Phenotypic and genotypic characterisation of potato late blight pathogen Phytophthora infestans in Estonian populations
Laen...
Failid
Kuupäev
2010
Kättesaadavus
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Eesti Maaülikool
Abstrakt
Kartuli-lehemädanik, mida põhjustab patogeen Phytophthora infestans,
on üks kõige enam kahju tekitav kartulihaigus juba üle pooleteise sajandi
nii Eestis kui mujal Euroopas. Soodsates kasvu- ja arengutingimustes
võib patogeen hävitada kogu kartuli maapealse osa ja põhjustada seeläbi
märkimisväärse saagikao.
Phytohthora infestans on heterotalne organism, mis vajab suguliseks paljunemiseks
ja oospooride (paksukestalised püsieosed) moodustamiseks kahte
paarumistüüpi (nimetatud A1 ja A2). Viimase kolmekümne aastaga on
patogeen teinud Euroopas läbi suured muutused (Fry et al., 1993). Varem
esinenud ‘vana’ populatsioon asendus ‘uue’ populatsiooniga, mis oli ilmselt
sisse toodud seoses mugulate impordiga Mehhikost Euroopasse 1970-ndate
lõpus (Fry et al., 1993). Vanal populatsioonil oli vaid üks paarumistüüp
A1 ja üks mitokondrilise DNA haplotüüp Ib, kuid uues populatsioonis
esinesid mõlemad paarumistüübid A1 ja A2 ning mtDNA haplotüübid
Ia ja IIa. Teateid sugulisest paljunemisest on avaldatud enamikes Euroopa
maades, sealhulgas Hollandis (Zwankhuizen et al., 2000), Soomes, Rootsis,
Norras, Taanis (Lehtinen et al., 2008), Poolas (Śliwka et al., 2006), Saksamaal
(Schöber-Butin, 1999) ja Venemaal (Bagirova & Dyakov, 1998).
Varem paljunes seen vaid sugutul teel sporangiumide abil ja kandus edasi
tuulehoogude ja vihmapiiskadega ning talvitus nakatunud seemnemugulates,
säilides ladudes või pärast koristust mullas umbrohtkartulitena.
Vastaspaarumistüüpide seeneniitide koostoimel tekivad anteriidid ja
oogoonid, mis võib viia oospooride moodustumiseni, mistõttu patogeen
on võimeline paljunema suguliselt. Oospoorid võivad mullas eluvõimelisena
säilida vähemalt kolm aastat (Turkensteen et al., 2000) ning
nad on vastupidavad ebasoodsate ilmastiku-ja keskkonnatingimuste
suhtes. Oospooridest alguse saav lehemädanik võib lööbida senisest tunduvalt
varem (mais, juunis) (Drenth et al., 1993) ja põhjustada seeläbi
suurt kartulisaagi langust ja sellest tulenevat majanduslikku kahju.
Enne käesolevat uurimustööd oli Eestis P. infestans geneetiliste uurimuste
kohta väga vähe teada, ehkki Üleliidulise Taimepatoloogia Instituudi teadlased tegid pidevalt sellekohast uurimistööd, kuid tulemusi ei publitseeritud,
mistõttu meil puuduvad andmed selle ajajärgu kohta. Aastatel
1966-1989 määrati Eestis isoleeritud P. infestans tüvede rassiline koosseis
(Koppel, 1996). Siiski, on olemas andmed Eestist 1983. aastal isoleeritud
kahe isolaadi kohta sõrmejärgede, paarumistüübi ja allosüümide
osas, mida on publitseerinud Vorobyeva et al. (1991), Goodwin et al.
(1994) ja Sujkowski et al. (1994).
Käesoleva doktoritöö eesmärgiks on iseloomustada lehemädaniku tekitajat
P. infestansi erinevate feno- ja genotüübiliste iseloomustajatega (I,
II, III, IV, V). Samuti otsisin vastuseid järgnevatele küsimustele: 1) kas
paarumistüüpide esinemise suhte Eestis viitab sugulisele paljunemisele
(I, II, III, IV) ning kas leidub viiteid oospooridest pärinevale nakkusele
(II), 2) milline on feno- ja genotüübliline varieerumine ning kas see on
võrreldes teiste Euroopa riikidega samal tasemel (I, II, III, V), 3) kas
erinevate populatsiooniparameetrite osas on ajast ja piirkonnast tingitud
mõjusid (I, II, III), 4) kui efektiivne on metalaksüülil põhineva
fungitsiidi efektiivsus lehemädaniku tõrjes (V), 5) kas mahepõldudel
on mitmekesisemad ja resistentsemad populatsioonid kui tavatootmispõldudel
(IV)?
