Разнообразие штаммов возбудителя бактериального ожога сои Pseudomonas savastanoi pv. glycinea в РФ
- Авторы: Тараканов Р.И.1, Евсеев П.В.2, Трошин К.С.1, Игнатов А.Н.3, Джалилов Ф.С.1
-
Учреждения:
- Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева
- Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова
- Российский университет дружбы народов
- Выпуск: Том 19, № 1 (2024): Факторы устойчивой продуктивности животных: от геномики до терапии
- Страницы: 139-154
- Раздел: Защита растений
- URL: https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19997
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-797X-2024-19-1-139-154
- EDN: https://elibrary.ru/AIEVBJ
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Бактериальный ожог, вызываемый бактерией Pseudomonas savastanoi pv. glycinea (Psg), является одной из самых вредоносных бактериальных болезней сои. Болезнь способна снижать урожайность (до 40 %), масличность и всхожесть семян. Меры защиты и снижения вредоносности патогена должны носить комплексный характер, наиболее кардинальной из них является селекция на устойчивость. Для выведения устойчивых сортов необходима оценка разнообразия патогена на территории районирования будущего сорта и селекция в отношении наиболее распространенных и вредоносных форм патогена. Цель исследования — характеристика циркулирующих на территории РФ штаммов Psg как возбудителей бактериального ожога сои. Из растений и семян сои, выращенных в разных регионах РФ, выделили 12 штаммов возбудителя бактериального ожога сои Psg. Выделенные штаммы были идентичны референтному штамму Psg CFBP 2214 по флуоресценции, морфологии колоний на среде Кинга Б и результатам теста LOPAT (+, –, –, –, +) и образовывали ампликон при видоспецифичном ПЦР-анализе гена cfl (коронафакат-лигазы). Штаммы обладали разной степенью вирулентности при инокуляции растений сои сорта Касатка, и значения ширины зоны с симптомами при искусственной инокуляции листьев варьировали от 3,23 мм (у штамма G7) до 6,53 мм (у штамма G4). Последовательности генов gltA и ITS 16S-23S рРНК российских штаммов имели низкую степень генетического полиморфизма и высокую (95,8…98,8 %) идентичность с соответствующими последовательностями штаммов возбудителя бактериального ожога сои из базы данных NCBI. Анализ расового состава штаммов показал, что доминирующей в стране является раса 4.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Соя (Glycine max Willd) является одной из основных сельскохозяйственных культур во всем мире. Наиболее вредоносной среди болезней бактериальной этиологии сои считается бактериальный ожог (или угловатая пятнистость), способная снизить урожайность на 40 % [1]. Возбудителем болезни является грамотрицательная бактерия Pseudomonas savastanoi pv. glycinea (Coerper 1919) Gardan et al. 1992 (синоним — P. syringae pv. glycinea (Coerper) Young et al.) (далее — Psg) [2]. Патоген обнаружен в 41 стране мира, включая все климатические зоны производства сои [1]. Psg поражает все надземные части сои, но характерные симптомы обычно наблюдаются на листьях среднего и верхнего ярусов и на бобах. Болезнь может приводить к карликовости, снижению листовой поверхности и полной гибели растения [3].
Борьба с болезнью включает использование устойчивых сортов, соблюдение севооборота, посев только свободных от болезни семян и применение бактерицидов во время вегетации. Селекция устойчивых сортов сои считается наиболее надежным подходом, однако она сдерживается эволюцией вирулентности патогена и необходимостью тщательной характеристики штаммов на определенной территории для целенаправленной селекции на устойчивость к местным штаммам. Штаммовый состав возбудителя бактериального ожога сои на территории РФ на данный момент остается неизвестным, в связи с чем, целью исследования являлась характеристика штаммов P. savastanoi pv. glycinea, циркулирующих на территории РФ, как возбудителей бактериального ожога сои.
Материалы и методы исследования
Выделение штаммов Psg. Штаммы Psg выделяли из инфицированных листьев и семян сои по общепринятой методике [4] с небольшими изменениями. Семена и части растений с симптомами гомогенизировали в ступке с добавлением стерильной дистиллированной воды до однородного состояния. Последовательные десятикратные разведения гомогената наносили на среду Кинга Б, дополненную 10 мкг/мл цефалексина (модификация среды Кинга Б — KBC) и инкубировали при 28 °C в течение 4–6 дней. Типичные колонии флуоресцирующих псевдомонад очищали путем трех последовательных пересевов и использовали для дальнейшего анализа. Для сравнения во всех тестах использовали эталонный штамм Psg CFBP 2214.
