Andmebaasi logo
 

Transcriptomic and volatile organic compounds analysis of resistance mechanisms and diversity of late blight pathogen populations in the Baltic Sea region

Laen...
Pisipilt

Kuupäev

2024

Kättesaadav alates

Autorid

Agho, Collins Aimuaenvbosa

Ajakirja pealkiri

Ajakirja ISSN

Köite pealkiri

Kirjastaja

Estonian University of Life Sciences

Abstrakt

This thesis addressed in part the dynamics and diversity of late blight pathogen populations in unstudied regions (Estonia islands and Pskov region of north-western Russia) by understanding changes in the spatiotemporal variation of the P. infestans population structure, the prevalent reproduction mode, genotypic and phenotypic diversity and the impact of transboundary migration and gene flow on the P. infestans population (Paper I and II). Mating type determination, metalaxyl response and SSR marker genotyping of P. infestans isolates were used in the first and second experiments. Our result suggests a predominance of sexual reproduction that may have resulted in the observed high genotypic diversity and a high proportion (> 60%) of unique genotypes in these unstudied regions. Time-dependent changes in metalaxyl response and rapid changes in the pathogen populations with the absence of shared genotypes over the years were observed. Overall, there was a lack of genetic differentiation and an absence of local adaptation allowing for the exchange of genetic materials among the P. infestans populations of the Estonian islands and mainland Pskov region P. infestans populations, and between Estonian island and mainland Pskov regions populations. Secondly, the diversity of the chemical profile (volatile organic emission/VOC) of potato cultivars with variation in late blight resistance background was examined (Paper III). The result indicates the presence of qualitative and quantitative differences among the potato cultivars, and the dominance of terpenoids in the emission blend. The composition of sesquiterpenes was cultivar-specific. Interestingly, the VOC emission blend accounted for a high proportion of variation among the cultivars, and the total terpenoid and total constitutive VOC emission scale positively with resistance. The use of VOCs holds promise as a fast innovative, non-invassive marker for the selection of resistant genotypes. Lastly, an improved understanding of the molecular mechanism underlining the high field resistance to late blight disease of a widely grown potato cultivar (Ando) in Estonia was achieved using RNA sequencing technology (Paper IV).
Kartuli lehemädanik on oluline kartuli saagi ja selle kvaliteedi alandaja. Doktoritöös uuriti kartuli-lehemädaniku tekitaja (Phytophthora infestans) populatsiooni struktuuri ajalis-ruumilist varieeruvust seni uurimata populatsioonides Hiiumaal, Saaremaal ja Vormsil ning Eesti lähialal Pihkva regioonis. Samuti käsitletakse lehemädaniku haigustekitaja paljunemisviise, feno- ja genotüübilist mitmekesisust, piiriülese rände ja geenivoolu mõju P. infestansi populatsioonides. Töö tulemused viitavad sugulisepaljunemise ülekaalule lehemädanikutekitaja populatsioonides, mis on tingitud uuritud piirkondade suurest geneetilisest mitmekesisusest ning unikaalsete genotüüpide esinemise rohkusest (enam kui 60%). Tööst selgus, et genotüübiline mitmekesisus oli populatsioonides ühtlaselt suur kõigil uuritud aastatel nii regioonides, paikkondades kui ka põllumajanduse praktikates. SSR markerite vahel puudus seos, mis on tavaline populatsioonides, kus domineerib suguline paljunemine. Nii Eesti saarte ja Pihkva regiooni kui ka Eesti saarte ja Pihkva regiooni kombineeritud populatsioonide struktuurianalüüsist selgus, et puudus selline geneetiline diferentseerumine ja isolaatide segunemine, mis võimaldaks geneetilise materjali vahetamist. Kartuli-lehemädaniku tekitaja populatsioonidee uuringu tulemustest järeldub vajadus pideva monitooringu järele, et jälgida selle väga kohanemisvõimelise ja hävitava patogeeni muutust piirkonnas ja ajas. Teiseks uuriti kartulisortide keemilise profiili mitmekesisust lenduvate orgaaniliste ühendite (VOC) emissioni põhjal seoses vastupanuvõimega kartuli-lehemädanikule. Uuringu tulemusena leiti kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed erinevused kartulisortide vahel ning terpenoidide valdamine lenduvühendite emissioonis. Nakatunud kartuli lenduvühendite emissiooni seskviterpeenide koosseis oli sordispetsiifiline. Huvitav on see, et lenduvate orgaaniliste ühendite segu andis suure osa varieeruvusest ning summaarne terpenoidide ja konstitutiivsete lenduvühendite emissioon korreleerus positiivselt sordi lehemädanikukindlusega. Kartulilehtedest lenduvate ühendite emissiooni mõõtmine annab teadmisi lehestiku kemotüübi mitmekesisusest. See võimaldab leida kartulisortide fenotüpiseerimiseks potentsiaalseid mitteinvasiivseid markereid lehemädaniku resistentsuse hindamisel. RNA järjestustehnoloogia abil tekkis parem arusaam molekulaarmehhanismist, mis on aluseks Eesti kartulisordi Ando kõrgele vastupanuvõimele kartuli-lehemädanikule.
Publication of this thesis is supported by the EULS. The research was partly funded by the European Regional Development Fund (Center of Excellence EcolChange: Ecology of global change: natural and managed ecosystems), the Estonian Ministry of Education and Research (Center of Excellence AgroCropFuture: Agroecology and new crops in future climates, TK200). The equipment used in the study was partly purchased from funding by the ERDF (AnaEE Estonia and Plant Biology Infrastructure-TAIM) and project TAIM(TT5) funded by the Estonian Research Council.

Kirjeldus

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Agriculture.
Väitekiri filosoofiadoktori kraadi taotlemiseks põllumajanduse erialal.

Märksõnad

dissertations, dissertatsioonid, Roheline Ülikool (töö toetab EMÜ Rohelise Ülikooli põhimõtteid), Green University (thesis is related to EMÜ Green University iniciative’s aims), kartuli-lehemädanik, kartulihaigused, genotüüp, seire, populatsioonistruktuur (bioloogia), potato blight, potato diseases, genotype, monitoring, population structure (biol.)

Viide

Kollektsioonid