P. infestans Eesti populatsiooni iseloomustamiseks koguti kahe aasta vältel
(2002-2003) 101 isolaati seitsmelt põllult (Joonis 1, I; V). Kolm proovikogumiskohta
asusid tavatootmis- põldudel: Ingliste 2002, Ingliste
2003 ja Kehtna 2003 Kesk-Eestist (Tabel 1; I). Need tavatootmistalud on
Eestis ühed tähtsaimad seemne- ja toidukartuli kasvatajad. Kasvatatakse
vaid kõrgelt sertifitseeritud seemet ja lehemädaniku tõrjeks tehakse 5-7
tõrjekorda (sõltuvalt aastast). Kaks proovikogumiskohta asusid Jõgeva
Sordiaretuse Instituudi katsepõldudel: Jõgeva 2002 ja Jõgeva 2003. Seda
asukohta iseloomustab peremeestaime kõrge geneetiline varieeruvus, lisaks
mitmed rassispetsiifiliste geenide genotüübid. Lehemädaniku keemilist
tõrjet ei teostatud. Proove koguti ka kahe väikekasvataja põldudelt
Kesk-Eestist (Käru 2003) ja Kagu-Eestist (Võnnu 2003). Neis väiketootmistaludes
ei kasutata sertifitseeritud seemet, mis on viirushaige,
samuti puudub neil kindel külvikorra plaan. Ka lehemädaniku tõrje on
väga kaootiline, varieerudes mittetõrjumisest kuni väga sagedase tõrjumiseni.
Eesti populatsiooni detailsemaks kirjeldamiseks koguti aastatel
2004-2007 432 isolaati (II, V) 25 põllult (suurtootmis-, väiketootmis- ja
katsepõllud) Edela-, Ida-, Kagu-, Kesk-, Lõuna- ja Põhja-Eestist (Tabel
1, II). Uurimaks võimalikke erinevusi viljelusviiside vahel (mahe-, suurtootmis-, väiketootmispõllud), koguti aastatel 2004-2005 196 P. infestans
isolaati kaheteistkümnelt Põhja-Eesti põllult (Tabel 1, IV). Uurimaks
ajalisi muutusi populatsiooni parameetrites koguti seitsme aasta
jooksul 133 isolaati. Kõik põllud asusid Jõgeva Sordiaretuse Instituudi
katsepõldudel. Keemilist lehemädaniku tõrjet ei tehtud. Enamus isolaate
saadi lehtedelt, vaid väike kogus pärines mugulatest.
Kõik kogutud isolaadid viidi iseloomustamiseks puhaskultuuri (I, II, III,
IV, V). Isoleerimiseks asetati nakatunud lehekoe tükk piirituses ja leegis
steriliseeritud mugulalõikude vahele (I, II, III, IV, V). Kasutati vaid
vastuvõtlikke R-geene mittesisaldavate sortide mugulaid (Berber 2002,
2004-2007; Bintje 2003). Lõigud asetati steriilsetesse Petri tassidesse.
Petri tasse hoiti kasvukambris 16° juures 6-7 päeva, kuni mütseel oli
kasvanud läbi kartulilõigu. Väike kogus mütseeli kanti mugulalõikudelt
steriilse nõela abil rukki söötmele (Caten & Jinks, 1968). Puhaskultuure
säilitati 5° C juures ja ümberkülve tehti iga kahe kuu järel. Kõik fenotüübilised
katsed tehti isoleerimisaastal oktoobrist kuni novembrini (I, II,
III, IV, V). Genotüübilised analüüsid tehti 2004. aastal maist juulini (I,
III) ja 2005. aastal novembrist detsembrini (II, III).
Lehemädanikutekitaja tüved isoleeriti ühe tüüpilise haigustekitaja laiguga
lehtedelt (I, II, III, IV, V). Lehemädanikust nakatunud lehed (üks
taime kohta) koguti esimeste haigussümptomite ilmnemisel (I, II, IV),
kasvuperioodi lõpul (IV) või kogu kasvuperioodi jooksul (III, V).