Фенотипически изоляты оценивали по форме колоний и образованию флуоресцирующего сидерофора [5] при культивировании на среде Кинга Б. Биохимическая характеристика включала себя анализ LOPAT (образования левана (L), оксидазы (O), пектолитической активности на ломтиках картофеля (P), активности аргининдигидролазы (A) и реакции сверхчувствительности (СВЧ) на растениях табака (T)) [6]. Штаммы хранили при –72 °C в 15%‑м водном растворе глицерина.
Молекулярно-г енетическая характеристика. Штаммы, показавшие идентичность Psg на предварительных этапах анализа, проверяли ПЦР со специфическими праймерами и сравнением последовательностей ДНК общепринятых таксономических генов. Для этого из двухсуточных культур штаммов выделяли ДНК с помощью набора для выделения «ГС‑Проба» («АгроДиагностика», Москва, Россия) в соответствии с протоколом производителя. ПЦР‑анализ проводили с использованием праймеров PsgFOR‑1 (′5‑GGC GCT CCC TCG CAC TT‑3′) и PsgREV‑2 (′5‑GGT ATT GGC GGG GGT GC‑3′) (размер продукта — 650 п. н.), специфичных для гена cfl, кодирующего коронафакат‑ лигазу, необходимого для синтеза фитотоксина коронатина [7]. Для проведения амплификации готовили 25 мкл ПЦР‑смеси, содержащей 5 мкл 5×Master Mix (5×MasDDTaqMIX‑2025, Диалат, Москва, Россия); 1,0 мкл каждого праймера с концентрацией 10 пМ и 5 нг целевой ДНК. ПЦР проводили в амплификаторе T100 (Bio‑Rad, Геркулес, США) в соответствии с рекомендованной программой [8]. Ампликоны разделяли электрофорезом в 1,5%‑м агарозном геле, окрашенном бромистым этидием в 0,5×TBE‑буфере, и анализировали в системе гельдокументирования Gel Doc XR+ (Bio‑Rad).
Для более детальной генетической характеристики выделенных штаммов проводили секвенирование последовательностей гена цитратсинтазы (далее — gltA) и межгенного спейсера (далее — ITS 16S‑23S рРНК). Для амплификации гена gltA использовали праймеры cts‑F s (5′‑CCC GTC GAG CTG CCA ATW CTG A‑3′) и cts‑R s (5′‑ATC TCG CAC GGS GTR TTG AAC ATC‑3′), описанные в [9], а для гена ITS 16S-23S рРНК — оригинальные праймеры ITS‑1_Psg (5′‑GAA CCT GCG GCT GGA TCA‑3′) и ITS‑2_Psg (5′‑GCG CTT CTT CAC TTG ACC ATA TAA‑3′), разработанные нами на основе последовательности генома штамма Psg ICMP 2189. Состав реакционной смеси был аналогичен составу при амплификации гена cfl.
Температурно‑временные условия амплификации гена gltA были аналогичны работе [9], а в случае с геном ITS 16S-23S рРНК использовали те же условия, но температуру отжига — 61 °C. Определение нуклеотидных последовательностей проводили на генетическом анализаторе 3130xl ABI (Applied Biosystems, США) в соответствии с инструкцией производителя в компании Евроген (Москва, Россия).
Эволюционная история была выведена с помощью метода минимальной эволюции [10] в программе MEGA X с помощью алгоритма Close‑Neighbour‑Interchange (CNI) и показаны оптимальные деревья (рис. 3). Тепловая карта попарных сравнений штаммов построена в программе GraphPad Prism 9.2.0 (GraphPad Software Inc., Бостон, MA, США).
Последовательности ДНК собирали с помощью программного пакета Bioedit. Для определения величины сходства последовательностей их сравнивали с имеющимися в GenBank с помощью программы Basic Local Alignment Search Tool — BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). В качестве критерия для определения видовой идентичности использовались последовательности, сходные с ранее опубликованными на более 96 % и являющиеся близкородственными к Psg.
