changes occurred in the Phytophthora infestans population of Moscow region (one of the main potato-growing regions of Russia) within a period of 2009-2017. The studied P. infestans isolates (n = 450) were isolated from samples, collected from the leaves of potato (n = 260) and tomato (n = 190) plants, grown on commercial fields and private plots of Moscow region. All isolates were characterized by the mating type, the composition of the virulence genes, and also the sensitivity to metalaxyl, for which Ridomil preparation was used in three concentrations (1, 10 and 100 ppm by the active ingredient). During the studied period, both subpopulations included isolates of both A1 and A2 mating types that provided the possibility of a sexual process and formation of various genotypes. The A1 mating type prevailed in "potato" isolates, whereas A2 type dominated in "tomato" isolates. The population was dominated by isolates sensitive to metalaxyl (sporulation was absent at a concentration of 1 ppm): 94.8 and 82.9%, respectively, in the "tomato" and "potato" subpopulations, which indicates a competent strategy for the application of the fungicides of this class in the region. Analysis of virulence showed the increase in the presence of the virulence gene 9 in the population (more than 10% in both subpopulations). In the case of the "potato" subpopulation, a tendency to the reduction of the presence of the virulence gene 4 was observed. Excepting 2014, all eleven virulence genes continuously presented in the "potato" subpopulation. The "tomato" subpopulation was presented by more simple races than the "potato" one; virulence factors of the subpopulations were equal to 5.1 and 8.6, respectively. Both subpopulations notably differ in their virulence profile and the ratio of mating types that may indicate a limited exchange of genetic material between them. Keywords: Phytophthora infestans; population; mating type; metalaxyl resistance; virulence.
Author Details: M.A. Kuznetsova, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow, head of division; N.V. Statsyuk, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow (e-mail: [email protected]); A.N. Rogozhin, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; T.I. Ulanova, technologist; E.V. Morozova, technologist; V.N. Demidova, Cand. Sc. (Biol.), research fellow.
For citation: Kuznetsova M.A., Statsyuk N.V., Rogozhin A.N., Ulanova T.I., Morozova E.V., Demidova V.N. Monitoring of Phytophthora infestans Strains Isolated from Potato and Tomato in Moscow Region (2009-2017). Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 3. Pp. 28-33 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10306.