Metalaksüüliresistentsuse määramisel kasutati kõigil isolaatidel ‘ujuva
lehe meetodit’, nagu kasutasid Hermansen et al. (2000), ja modifitseeriti
autori poolt (I, II, IV, V). Vastuvõtliku kartulisordi (Berber 2002; Bintje
2003) lehti hoiti 3-4 minutit erineva kontsentratiooniga (0, 10 ja 100
mg L-1 ) metalaksüüli lahuses. Iga leht nakatati ühe tilga (20 mL-1) 7-9
päeva vanusest mütseelist valmistatud sporangiumide suspensiooniga.
Pärast nakatamist kaeti lehed niiskuse hoidmiseks kilega. Katset korrati
kaks korda ja igas katses oli kaks kordust. Igas metalaksüüli kontsentratsiooni
kombinatsioonis kasutati nelja lehte. Sporulatsiooni esinemist
ja selle ulatust hinnati seitse päeva pärast nakatamist, inkubeerides lehti
15°C ja >90% relatiivse niiskuse juures. Sporulatsiooni hinnati
visuaalselt järgmise skaala alusel: 0, sümptomid puuduvad; 1, väiksed
nekrootilised laigud; 2, <10% nekrootiline laik; 3, 10-50% lehepinnast
on kaetud mütseeliga; 4, 50-75% lehepinnast on kaetud mütseeliga; 5,
>75% lehepinnast on mütseeliga kaetud. Sporulatsioon hinnati sobivaks, kui kumulatiivne skoor kõigi nelja lehe puhul oli vähemalt 12. Kui
100 mg L-1 kontsentratsiooni juures tekkis lehel sporulatsioon, hinnati
isolaadid resistentseteks. Kui soprulatsioon tekkis metalaksüüli 10 mg
L-1 kontsentratsiooni puhul, hinnati need keskmise tundlikkusega isolaatideks
ja isolaadid, millised sporuleerusid vees, hinnati tundlikeks (I,
II, IV, V).
Kogutud isolaatide spetsiifiline virulentsus määrati resistentsusgeene
R1-R11 sisaldavate diferentsiaatorsortide lehtede nakatamisega (I, II,
IV) (Malcolmson & Black, 1966) (saadud oti Põllumajandusteaduste
agentuurist). Nakatamiseks kasutati kasvuhoones või kasvukambris ettekasvatatud
kuue kuni kaheksa nädala vanuste taimede täielikult väljaarenenud
lehti. Lehed asetati niiskele filterpaberile lehe alaküljega ülespoole
ja nakatati kahe tilga (20 mikroliitrit) haigustekitaja 7-9 päeva
vanusest kultuurist valmistatud koniide ja zoospoore sisaldava suspensiooniga
(1.0-4.0 x 104 sporangia ml-1). Nakatusjärgselt kaeti lehed niiskuse
säilitamiseks polüetüleenkilega ja inkubeeriti seitse päeva 16˚ C
juures. Nakatumine loeti sobivaks, kui soprulatsioon leiti vähemalt neljal
lehel kuuest ja keskmine skoor oli vähemalt 15. Sporulatsiooni hindamiseks
kasutati sama skaalat nagu metalaksüüliresistentsuse puhul.
Paarumistüüpide tuvastamiseks kasvatati P. infestans tüvesid Petri tassides
rukki söötmel. Rukki söötmel kasvanud isolaadist lõigati välja ca 0.5*3
cm suurused korralikult väljaarenenud mütseeliga kaetud agariblokid,
mis asetati Petri tassi steriilsele agarile. Ühte tassi asetati paari cm vahega
uuritav isolaat ja teine juba teadaoleva paarumistüübiga tester- isolaat.
Testerisolaadid saadi Cornelli Ülikoolist (USA) ja Soome Põllumajaduslikust
Uurimiskeskusest (MTT). Kümne kuni kaheksateistkümne
päevase inkubeerimise järel 16° C juures hinnati oospooride esinemust
agariblokkidelt kokkukasvanud mütseelide esinemiskohas. Oospoorid
moodustuvad vaid erinevatesse paarumistüüpidesse kuuluvate isolaatide
kokkupuutel, seetõttu loeti kõik A1 testerisolaadiga kokkukasvanud
oospoore moodustanud tüved A2 paarumistüüpi kuuluvateks ja A2 tersterisolaadiga
kokkukasvamisel oospoore moodustunud tüved A1 paarumistüüpi
kuuluvateks (I, II, III, IV). Mõlema testerisolaadiga oospoore
moodustavad isolaadid loeti iseviljastuvateks A1A2 paarumistüüpi kuuluvateks.