Оценка вирулентности штаммов. У выделенных штаммов, показавших высокую (более 95 %) идентичность к штаммам группы 3 геномовида 2 P. syringae (P. savastanoi) на предыдущем этапе, оценивали вирулентность по отношению к растениям сои согласно описанной ранее методике [11]. Для этого, штаммы культивировали на среде Кинга Б при 18 (± 2) °C в течение 72 ч. Колонии суспендировали в стерильной воде, после чего доводили концентрацию до 108 КОЕ/мл, измеряя оптическую плотность при помощи спектрофотометра Nanodrop One (Thermo FS, Уолтем, MA, США). Для лучшего контакта с листом в суспензию добавляли смачивающий агент Silwet Gold (Chemtura, США) до концентрации 0,01 %.
Для заражения использовали метод разрезания листьев сорта Касатка ножницами, смоченными в суспензии штамма, перпендикулярно жилкам на глубину 1 см от края, как описано ранее [11]. Условия культивирования растений были аналогичными упомянутым выше. Сорт Касатка был выбран по нескольким причинам. Во‑первых, в ходе предварительной оценки реакции 47 образцов сои [11], сорт Касатка был средневосприимчивым, т. е. типичным для районированных сортов. Во‑вторых, сорт раннеспелый и районирован в Центральных регионах РФ, в которых бактериальный ожог является потенциально вредоносным.
Положительным контролем в опытах служила суспензия типового штамма CFBP 2214, отрицательными — стерильная вода и суспензии штаммов непатогенных видов: Pseudomonas fluorescens и P. putida из коллекции фитопатогенов кафедры защиты растений. Инокуляцию штаммов проводили в мае‑августе 2022–2023 гг. в экспериментальных теплицах лаборатории защиты растений РГАУ — МСХА. Опыт повторяли двухкратно (в июне и в августе каждого года), заражая одним штаммом все листья 4 растений. Учет проводили на 12‑е сутки после инокуляции, измеряя ширину зоны листа с симптомами при помощи цифрового штангенциркуля MaYuan MY‑1720 (Guangzhou MaYuan Electronic Technology, Guangdong, Китай).
Оценка расового состава. Дифференциацию штаммов Psg по расам основывали по толерантности/восприимчивости сорта‑дифференциатора к заражению штаммом. Набор дифференциаторов, включавший сорта Acme, Chippewa, Flambeau, Harosoy, Lindarin, Merit и Norchief, Hardee, Peking, Centennial [12], получили из коллекции образцов сои ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» (ВИР, Санкт‑Петербург). Для определения рас патогена готовили бактериальные суспензии и заражали сорта‑дифференциаторы аналогично разделу выше. Через 12 дней отмечали для каждого штамма наличие (+) или отсутствие (–) симптомов на листе вокруг зоны разреза ножницами. Каждым штаммом заражали по 3 растения.
Статистический анализ и визуализация. Данные анализировали с применением метода дисперсионного анализа в программе Statistica 12.0 (StatSoft, США), сравнивая средние значения по критерию Дункана. Значения p < 0,05 считались значимыми. Графики были построены с помощью GraphPad Prism 9.2.0.
Результаты исследования и обсуждение
Фенотипическая и биохимическая характеристика выделенных штаммов Psg. С 2019 по 2022 гг. из семян и частей растений сои, собранных на территории РФ, выделили около 150 изолятов, проявляющих флуоресценцию и предварительно относящихся к Pseudomonas sp. Для сравнения с местными изолятами в качестве положительного контроля во всех тестах использовали штамм CFBP 2214.
После микробиологических и молекулярных тестов для дальнейшего анализа отобрали около 40 изолятов, наиболее похожих на Psg. Предварительная оценка BOX‑ПЦР указала на наличие 12 штаммовых групп, и в дальнейшем анализе было использовано по 1 представителю каждой группы (табл. 1). Выделенные изоляты имели сходные биохимические и морфологические характеристики: белый, слегка кремовый цвет колоний, круглые, блестящие колонии, которые образовывали флуоресцирующий сидерофор за три дня и не проявляли пектолитической активности.
