ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ PHYTOPHTHORA INFESTANS - ВОЗБУДИТЕЛЯ ФИТОФТОРОЗА КАРТОФЕЛЯ В СЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ: ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ
ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ PHYTOPHTHORA INFESTANS - ВОЗБУДИТЕЛЯ ФИТОФТОРОЗА КАРТОФЕЛЯ В СЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ: ПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.52578/2305-9397-2025-2-4-93-106Ключевые слова:
Phytophthora infestans, фитофтороз картофеля, филогенетический анализ, Северный Казахстан, идентификация заболеваний; маркеры на основе ПЦРАннотация
В настоящей работе представлено комплексное исследование популяционной структуры Phytophthora infestans - возбудителя фитофтороза картофеля, одного из самых разрушительных фитопатогенов, ответственного за ирландский картофельный голод и ежегодные потери до 15 % мирового урожая при прохладных и влажных условиях. Цель исследования - оценить генетическое разнообразие локальных изолятов и установить их филогенетические связи для обоснования селекционных и фитосанитарных мероприятий в Северном Казахстане.
Материалы исследования включали случайно отобранные образцы поражённых листьев и клубней картофеля из различных агроэкологических зон региона. Морфологическая идентификация P. infestans проводилась на питательных средах различной текстуры с подробным описанием характеристик мицелия и спорангиев размером 14,94 – 47,89 × 10,44 – 23,67 мкм по методике DUS.Молекулярная идентификация включала экстракцию ДНК методом CTAB, амплификацию ITS и cox1-маркёров, секвенирование продуктов и сравнение полученных последовательностей с базой GenBank через BLAST .
Филогенетический анализ выполняли после выравнивания в ClustalW: в MEGA 11 строили деревья методами Neighbor-Joining с коррекцией по Пуассону и Maximum Likelihood; надёжность узлов оценивалась 1000-кратным бутстрэппингом (> 90 %) . Результаты показали формирование нескольких чётко дифференцированных клад, отражающих внутрипопуляционную изменчивость и родство с европейскими и азиатскими популяциями, что указывает на миграционно-адаптационные процессы.
Практическая значимость работы заключается в обосновании маркерно-ассистированного отбора устойчивых сортов картофеля и организации эпидемиологического мониторинга P. infestans для своевременного выявления агрессивных штаммов. Полученные данные могут быть использованы при разработке интегрированных систем защиты растений, корректировке фитосанитарных протоколов и повышении устойчивости агроценозов Северо-Казахстанской области.
Библиографические ссылки
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Bentham, A.R. The WY Domain of an RxLR Effector Drives Interactions with a Host Target Phosphatase to Mimic Host Regulatory Proteins and Promote Phytophthora infestans Infection [Text] / Bentham, A.R., Wang, W., Trusch, F., Varden, F.A., Birch, P.R.J., Banfield, M.J. // Mol. Plant-Microbe Interact. -2024.-Vol.37.-№3.-P.239-249. DOI: https://doi.org/10.1094/MPMI-08-23-0118-FI
Zhang, S. Anti-Oomycete Effect and Mechanism of Salicylic Acid on Phytophthora infestans [Text] / Zhang, S., Huang, A., Lv, X., Zhang, J., Zhang, M., Chen, Y., Yang, L., Wang, H., Guo, D., Luo, X., Ren, M., Dong, P. // J. Agric. Food Chem. -2023.-Vol.71.-№51.-P.20613-20624. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c05748