RFLP sõrmejälgede määramiseks proov RG57-ga kasutati Goodwin et
al., (1992) poolt välja töötatud metoodikat, nagu kirjeldasid Runno Paurson et al. (2009). Mitokondrilise DNA (mtDNA) haplotüüpide
määramiseks kasutati Griffith & Shaw (1998) poolt välja töötatud
polümeraasi ahela reaktsioonipiiratud fragmendi pikkuse polümorfismi
(PCR-RFLP) modifitseeritud metoodikat, nagu kirjeldasid Runno-Paurson
et al., (2009, I; 2010, II).
Metalaksüüliresistentsusuuringuid tehti kuue aasta vältel (2002-2007).
Varasem uuring (I, V) näitas, et aastatel 2002-2003 oli uuritavate tüvede
hulgas 30% metalaksüüliresistentseid, 51% keskmiselt tundlikke ja
19% tundlikke isolaate (Tabel 2, I). Erinevusi kahe aasta vahel ei leitud
(χχ2 = 2.43, df = 1, p = 0.1192). Kõikidest proovikogumiskohtadest leiti
metalaksüüli suhtes tundetuid isolaate (tundlikud puuduvad). Näiteks
Inglistest ja Kärust 2003. aastal kogutud proovid koosnesid vaid resistentsetest
ja keskmiselt tundlikest isolaatidest (Tabel 3, I). Asukohtade
vahel märkimisväärseid erinevusi ei leitud (χχ2 = 1.31, df = 4, p = 0.86).
Metalaksüüliresistentsed isolaadid jagunesid kahe paarumistüübi vahel,
kusjuures A1 paarumistüüpi oli 69% isolaatidest ja A2 paarumistüüpi
31% isolaatidest. Metalaksüüliresistentsuse tase ei sõltunud märkimisväärselt
paarumistüübist (χχ2 = 2.08, df = 1, p = 0.15).
Hilisemal perioodil (2004-2007) kogutud isolaatide hulgas (II, V) oli
metalaksüüliresistentseid 37%, keskmiselt tundlikke 25% ja tundlikke
37%. Metalaksüüliresistentsete isolaatide proportsioon varieerus
märkimisväärselt erinevate asukohtade (χχ2 = 42.20, df = 11, p < 0.001) ja
aastate (χ2 = 61.57, df = 3, p < 0.001) vahel. Varieeruvus oli sõltuvalt asukohast
0-81% (Joonis 1, V). Metalaksüüliresistentsete isolaatide määr oli
kõrge 2004. aastal (56%), samas 2007. aastal olid enamus uuritud isolaate
tundlikud metalaksüüli suhtes (Tabel 2, II). Vaid kolmes asukohas 25-st
ei leitud metalaksüüliresistentseid isolaate. Märkimisväärseid erinevusi
põllutüüpide vahel (suurtootmis-, väiketootmis- ja katsepõllud) ei leitud
(χ2 = 0.05, df = 1, p = 0.82) (II). Metalaksüüliresistentsed isolaadid olid
ülekaalus katsepõldudelt 2004. aastal (67%) ja tootmispõldudelt 2004.
ja 2005. aastal (60%) kogutud isolaatide hulgas (V). Leiti tugev seos
metalaksüüliresistentsuse ja põldude vahel, kus metalaksüüli sisaldavaid
fungitsiide kasutati (χχ2 = 9.24, df = 1, p = 0.0024). Põldudel, kus lehemädanikku
oli tõrjutud metalaksüüli sisaldava preparaadiga, olid ligi
pooled (48%) isolaatidest resistentsed, samas kui põldudel, kus tõrjet
ei tehtud metalasüüli toimeainet sisaldava preparaadiga, oli resistentseid
isolaate vaid 33% (Tabel 3, II). Ei leitud märkimisväärset seost metalaksüüliresistentsuse
ja paarumistüübi vahel (χχ2 = 1.99, df = 2, p = 0.36). Kõik teadaolevad virulentsusfaktorid (R1-R11) leiti mõlemast andmekogust
(I, II). Mõlemas uurimustöös (I, II) oli virulentsus differentsiaatorsortide
R1, R3, R4, R7, R10 ja R11 suhtes sage. Virulentsus differentsiaatorsortide
R5 (5% ± 2.4 SE) ja R9 (14% ± 7.2 SE) suhtes oli
suhteliselt madal (Joonis 2, I) aastatel 2002-2003. Aastatel 2004-2007
kogutud isolaatide hulgas oli virulentsussagedus samuti madal (F(10,66)
= 15.89, p < 0.0001) diferentsiaatorsortide R9 ja R5 puhul (Joonis 1,
II). Enamus isolaate (90-96%) olid võimelised allutama/nakatama neli
R geeni (Tabel 4, I, Tabel 4, II).