Таблица 1. Штаммы Pseudomonas sp., использованные в работе
Штамм | Растение-хозяин | Орган изоляции | Источник | Год выделения |
Штаммы Pseudomonas savastanoi pv. glycinea | ||||
G1 | Соя | Семена | Воронежская область | 2019 |
G2 | Амурская область | 2019 | ||
G3 | Амурская область | 2019 | ||
G4 | Хабаровский край | 2020 | ||
G5 | Воронежская область | 2020 | ||
G6 | Воронежская область | 2021 | ||
G7 | Семена | Воронежская область | 2021 | |
G8 | Листья | Приморский край | 2021 | |
G9 | Семена | Хабаровский край | 2021 | |
G10 | Амурская область | 2021 | ||
G11 | Хабаровский край | 2021 | ||
G17 | Хабаровский край | 2021 | ||
CFBP 2214 | Листья | Новая Зеландия | 1968 | |
Другие виды Pseudomonas sp. | ||||
P. fluorescens | — | Почва | Краснодарский край | 2021 |
P. putida | — | Почва | 2021 |
Table 1. Pseudomonas savastanoi pv. glycinea strains used in the research
Strain | Host | Part of plant | Source | Year of isolation |
Strains of Pseudomonas savastanoi pv. glycinea | ||||
G1 | Soybean (Glycine max) | seeds | Voronezh region | 2019 |
G2 | Amur region | 2019 | ||
G3 | Amur region | 2019 | ||
G4 | Khabarovsk region | 2020 | ||
G5 | Voronezh region | 2020 | ||
G6 | Voronezh region | 2021 | ||
G7 | Voronezh region | 2021 | ||
G8 | leaves | Primorsky region | 2021 | |
G9 | seeds | Khabarovsk region | 2021 | |
G10 | Amur Region | 2021 | ||
G11 | Khabarovsk region | 2021 | ||
G17 | Khabarovsk region | 2021 | ||
CFBP 2214 | leaves | New Zealand | 1968 | |
Pseudomonas sp. | ||||
P. fluorescens | — | soil | Krasnodar region | 2021 |
P. putida | — | soil | 2021 |
Вирулентность штаммов Psg. Штаммы Psg обладали разной степенью вирулентности по отношению к растениям сорта Касатка, образуя разной ширины зоны хлороза вокруг места разреза листа ножницами, смоченными в суспензии бактерии (рис., 1, А). Так, к примеру, наименьшим значением ширины зоны с симптомами обладал изолят G7 с шириной 3,23 мм, наибольшим — G4 (6,53 мм), а листья, инокулированные штаммом CFBP 2214, демонстрировали среднее значение 3,83 мм (рис., 1, Б). Другие штаммы показывали промежуточные значения. На листьях, инокулированных стерильной водой и штаммами других видов Pseudomonas (fluorescens и putida), не наблюдали симптомов поражения. Различия в вирулентности штаммов могли быть связаны как с различным каскадом факторов‑вирулентности (например системы секреции III типа), так и с возможным ослаблением вирулентности при культивировании — известного явления среди патогенов. Различия в вирулентности штаммов, выделенных из одного растения известны, например, для P. syringae pv. tomato [13].
Рис. 1. Вирулентность штаммов Pseudomonas savastanoi pv. glycinea: А — разница в ширине зоны хлороза между штаммами и контролем; Б — значения ширины зоны поражения листьев через 12 дней после инокуляции разными штаммами. Буквенные индексы при столбиках указывают группы, статистически различаемые по критерию Дункана (P < 0,05)
Источник: выполнено авторами
Fig. 1. Virulence of Pseudomonas savastanoi pv. glycinea strains: A – difference in chlorosis zone width between strains and control; Б – Values of leaf lesion zone width 12 days after inoculation with different strains. Different letters near bars indicate statistical difference by Duncan test (P < 0.05)
Source: created by the authors
Молекулярно-г енетическая характеристика. При амплификации с Psgспецифичными праймерами, все штаммы, в т. ч. CFBP 2214, образовывали четкий продукт размером ~ 650 п. н. (рис. 2). Амплификация гена cfl указывала на принадлежность к Psg [7], однако Moriwaki et. al. доказали, что существуют штаммы патогена, которые не продуцируют данный фитотоксин и не реагируют с этими праймерами при ПЦР [14]. Помимо этого, данный ген присутствовал у ряда патоваров P. syringae, поражающих другие культуры, например у P. syringae pv. morsprunorum, atropurpurea и tomato [8]. Таким образом, амплификация гена cfl косвенно указывала на принадлежность выделенных штаммов к Psg.