Moreira, T. Breaking the mould: Developing innovative crop protection strategies with Reflexive Interactive Design [Text] / Moreira, T., Groot Koerkamp, P., Janssen, A., Stomph, T.J., van der Werf, W. // Agric. Syst. -2023.-Vol.210.-Art.103727. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2023.103727
Kostina, L.I. Targeted Sub-collection of potato cultivars specific to late blight resistance [Text] / Kostina, L.I., Kosareva, O.S. // Proc. Appl. Bot. Genet. Breed. -2019.-Vol.180.-№3.-P.36-40. DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-3-36-40
Pozharskiy, A. Genetic diversity of the breeding collection of tomato varieties in Kazakhstan assessed using SSR, SCAR and CAPS markers [Text] / Pozharskiy, A., Kostyukova, V., Khusnitdinova, M., Adilbayeva, K., Nizamdinova, G., Kapytina, A., Kerimbek, N., Taskuzhina, A., Kolchenko, M., Abdrakhmanova, A., Kisselyova, N., Kalendar, R., Gritsenko, D. // PeerJ. -2023.-Vol.11.-Art.e15683. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.15683
Raza, W. Morphological Characterization of Phytophthora infestans and its Growth on Different Growth Media [Text] / Raza, W., Ghazanfar, M.U., Asif, M., Zakria, M., Al-Ani, L.K.T. // Sarhad J. Agric. -2022.-Vol.38.-№4.-P.1189-1202. DOI: https://doi.org/10.17582/ journal.sja/2022/38.4.1189.1202
Rachappanavar, V. Assessment and suitability of DUS traits to screen potato (Solanum tuberosum L.) genotypes for Phytophthora spp. infection resistance by using phenotypic and molecular (SSR) markers [Text] / Rachappanavar, V., Kumar, M., Kumar, V., Gupta, S.K. // Genet. Resour. Crop Evol. -2024.-Vol.71.-№1.-P.199-223. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-023-01616-6
Hussain, T. Duplex PCR for detection of early and late blight coinfecting potato [Text] / Hussain, T., Singh, B.P., Kaushik, S.K., Lal, M., Gupta, A. // Indian J. Hortic. -2019.-Vol.76.-№2.-P.319-323. DOI: https://doi.org/10.5958/0974-0112.2019.00049.5
Zhang, W. Transcriptome analysis reveals various genes involved in the regulation of potato to late blight [Text] / Zhang, W., Ma, Y., Kang, Y., Zhang, R., Wang, Y., Chen, Z., Yang, X., Jiao, S., Wang, X., Qin, S. // Chem. Biol. Technol. Agric. -2024.-Vol.11.-№1.-Art.50. DOI: https://doi.org/10.1186/s40538-024-00567-z
Li, W. Phytophthora infestans RXLR effector Pi23014 targets host RNA-binding protein NbRBP3a to suppress plant immunity [Text] / Li, W., Liu, Z., Huang, Y., Zheng, J., Yang, Y., Cao, Y., Ding, L., Meng, Y., Shan, W. // Mol. Plant Pathol. -2024.-Vol.25.-№1.-Art.e13416. DOI: https://doi.org/10.1111/mpp.13416
Kardile, H.B. Hemibiotrophic Phytophthora infestans Modulates the Expression of SWEET Genes in Potato (Solanum tuberosum L.) [Text] / Kardile, H.B., Karkute, S.G., Challam, C., Sharma, N.K., Shelake, R.M., Kawar, P.G., Patil, V.U., Deshmukh, R., Bhardwaj, V., Chourasia, K.N., Valluri, S.D. // Plants. -2023.-Vol.12.-№19.-Art.3433. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12193433
Yang, X. Genome-wide characterization and functional analysis of NBS-LRR resistance genes against Phytophthora infestans [Text] / Yang, X., Zhang, M., Chen, S., et al. // Phytopathology. -2024.-Vol.114.-№5.-P.1257-1269.