Patotüüp 1.3.4.7.10.11 oli kõige enam levinud mõlemal ajaperioodil (I,
II) (Tabel 4, I; Tabel 4, II). Ajavahemikul 2002-2003 (I) kogutud 101
isolaadi hulgast leiti 66 patotüüpi (Table 4, I) ja aastatel 2004-2007 (II)
kogutud 432 isolaadi hulgast vaid 87 patotüüpi (Table 4, II). Kui varasemas
kollektsioonis (I) moodustas kolm enamlevinud patotüüpi vaid 17%
uuritud isolaatidest, siis hilisemas kollektsioonis moodustas neli enamlevinud
patotüüpi peaaegu poole (46%, II) kõigist isolaatidest. Aastatel
2002-2003 kogutud isolaatide hulgas oli väga kõrge (>49%) unikaalsete
(leiti vaid korra) patotüüpide osakaal (Tabel 4, I), kuid hilisemal perioodil
(II) kogutud isolaatide hulgas oli unikaalsete patotüüpide osakaal peaaegu
4 korda (13%) madalam (Tabel 4, II). Virulentsuse keskmine arv isolaadi
kohta oli varasemas uuringus 6.3 (I) ja hilisemas uuringus 6.9 (II). Varieeruvus
erinevate põldude vahel oli väga suur, varieerudes väga madala
virulentsusega (4.3) 2003. aastal Võnnust kogutud isolaatidest (Tabel 5, I)
kuni väga kõrge (8.9) virulentsuseni Jõgeval 2005. aastal kogutud isolaatideni
(Tabel 5, II). Normaliseeritud Shannon’i indeks oli 2002-2003 (I)
väga kõrge (0.92), võrreldes 2004-2007 (II) kogutud isolaatidega (0.54).
Märkimisväärseid erinevusi täheldati spetsiifilises virulentsuses erinevate
aastate (II, F8 = 9.41, p < 0.001) ja askohtade (I, II) vahel (F4,10 = 3.79, p
= 0.017). Erinevusi põllutüüpide vahel ei leitud (II).
Varasemal perioodil (I) (2002-2003) kogutud isolaatide hulgas oli 60%
A1 paarumistüüpi ja 40% A2 paarumistüüpi (Tabel 2, I). Mõlemad
paarumistüübid eksiteerisid koos kolmel põllul seitsmest (Tabel 2, I).
2003. Leiti märkimisväärne seos (χ2 = 18.54, df = 4, p < 0.001) A1 ja
A2 paarumistüüpide proportsioonis. Hilisemas kollektsioonis (II) olid
A1 paarumistüüpi 64% isolaatidest, A2 paarumistüüpi 33% isolaatidest
ja vaid 2% oli iseviljuvaid. Mõlemad paarumistüübid eksisteerisid koos
kõigil 25-l uuritud põllul. A2 paarumistüübi sagedus varieerus asukohati
3-71% piires. A2 paarumistüübi tase oli väga kõrge 2004. ja 2007. aastal,kus peaaegu pool (vastavalt 44% ja 48%) uuritud isolaatidest kuulusid
A2 paarumistüüpi. Leiti märkimisväärne erinevus kahe paarumistüübi
esinemuses asukohtade (χχ2 = 28.68, df = 10, p = 0.0014) ja aastate
(χ2 = 26.28, df = 3, p < 0.001) vahel. Väiketootjate põldudelt kogutud
isolaatide hulgas oli A2 paarumistüübi sagedus kõrgem (39%) kui suurtootjate
põldudelt kogutud isolaatide hulgas (26%) (χχ2 = 7.05, df = 1,
p = 0.0079).