Рис. 2. ПЦР‑детекция гена cfl у штаммов Pseudomonas savastanoi pv. glycinea: M – маркер молекулярного веса 100+bp (Евроген) (#NL002); K– — отрицательный контроль (реакция без ДНК); G1‑G17 — анализируемые штаммы
Источник: выполнено авторами
Fig. 2. PCR detection of cfl gene in Pseudomonas savastanoi pv. glycinea strains: M – 100+bp molecular weight marker (Eurogen) (#NL002); K– – negative control (reaction without DNA); G1-G17 — analyzed strains
Source: created by the authors
Для окончательного подтверждения и видовой идентификации ДНК штаммов секвенировали по генам цитратсинтазы gltA и ITS 16S‑23S рРНК. Аннотированные последовательности генов gltA и ITS 16S‑23S рРНК Psg были депонированы в NCBI GenBank; номера депонирования приведены в табл. 2. При сравнении последовательностей с имеющимися в базе данных NCBI GenBank, оказалось, что все штаммы с высокой степенью идентичности (более 95 %) комплементарны видам P. syringae и savastanoi по гену gltA. Связано это с тем, что вид P. syringae совсем недавно был перегруппирован в девять отдельных геномных подвидов с P. savastanoi, включая патовары phaseolicola, savastanoi, glycinea и tabaci [15].
Таблица 2. Штаммы Pseudomonas savastanoi pv. glycinea, идентифицированные по последовательностям генов gltA и ITS 16S-23S рРНК
Штамм | Наиболее близкие виды при сравнении последовательностей с базой Genbank по гену | Идентификационный номер последовательности в Genbank по гену | ||
цитратсинтазы (gltA) | ITS рРНК 16S-23S | цитратсинтазы (gltA) | ITS рРНК 16S-23S | |
G1 | P. syringae; P. savastanoi | P. amygdali; P. syringae | OQ743493 | OR750531 |
G2 | P. savastanoi; P. syringae | P. amygdali; P. syringae | OQ743494 | OR750532 |
G3 | P. savastanoi | P. syringae; P. savastanoi | OQ743495 | OR750533 |
G4 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae | OQ743496 | OR750534 |
G5 | P. savastanoi | P. syringae; P. amygdali | OQ743497 | OR750535 |
G6 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae | OQ743498 | OR750536 |
G7 | P. syringae; P. amygdali | P. amygdali; P. syringae | OQ743499 | OR750537 |
G8 | P. savastanoi | P. syringae; P. savastanoi | OQ743500 | OR750538 |
G9 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae | OQ743501 | OR750539 |
G10 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae; P. amygdali | OQ743502 | OR750540 |
G11 | P. savastanoi; P. syringae | P. amygdali; P. syringae | OQ743503 | OR750541 |
G17 | P. savastanoi | P. syringae; P. amygdali | OQ743504 | OR750542 |
Table 2. Pseudomonas savastanoi pv. glycinea strains identified by gltA and ITS 16S-23S rRNA genes sequences
Strain | Closest species when comparing sequences with Genbank database by | Sequence identification number in Genbank | ||
citrate synthase gene (gltA) | ITS rRNA 16S-23S gene | by citrate synthase gene (gltA) | by ITS rRNA 16S-23S gene | |
G1 | P. syringae; P. savastanoi | P. amygdali; P. syringae | OQ743493 | OR750531 |
G2 | P. savastanoi; P. syringae | P. amygdali; P. syringae | OQ743494 | OR750532 |
G3 | P. savastanoi | P. syringae; P. savastanoi | OQ743495 | OR750533 |
G4 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae | OQ743496 | OR750534 |
G5 | P. savastanoi | P. syringae; P. amygdali | OQ743497 | OR750535 |
G6 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae | OQ743498 | OR750536 |
G7 | P. syringae; P. amygdali | P. amygdali; P. syringae | OQ743499 | OR750537 |
G8 | P. savastanoi | P. syringae; P. savastanoi | OQ743500 | OR750538 |
G9 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae | OQ743501 | OR750539 |
G10 | P. savastanoi; P. syringae | P. syringae; P. amygdali | OQ743502 | OR750540 |
G11 | P. savastanoi; P. syringae | P. amygdali; P. syringae | OQ743503 | OR750541 |
G17 | P. savastanoi | P. syringae; P. amygdali | OQ743504 | OR750542 |
Ряд штаммов, например, G1, G2, G7 и G11 также с высокой идентичностью (99,2…99,6 %) по последовательностям гена ITS 16S‑23S рРНК были комплементарны к P. amygdali. Данный факт можно объяснить тем, что ген gltA принадлежит к числу генов так называемого «домашнего хозяйства», а последовательность ITS 16S‑23S рРНК является достаточно консервативной последовательностью, что приводит к тому, что они имеют высокую идентичность у близкородственных видов [20]. Похожая картина высокой степени гомологии к близкородственным видам наблюдалась, например у P. syringae pv. coriandricola в работе Popović et. al. [16].