Monjil, M.S. Two structurally different oomycete lipophilic microbe-associated molecular patterns induce distinctive plant immune responses [Text] / Monjil, M.S., Kato, H., Ota, S., Matsuda, K., Suzuki, N., Tenhiro, S., Tatsumi, A., Pring, S., Miura, A., Camagna, M., Suzuki, T., Tanaka, A., Terauchi, R., Sato, I., Chiba, S., Kawakita, K., Ojika, M., Takemoto, D. // Plant Physiol. -2024.-Vol.196.-№1.-P.479-494. DOI: https://doi.org/10.1093/plphys/kiae255
Chizhik, V. Polymorphism of Avr Genes in Russian Populations of Phytophthora infestans [Text] / Chizhik, V., Kuznetsova, M., Rogozina, E., Martynov, V. // J. Phytopathol. -2024.-Vol.172.-№5.-Art.e13400. DOI: https://doi.org/10.1111/jph.13400
Patarroyo, C. Reconstructing the Global Migration History of Phytophthora infestans Toward Colombia [Text] / Patarroyo, C., Lucca, F., Dupas, S., Restrepo, S. // Phytopathology. -2024.-Vol.114.-№9.-P.2151-2161. DOI: https://doi.org/10.1094/PHYTO-05-24-0163-R
Dey, T. Understanding the Temporal Dynamics of Invasive Late Blight Populations in India for Improved Management Practices [Text] / Dey, T., Dwivedi, S.K., Datta, S., Cooke, D.E.L., Roy, S.G. // Phytopathology. -2024.-Vol.114.-№8.-P.1810-1821. DOI: https://doi.org/10.1094/PHYTO-03-24-0082-R
Tamura, K. MEGA 11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11 [Text] / Tamura, K., Stecher, G., Kumar, S. // Mol. Biol. Evol. -2021.-DOI: https://doi.org/ 10.1093/molbev/msab120
Stecher, G. Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) for macOS [Text] / Stecher, G., Tamura, K., Kumar, S. // Mol. Biol. Evol. -2020.-Vol.37.-P.1237-1239
Zuckerkandl, E. Evolutionary divergence and convergence in proteins [Text] / Zuckerkandl, E., Pauling, L. // Evolving Genes and Proteins / Bryson, V., Vogel, H.J. (Eds.). -1965.-P.97-166
Saitou, N. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees [Text] / Saitou, N., Nei, M. // Mol. Biol. Evol. -1987.-Vol.4.-P.406-425
REFERENCES
Bentham, A.R. The WY Domain of an RxLR Effector Drives Interactions with a Host Target Phosphatase to Mimic Host Regulatory Proteins and Promote Phytophthora infestans Infection [Text] / Bentham, A.R., Wang, W., Trusch, F., Varden, F.A., Birch, P.R.J., Banfield, M.J. // Mol. Plant-Microbe Interact. -2024.-Vol.37.-№3.-P.239-249. DOI: https://doi.org/10.1094/MPMI-08-23-0118-FI
Zhang, S. Anti-Oomycete Effect and Mechanism of Salicylic Acid on Phytophthora infestans [Text] / Zhang, S., Huang, A., Lv, X., Zhang, J., Zhang, M., Chen, Y., Yang, L., Wang, H., Guo, D., Luo, X., Ren, M., Dong, P. // J. Agric. Food Chem. -2023.-Vol.71.-№51.-P.20613-20624. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c05748
Moreira, T. Breaking the mould: Developing innovative crop protection strategies with Reflexive Interactive Design [Text] / Moreira, T., Groot Koerkamp, P., Janssen, A., Stomph, T.J., van der Werf, W. // Agric. Syst. -2023.-Vol.210.-Art.103727. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2023.103727
Kostina, L.I. Targeted Sub-collection of potato cultivars specific to late blight resistance [Text] / Kostina, L.I., Kosareva, O.S. // Proc. Appl. Bot. Genet. Breed. -2019.-Vol.180.-№3.-P.36-40. DOI: https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-3-36-40
Pozharskiy, A. Genetic diversity of the breeding collection of tomato varieties in Kazakhstan assessed using SSR, SCAR and CAPS markers [Text] / Pozharskiy, A., Kostyukova, V., Khusnitdinova, M., Adilbayeva, K., Nizamdinova, G., Kapytina, A., Kerimbek, N., Taskuzhina, A., Kolchenko, M., Abdrakhmanova, A., Kisselyova, N., Kalendar, R., Gritsenko, D. // PeerJ. -2023.-Vol.11.-Art.e15683. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.15683
Raza, W. Morphological Characterization of Phytophthora infestans and its Growth on Different Growth Media [Text] / Raza, W., Ghazanfar, M.U., Asif, M., Zakria, M., Al-Ani, L.K.T. // Sarhad J. Agric. -2022.-Vol.38.-№4.-P.1189-1202. DOI: https://doi.org/10.17582/ journal.sja /2022/38.4.1189.1202