Pikaajaline uuring (III) ühes asukohas (Jõgeval) näitas, et ehkki A1
ja A2 paarumistüübi sagedused (vastavalt 59% ja 38%) olid sarnased
varem leitutele (I, II, IV), leiti siiski märkimisväärsed erinevused
(χ2 = 45.74, df = 12, p < 0.001) paarumistüüpide proportsioonis uuritud
aastatel vahel (III). A2 paarumistüübi sagedus oli üsna kõrge aastatel
2001, 2003, 2004, 2005 ja 2007 (41-71%) (Joonis 1, III). Kuna aga A2
paarumistüüpi ei leitud 2002. aastal (Joonis 1, III) ja A2 paarumistüübi
sagedus oli väga madal 2006. aastal (3%), siis A2 paarumistüübi keskmine
sagedus langes.
DNA sõrmejälgede määramisel proov RG57-ga leiti kahekümne viiest
võimalikust fragmendidst 17 fragmenti. Kaheksat fragmenti (4, 11,
12, 15, 17, 19, 22, 23) ei leitud üldse ja neli (13, 14, 24, 25) esines
kõigil isolaatidel (Tabel 2, I; Tabel 6, II). Ülejäänud 13 fragmenti (1,
2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 16, 18, 20, 21) olid polümorfsed. Kokku leiti
38 proov RG57 sõrmejälge. Neist viis levinuimat sõrmejälge (I, II, III,
XX and XXII) (Tabel 2, I; Tabel 6, II) moodustas üle poole (57%) isolaatidest.
Leiti 25 unikaalset sõrmejälge kolmeteistkümnest asukohast,
kusjuures enamus isolaate oli kogutud 2003. ja 2005. aastal (Tabel 2, I;
Tabel 6, II).
Aastatel 2002-2003 kogutud isolaatide hulgast leiti neljast teadaolevast
mitokondrilise DNA haplotüübist kaks, Ia ja IIa (I). Kakskümmend
kolm isolaati (46%) olid Ia haplotüüpi ja 27 isolaati (54%) olid IIa
haplotüüpi. Need haplotüübid esinesid nii A1 kui A2 paarumistüüpi
isolaatidel (Tabel 2, I). Hilisemal perioodil (II) kogutud isolaatidel leiti
kolm haplotüüpi (Ia, IIa, IIb; II). Uuritud 57 isolaadi hulgas oli 30 isolaati
Ia haplotüüpi (51%), 24 isolaati IIa haplotüüpi (42%) ja 3 isolaati
IIb haplotüüpi (7%). Kolmekümne seitsme A1 paarumistüüpi isolaadi
hulgas oli 20 isolaati Ia haplotüüpi, 14 isolaati IIa ja 3 isolaati IIb haplotüüpi
(Tabel 6, II). Kahekümne A2 paarumistüüpi isolaadil oli jaotuvus
järgmine: 10 isolaati Ia ja 10 isolaati IIa (Tabel 6, II). Ia ja IIa haplotüüpide sagedustes esinesid asukohtade vahel erinevused (χ2 = 40.95,
df = 26, p = 0.031).
Aastatel 2002-2005 kogutud isolaatidel indentifitseeriti 55 multilookusgenotüüpi,
millest 45 (86%) leiti vaid ühel korral. Enamus neist unikaalsetest
genotüüpidest pärines Jõgevalt (2002-2003) (Tabel 2, I) ja 2005.
aastal (Tabel 6, II) kogutud isolaatide hulgast. Kõik multilookus- genotüübid
kuulusid ‘uude’ populatsiooni, mis asendas US-1 kloonilise
põlvkonna (A1 paarumistüüp, Ib mtDNA haplotüüp), nagu kirjeldasid
Spielman et al. (1991) ja Lebreton & Andrivon (1998). Neli enamlevinud
genotüüpi oli EE-2 (13 isolaati), EE-1 (8 isolaati), EE-7 (6 isolaati) ja
EE-4 (5 isolaati). Ainult kolm multilookus genotüüpi leiti kõigil neljal
aastal (Tabel 2, I; Tabel 6, II).