Для определения филогенетического родства 12 штаммов Psg с близкородственными видами проведен молекулярно‑филогенетический анализ и построены филогенетические деревья с использованием программы MEGA X. Анализ последовательностей гена gltA поместил все штаммы Psg в одну кладу вместе с видами P. syringae и P. savastanoi (рис., 3, А). Штаммы отличались между собой по генетическому расстоянию. К примеру, отделились 3 группы штаммов, включавших:
— группу 1 (G6) с наиболее близким по последовательности gltA к P. savastanoi. pv. phaseolicola штаммом SUPP 1574;
— группу 2 (G3‑G4, G7‑G11, G17), близкую к другим штаммам P. savastanoi pv. phaseolicola и штамму NCPPB 3335 P. sav. pv. savastanoi;
Рис. 3. Филогенетические деревья нуклеотидных последовательностей генов цитратсинтазы (gltA) (А) и ITS 16S‑23S рРНК (Б) Pseudomonas spp. Оранжевыми рамками обведены штаммы, изученные в данной работе
Источник: выполнено авторами
Fig. 3. Phylogenetic trees of nucleotide sequences of citrate synthase (gltA) (A) and ITS 16S‑23S rRNA (Б) genes of Pseudomonas spp. Orange boxes indicate the strains studied in the research
Source: created by the authors
По генетическому расстоянию штаммы в целом не отличались между собой, однако имелись минимальные различия между несколькими штаммами (рис. 4). Например, отличались между собой в минимальных значениях штамм G4 и штаммы G1‑G2 и G8‑G9 в пределах 0,00187 единиц. Другие исследователи также указывали на малый генетический полиморфизм популяции Psg при анализе методами тандемных повторов с переменным числом множественных локусов (MLVA) [17], BOX‑ПЦР [18] и макро‑рестриктного анализа (pulsed‑field gel electrophoresis — PFGE) [19]. Таким образом, мы выявили низкую вариабельность и генетическую однородность штаммов популяции Psg в РФ.
Рис. 4. Тепловая карта последовательностей гена ITS 16S‑23S рРНК, показывающая попарные генетические расстояния штаммов P. savastanoi pv. glycinea и других патоваров P. syringae. Различные цвета соответствуют проценту генетического расстояния при попарном сравнении ДНК разных штаммов
Источник: выполнено авторами
Fig. 4. Heat map of ITS 16S‑23S rRNA gene sequences showing pairwise genetic distances of P. savastanoi pv. glycinea strains and other P. syringae pathovars. Different colors correspond to the percent of genetic difference in pairwise comparison of DNA from different strains
Source: created by the authors
Анализ расового состава патогена показал, что все штаммы поражали все сорта‑дифференциаторы (табл. 3). Таким образом, все 12 штаммов Psg, выделенных в РФ, относятся к расе 4, согласно схеме «ген‑на‑ген» взаимоотношений рас патогена и сортов дифференциаторов [12, 21]. Похожие результаты были получены другими исследователями, к примеру, Abo‑Moch et al. провели анализ встречаемости рас Psg в Европе и пришли к выводу, что из 58 штаммов 42 относились к расе 4 [12]. Широкая распространенность расы 4 также подтверждена анализом изолятов из Канады [22], Сербии [7], США [23] и некоторых других странах [24]. Доминирование расы 4 показывает, что в селекции сои на устойчивость к бактериальному ожогу в РФ необходимо использовать штаммы именно этой расы, как наиболее распространенные и вредоносные в РФ и ближайших регионах мира.
Таблица 3 / Table 3
Результаты инокуляции сортов-дифференциаторов с штаммами Pseudomonas savastanoi pv. glycinea, использованными в работе (S = susceptible (восприимчивый), R = resistant (устойчивый))
Results of inoculation of differentiator varieties with Pseudomonas savastanoi pv. glycinea strains used in this work (S = susceptible, R = resistant)
Сорт-дифференциатор /Differentiator variety | Штамм / Strain | ||||||||||||
G1 | G2 | G3 | G4 | G5 | G6 | G7 | G8 | G9 | G10 | G11 | G17 | CFBP 2214 | |
Acme | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Chippewa | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Flambeau | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Harosoy | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Lindarin | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Merit | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Norchief | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Hardee | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Peking | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Centennial | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S | S |
Номер расы / Number of race | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
Заключение
- Выделенные штаммы savastanoi pv. glycinea обладают разной степенью вирулентности по отношению к растениям сои. Значения ширины зоны с симптомами поражения варьировали от 3,23 мм у штамма G7 до 6,53 мм у штамма G4.