Rachappanavar, V. Assessment and suitability of DUS traits to screen potato (Solanum tuberosum L.) genotypes for Phytophthora spp. infection resistance by using phenotypic and molecular (SSR) markers [Text] / Rachappanavar, V., Kumar, M., Kumar, V., Gupta, S.K. // Genet. Resour. Crop Evol. -2024.-Vol.71.-№1.-P.199-223. DOI: https://doi.org/10.1007/s10722-023-01616-6
Hussain, T. Duplex PCR for detection of early and late blight coinfecting potato [Text] / Hussain, T., Singh, B.P., Kaushik, S.K., Lal, M., Gupta, A. // Indian J. Hortic. -2019.-Vol.76.-№2.-P.319-323. DOI: https://doi.org/10.5958/0974-0112.2019.00049.5
Zhang, W. Transcriptome analysis reveals various genes involved in the regulation of potato to late blight [Text] / Zhang, W., Ma, Y., Kang, Y., Zhang, R., Wang, Y., Chen, Z., Yang, X., Jiao, S., Wang, X., Qin, S. // Chem. Biol. Technol. Agric. -2024.-Vol.11.-№1.-Art.50. DOI: https://doi.org/10.1186/s40538-024-00567-z
Li, W. Phytophthora infestans RXLR effector Pi23014 targets host RNA-binding protein NbRBP3a to suppress plant immunity [Text] / Li, W., Liu, Z., Huang, Y., Zheng, J., Yang, Y., Cao, Y., Ding, L., Meng, Y., Shan, W. // Mol. Plant Pathol. -2024.-Vol.25.-№1.-Art.e13416. DOI: https://doi.org/10.1111/mpp.13416
Kardile, H.B. Hemibiotrophic Phytophthora infestans Modulates the Expression of SWEET Genes in Potato (Solanum tuberosum L.) [Text] / Kardile, H.B., Karkute, S.G., Challam, C., Sharma, N.K., Shelake, R.M., Kawar, P.G., Patil, V.U., Deshmukh, R., Bhardwaj, V., Chourasia, K.N., Valluri, S.D. // Plants. -2023.-Vol.12.-№19.-Art.3433. DOI: https://doi.org/10.3390/plants12193433
Yang, X. Genome-wide characterization and functional analysis of NBS-LRR resistance genes against Phytophthora infestans [Text] / Yang, X., Zhang, M., Chen, S., et al. // Phytopathology. -2024.-Vol.114.-№5.-P.1257-1269.
Monjil, M.S. Two structurally different oomycete lipophilic microbe-associated molecular patterns induce distinctive plant immune responses [Text] / Monjil, M.S., Kato, H., Ota, S., Matsuda, K., Suzuki, N., Tenhiro, S., Tatsumi, A., Pring, S., Miura, A., Camagna, M., Suzuki, T., Tanaka, A., Terauchi, R., Sato, I., Chiba, S., Kawakita, K., Ojika, M., Takemoto, D. // Plant Physiol. -2024.-Vol.196.-№1.-P.479-494. DOI: https://doi.org/10.1093/plphys/kiae255
Chizhik, V. Polymorphism of Avr Genes in Russian Populations of Phytophthora infestans [Text] / Chizhik, V., Kuznetsova, M., Rogozina, E., Martynov, V. // J. Phytopathol. -2024.-Vol.172.-№5.-Art.e13400. DOI: https://doi.org/10.1111/jph.13400
Patarroyo, C. Reconstructing the Global Migration History of Phytophthora infestans Toward Colombia [Text] / Patarroyo, C., Lucca, F., Dupas, S., Restrepo, S. // Phytopathology. -2024.-Vol.114.-№9.-P.2151-2161. DOI: https://doi.org/10.1094/PHYTO-05-24-0163-R
Dey, T. Understanding the Temporal Dynamics of Invasive Late Blight Populations in India for Improved Management Practices [Text] / Dey, T., Dwivedi, S.K., Datta, S., Cooke, D.E.L., Roy, S.G. // Phytopathology. -2024.-Vol.114.-№8.-P.1810-1821. DOI: https://doi.org/10.1094/PHYTO-03-24-0082-R
Tamura, K. MEGA 11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11 [Text] / Tamura, K., Stecher, G., Kumar, S. // Mol. Biol. Evol. -2021.-DOI: https://doi.org /10.1093/molbev/msab120
Stecher, G. Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) for macOS [Text] / Stecher, G., Tamura, K., Kumar, S. // Mol. Biol. Evol. -2020.-Vol.37.-P.1237-1239
Zuckerkandl, E. Evolutionary divergence and convergence in proteins [Text] / Zuckerkandl, E., Pauling, L. // Evolving Genes and Proteins / Bryson, V., Vogel, H.J. (Eds.). -1965.-P.97-166
Saitou, N. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees [Text] / Saitou, N., Nei, M. // Mol. Biol. Evol. -1987.-Vol.4.-P.406-425