Genotüübilist mitmekesisust mõõdeti normaliseeritud Shannon’i indeksiga,
mis osutus kõrgeks (0.76, I; 0.79, II). Enamus RG57 sõrmejälgi ei assotsieerunud
ühegi mtDNA haplotüübiga (Tabel 6, II). Metalaksüüliresistentsuse
ja mitokondrilise DNA haplotüüpide vahel seost ei leitud (χχ2 = 1.66,
df = 3, p = 0.65) (II). Ka ei leitud seost proov RG57 sõrmejälgede (I, II),
metalaksüüliresistentsuse või paarumistüüpide vahel (I, II, IV).
Viljelusviiside võrdlusuuringus (IV) leiti märkimiväärseid erinevusi metalaksüüliresistentsuses
erinevate viljelusviiside vahel (χ2 = 23.75, d.f. = 2,
p<0.0001). Suurtootmispõldudel olid kuni 66% analüüsitud isolaatidest
resistentsed metalaksüüli suhtes, samas kui väiketootjate põldudel
oli sama näit vaid 26%. Veelgi madalam oli see mahepõldudel, kus metalaksüüliresistentseid
tüvesid oli vaid 14% (Tabel 3, IV). Puudusid erinevused
isolaatide kogumisaastate vahel (χ2 = 0.98, d.f. = 1, p = 0.42). Seos
metalaksüüliresistentsuse ja paarumistüübi vahel ei olnud märkimisväärne
(χ2 = 3, d.f. = 1, p = 0.083).
Viljelusviiside uuringus (IV) olid peaaegu kõik isolaadid virulentsed diferentsiaator-
genotüüpide R1, R3, R4, R7, R10 and R11 suhtes. Virulentsusfaktor
9 (1%) oli väga haruldane ning faktorid 5 (10%) ja 8 (10%)
esinesid suhteliselt harva (Joonis 1, Tabel 4, IV). Leiti 38 patotüüpi (Tabel
5, IV), kusjuures kaks kõige enam levinud patotüüpi moodustasid enamuse
(70%) analüüsitud isolaatidest (Tabel 5, IV). Virulentsuskompleksus
oli kõrgeim mahepõldudel (7.3). Kompleksed patotüübid domineerisid
mahepõldudel ja olid vähem levinud väike- ja suurtootjate põldudel
(F(193) = 8.49, p = 0.00029). Normaliseeritud Shannon’i indeks erines märkimisväärselt erinevate viljelusviiside vahel (F(2) = 23.89, p = 0.0028).
Suurtootjate põldudel oli indeks väga kõrge (0.71), väiketootjate (0.13)
ja mahepõldudel tunduvalt madalam (0.18).
A2 paarumistüübi esinemissagedus oli kõrgeim mahepõldudel ja madalaim
suurtootjate põldudel (Tabel 2, IV) (χ2 = 9.60, d.f. = 2, p =
0.0082). Mõlemad paarumistüübid koos ühel põllul leiti 11-l põllul
12-st. A2 paarumistüübi proportsioon tõusis järsult 28%-lt 2004. aastal
kuni 54%-ni 2005. aastal (χχ2 = 11.87, d.f. = 1, p = 0.0006).
Suurtootjate põldudelt leiti kaks Euroopas haruldase haplotüübiga
(IIb) isolaati. Viljelusviiside vahel leiti märkimisväärsed erinevused haplotüüpide
osas (χχ2 = 8.38, d.f. = 2, p = 0.015), kus IIa haplotüübi sagedus
oli kõrgeim suurtootjate põldudel ja madalaim mahepõldudel, kust leiti
vaid Ia haplotüüpi isolaate (Tabel 6, IV). Genotüübiline mitmekesisus
varieerus märkimisväärselt viljelusviiside vahel (F(2) = 41.76, p<0.001).
Suurtootjate põldudel oli see indeks ülikõrge (0.97), väiketootjate põldudel
(0.53) ja mahepõldudel tunduvalt madalam (0.28).
Minu uurimustöö kinnitab Goodwin’i et al. (1994) ja Vorobyeva et al.