- Сравнение последовательностей генов gltA и ITS 16S‑23S рРНК с имеющимися в базе данных NCBI Genbank показало высокую (95,8…98,8 %) степень идентичности выделенных штаммов к другим штаммам возбудителя бактериального ожога сои, а генетический анализ выявил низкую степень внутривидового генетического полиморфизма.
- Анализ расового состава штаммов показал, что доминирующей в популяции патогена в стране является раса 4. При селекции на устойчивость сои к возбудителю бактериального ожога сои рекомендуется использовать штаммы расы 4, как наиболее распространенные в РФ.
1 Pseudomonas savastanoi pv. Glycinea // EPPO Global Database. Режим доступа: https://gd.eppo.int/taxon/ PSDMGL, Дата обращения: 29 октября 2023 г.
Об авторах
Рашит Ислямович Тараканов
Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева
Автор, ответственный за переписку.
Email: tarakanov.rashit@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3235-8467
SPIN-код: 9049-7157
ассистент, аспирант кафедры защиты растений
Российская Федерация, 127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49Пётр Владимирович Евсеев
Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова
Email: petevseev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1646-9802
SPIN-код: 4275-9187
кандидат биологических наук, научный сотрудник
Российская Федерация, 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10Константин Сергеевич Трошин
Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева
Email: konstantinetr@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-5018-1265
SPIN-код: 6032-4313
магистрант, младший научный сотрудник кафедры защиты растений
Российская Федерация, 127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49Александр Николаевич Игнатов
Российский университет дружбы народов
Email: an.ignatov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2948-753X
SPIN-код: 3324-4985
доктор биологических наук, профессор агробиотехнологического департамента
Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6Февзи Сеид-Умерович Джалилов
Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева
Email: labzara@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5014-8375
SPIN-код: 3033-3991
доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой защиты растений
Российская Федерация, 127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49Список литературы
- Jagtap GP, Dhopte SB, Dey U. Bio-efficacy of different antibacterial antibiotic, plant extracts and bioagents against bacterial blight of soybean caused by Pseudomonas syringae pv. glycinea. Sci J Microbiol. 2012;1(1):1–9.
- Zhang J, Wang X, Lu Y, Bhusal SJ, Song Q, Cregan PB, et al. Genome-wide scan for seed composition provides insights into soybean quality improvement and the impacts of domestication and breeding. Mol Plant. 2018;11(3):460–472. doi: 10.1016/j.molp.2017.12.016
- Shepherd LM, Block CC. Detection of Pseudomonas savastanoi pv. glycinea in Soybean Seeds. In: Detection of Plant-Pathogenic Bacteria in Seed and Other Planting Material. 2nd ed. The American Phytopathological Society: St. Paul, MN, USA; 2017. doi: 10.1094/9780890545416.013
- Alvarez E. New assays for detection of Pseudomonas syringae pv. glycinea in soybean seed. Plant Dis. 1995;79(1):12–14. doi: 10.1094/PD‑79‑0012
- Wensing A, Braun SD, Büttner P, Expert D, Völksch B, Ullrich MS, et al. Impact of Siderophore Production by Pseudomonas syringae pv. syringae 22d/93 on Epiphytic Fitness and Biocontrol Activity against Pseudomonas syringae pv. glycinea 1a/96. Appl Environ Microbiol. 2010;76(9):2704–2711. doi: 10.1128/AEM.02979‑09
- Lelliott RA, Billing E, Hayward AC. A determinative scheme for the fluorescent plant pathogenic pseudomonads. J Appl Bacteriol. 1966;29(3):470–489. doi: 10.1111/j.1365‑2672.1966.tb03499.x
- Ignjatov M, Milošević M, Nikolić Z, Vujaković M, Petrović D. Characterization of Pseudomonas savastanoi pv. glycinea isolates from Vojvodina. Phytopathol Pol. 2007;45:43–54.
- Bereswill S, Bugert P, Völksch B, Ullrich M, Bender CL, Geider K. Identification and relatedness of coronatine-producing Pseudomonas syringae pathovars by PCR analysis and sequence determination of the amplification products. Appl Environ Microbiol. 1994;60(8):2924–2930. doi: 10.1128/aem.60.8.2924‑2930.1994
- Sarkar SF, Guttman DS. Evolution of the core genome of Pseudomonas syringae, a highly clonal, endemic plant pathogen. Appl Environ Microbiol. 2004;70(4):1999–2012. doi: 10.1128/AEM.70.4.1999‑2012.2004
- Rzhetsky A, Nei M. A Simple Method for Estimating and Testing Minimum-Evolution Trees. Molecular Biology and Evolution. 1991;9(5):945–967.