(1991) poolt esitatud varasemaid teateid, mille kohaselt P. infestans Eesti
populatsioon aastatel 2002-2003 (I) ja 2004-2007 (II) on üldjoontes
sarnane Euroopa populatsiooni iseloomustajatega. Alates 1980. aastate
algusest on tulnud pidevalt teateid dramaatilistest muutustest P. infestans
Euroopa populatsioonides, kus on kõrge patotüübiline mitmekesisus,
esinevad mõlemad paarumistüübid ja metalaksüüliresistentsus. Selliseid
muutusi on täheldatud paljudes Euroopa riikides (Spielman et al.,
1991; Drenth et al., 1994; Sujkowski et al., 1994; Sujkowski et al., 1996;
Brurberg et al., 1999; Hermansen et al., 2000; Bakonyi et al., 2002a;
Day et al., 2004; Nagy et al., 2006; Śliwka et al., 2006; Lehtinen et al.,
2008; Lees et al., 2009). Minu uurimustöö näitab, et P. infestans Eesti
populatsioon on kõrge patotüübilise mitmekesisusega, esinevad mõlemad
paarumistüübid, mis eksisteerivad enamikel põldudel koos. Väga
levinud on ka metalaksüüliresistensus, mis kinnitab eelnevaid arvamusi
varem tehtud uurimustöödes.
Minu uurimustööde (I, II) tulemustest selgus, et P. infestans Eesti populatsioonid
on mitmekesised, omades suurel arvul multilookusgenotüüpe,
millest enamus on unikaalsed ja omased vaid eesti populatsioonile (I, II). Võrreldes minu doktoritöö tulemusi (I, II, III, IV) mujal Euroopas tehtud
töödega võib öelda, et Eesti P. infestans populatsioon on silmnähtavalt
sarnane Venemaa ja Põhjamaade populatsioonidega. Ehkki Eesti kasvatab
enamuse seemnekartulist ise ja impordib vaid 5% seemnekartulit
Hollandist, on selge, et toimub piisav geenivoog, mistõttu Eesti populatsioon
on sarnane naabermaade populatsioonidega (I, II, III, IV).
Meatalaksüüliresistentsuse märkimisväärne ajaline kõikumine uuritud
aastate vältel (2002-2007) P. infestans populatsioonis on ilmselt seotud
intensiivsema metalaksüülil põhineva fungitsiidi kasutamisega. Meie seisukoht
on, et nii kaua kuni metalaksüülil baseeruvaid fungitsiide kasutatakse
vastavalt ettenähtud soovitustele, on vähe tõenäoline, et metalaksüülitundlikud
tüved asenduvad Eestis tundlike tüvedega (V).
Uurimustöö tulemused näitasid, et P. infestans Eesti populatsioon on
mitmekesine ning ilmselgelt toimub siin suguline paljunemine, sest A2
paarumistüübi esinemise määr on kõrge ja mõlemad paarumistüübid esinevad
enamasti koos ühel põllul (I, II, III, IV). Siiski on vaja rohkem
informatsiooni, et selgitada oospooride rolli Eesti lehemädanikutekitaja
epidemioloogias (II).
Viljelusviiside uurimuse tulemused (IV) näitasid, et erinevate viljelusviiside
vahel võivad olla märkimisväärsed erinevused erinevates aspektides
P. infestans Eesti populatsiooni struktuuris. Erinevused ilmnesid
paarumistüüpide, virulentsusegeenide, mtDNA haplotüüpide ja metalaksüülireistentsuse
osas. Tulemused ei olnud alati sarnased eelnevate
uurimustööde omadega (I, II), pakkudes märkimisväärselt ajast ja kohast
tingitud erinevusi P. infestans populatsioonis. Mitu aspekti, nagu A2
paarumistüübi kõrgem esinemismäär, mõlema paarumistüübi kooseksisteerimine
enamusel põldudest ja võimalik külvikorra reeglite eiramine
lubavad oletada, et mahepõldudel on suurem risk suguliseks paljunemiseks
võrreldes teiste viljelusviisidega (IV).
Minu uurimustöös (III) kirjeldatud populatsiooni iseloomustajad ei olnud
alati sarnased võrrelduna eelnevate uuringutega nii siin kui teistes
geograafilistes regioonides, oletades märkimisväärseid piirkondlike ja
ajalisi varieerumisi P. infestans populatsiooni parameetrites. See võib vihjata
sellele, et kartulikasvatajad peaksid optimaalsete otsuste tegemisel
arvesse võtma regionaalset olukorda (III).
Kirjeldus
Märksõnad
kartul, kartulihaigused, kartuli-lehemädanik, fenotüüp, genotüüp, taimekaitse, Eesti, dissertatsioonid