- Тараканов Р.И. Оценка устойчивости сортов сои к бактериальным болезням на искусственном инфекционном фоне // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2022. № 5. С. 92–107. doi: 10.26897/0021‑342Х‑2022–5–92–107
- Abo-Moch F, Mavridis A, Rudolph K. Determination of Races of Pseudomonas syringae pv. glycinea Occurring in Europe. Journal of Phytopathology. 1995;143(1):1–5. doi: 10.1111/j.1439‑0434.1995.tb00190.x
- Jones LA, Saha S, Collmer A, Smart CD, Lindeberg M. Genome-Assisted Development of a Diagnostic Protocol for Distinguishing High Virulence Pseudomonas syringae pv. tomato Strains. Plant Disease. 2015;99(4):527–534. doi: 10.1094/PDIS‑08‑14‑0833‑RE
- Moriwaki J, Mizuno A, Sato M, Kadota I, Nishiyama K. Difference in production of coronatine on potato tuber tissue and in liquid culture by Pseudomonas syringae pv. glycinea. Japanese Journal of Phytopathology. 1996;62(5):544–547. doi: 10.3186/jjphytopath.62.544
- Gardan L, Bollet C, Ghorrah MA, Grimont F, Grimont PAD. DNA relatedness among the pathovar strains of Pseudomonas syringae subsp. savastanoi Janse (1982) and proposal of Pseudomonas savastanoi sp. nov. International Journal of Systematic Bacteriology. 1992;42(4):606–612.
- Popović T, Jelušić A, Dimkić I, Stanković S, Poštić D, Aleksić G, et al. Molecular Characterization of Pseudomonas syringae pv. coriandricola and Biochemical Changes Attributable to the Pathological Response on Its Hosts Carrot, Parsley, and Parsnip. Plant Dis. 2019;103(12):3072–3082. doi: 10.1094/PDIS‑03‑19‑0674‑RE
- Rahi YJ, Turco S, Taratufolo MC, Tatì M, Cerboneschi M, Tegli S, et al. Genetic diversity and population structure of Pseudomonas savastanoi, an endemic pathogen of the Mediterranean area, revealed up to strain level by the MLVA assay. J Plant Pathol. 2020;102:1051–1064. doi: 10.1007/s42161‑020‑00589‑0
- Marques ASdA, Corbière R, Gardan L, Tourte C, Manceau C, Taylor JD, et al. Multiphasic Approach for the identification of the different classification levels of Pseudomonas savastanoi pv. phaseolicola. European Journal of Plant Pathology. 2000;106:715–734. doi: 10.1023/A:1026563831461
- Grothues D, Rudolph K. Macrorestriction analysis of plant pathogenic Pseudomonas species and pathovars. FEMS Microbiology Letters. 1991;79(1):83–88. doi: 10.1111/j.1574‑6968.1991.tb04509.x
- Li L, Yuan L, Shi Y, Xie X, Chai A, Wang Q, et al. Comparative genomic analysis of Pseudomonas amygdali pv. lachrymans NM002: Insights into its potential virulence genes and putative invasion determinants. Genomics. 2019;111(6):1493–1503. doi: 10.1016/j.ygeno.2018.10.004
- Cross JE, Kennedy BW, Lambert JW, Cooper RL. Pathogenic races of bacterial blight pathogen of soybeans, Pseudomonas glycinea. Plant Disease Report. 1966;50(8):557–560.
- Gnanamanickam SS, Ward EWB. Bacterial blight of soybeans: a new race of Pseudomonas syringae pv. glycinea and variations in systemic symptoms. Can J Plant Pathol. 1982;4(1):73–78. doi: 10.1080/07060668209501341
- Prom LK, Venette JR. Races of Pseudomonas syringae pv. glycinea on Commercial Soybean in Eastern North Dakota. Plant Dis. 1997;81(5):541–544. doi: 10.1094/PDIS.1997.81.5.541
- Fett WF, and Sequeira L. Further characterization of the physiologic races of Pseudomonas glycinea. Can J Bot. 1981;59(3):283–287. doi: 10.1139/b81‑040