ОСОБЛИВОСТІ ПАТОГЕНЕЗУ ЗА УРАЖЕННЯ БУЛЬБ КАРТОПЛІ ПАТОТИПАМИ ЗБУДНИКА РАКУ SYNCHYTRIUM ENDOBIOTICUM (SCHILBERSKY) PERCIVAL
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2024.01.014Ключові слова:
картопля, рак, патогенез, білковий склад, окисно-відновні ферменти, активність, ідентифікація, патотипиАнотація
Досліджено процес ураження різних за стійкістю до раку сортів картоплі зооспорами збудника хвороби. За ураження сортів картоплі: Поліська рожева - сприйнятлива до всіх патотипів раку картоплі, Слов'янка - стійка до звичайного патотипу літніми зооспорами патотипів збудника хвороби проводили у лабораторних умовах на штучному інфекційному фоні. Визначення вмісту сумарних білків проводили за методом Bradford M. M. Визначення активності пероксидази та поліфенолоксидази визначали за методами Кабар А. М., Заїко Г. А., Лихолат Т. Ю. та Tsivinska M. V., Antonyuk V. O. та Stoika R. S. У результаті проведених досліджень з визначення патогенезу раку картоплі у системі рослина-живитель-патоген у сорту картоплі Поліська рожева (сприйнятливий до всіх патотипів раку) на уражених паростках спостерігалось соруси з зооспорами патотипів збудника раку, у сорту картоплі Слов'янка (стійкий до звичайного патотипу) - соруси з зооспорами спостерігались лише за ураження агресивними патотипами. А за ураження звичайним патотипом збудника раку - соруси патогена відсутні, клітини епідермісу некротизовані. У випадку ураження сприйнятливих сортів картоплі патотипами збудника раку підвищувався вміст сумарних білків. Він коливався у межах 0,221- 0,262 мг/мл для сорту Поліська рожева та 0,225-0,260 для сорту Слов'янка. Активність окисно-відновних ферментів пероксидази за ураження патотипами склала 0,046-0,053 мкмол за хвилину, поліфенолоксидази – 0,050-0,057.
Таким чином, у патогенезі рослина-живитель-патоген за ураження картоплі різними патотипами збудника раку картоплі Synchytrium endobioticum (Schilbersky) Percival виявлені відхилення у розвитку структурних білків епідермісу та різна активність окислювальних ферментів. За даними біохімічними показниками розроблено біохімічні способи ідентифікації патотипів раку картоплі, які існують в Україні, які запатентовано.
Посилання
Bondarchuk, A. A., Koltunov, V. A., Oliinyk, T. M., Boroday V. V., Zacharciuc, N. A., Vichnevska O. V. Furdiga M. M. (2021). Potato study; methods of quality evaluation. [Kartopliarstvo: metody otsinky yakosti]. Nilan – LTD.
Buzduha, I. M., Volkov R. A. & Panchuk I. I. (2017). Effect of germination temperature and sucrose on ascorbate peroxidase activator in Arabidopsis thaliana under conditions of heat stress. [Vplyv temperatury vyroshchuvannia ta sakharozy na aktyvnist askorbat-peroksydazy u Arabidopsis thaliana v umovakh teplovoho stresu]. Nauk. Zap. Ternopilskoho ped. instytutu. Ser. Biolohiia. 4(71), 59-64.
Buzduha, I. M., Volkov R. A. & Panchuk I. I. (2018). Metabolic compensation in Arabidopsis thaliana mutants with lost catalase activity. [Metabolichna kompensatsiia u mutantiv Arabidopsis thaliana iz vtrachenoiu aktyvnistiu katalazy]. Tsitolohiia i henetyka, 52(1), .41-51.
Hoiko O. V. & Mohnaciov S. I. (2012). Analysis of modern software for statistical processing and analysis of biomedical research. [Analiz suchasnoho prohramnoho zabezpechennia dlia statystychnoho obroblennia y analizu biomedychnykh doslidzhen]. Medychna informatyka ta inzheneriia, 4, 49–52.
Zelya, A., Gunchak, V., Melnyk, A., Andriiciuk T., Popesku G. & Zadorsky E. (2020). The phytosanitary term of old sources potato wart Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc. in Ukraine. [Fitosanitarnyi stan vohnyshch raku kartopli Synchytrium endobioticum (Schilbersky) Percival v Karpatskomu rehioni Ukrainy]. Karantin I zahyst Roslyn, 4–6 (261), 9–15. https://doi.org/1036495/2312-0614/2020/4-6.9-15
Zelya, G. V., Gunchak, V. M., Zelya, A. H. & Pylypenko L. A. (2015). Methods for evaluation and selection of breeding material for potatoes resistant to wart Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc., harmonized with EU requirements. [Metodyka otsinky ta vidboru selektsiinoho materialu kartopli stiikoho do raku Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc. harmonizovana z vymohamy YeS]. Misto.
Zelya, A. G., Gunchak, V. M., Zelya, G. V.,. Janse, L. A. & Kuchnir, O. V. Method for identifying pathotypes of potato wart Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc. analysis of oxidation enzyme peroxidase. (Patent of Ukraine № 138191) . https://iprop-ua.com/inv/xs3tsjh2/#google_vignette - sposib identyfikatsii patotypiv zbudnyka raku kartopli Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc. analizom okysno-vidnovnoho fermentu peroksydazy.
Kabar , A. M., Zaiko ,G. A. & Liholat ,T. Yu. (2015). Special practicum for plant’s physiology and biochemistry. [Spetspraktykum z fiziolohii ta biokhimii Roslyn]. Lira.
Melnyk, P. O. (2003). Potato wart etiology, bioecological justification of measures, it’s prevention and restriction of development. Etiolohiia raku kartopli, bioekolohichne obhruntuvannia zakhodiv yoho profilaktyky ta obmezhennia rozvytku. Prut.
Review of quarantine pests spread in Ukraine on 01.01.2024. [Ohliad poshyrennia karantynnykh orhanizmiv v Ukraini stanom na 01.01.2024r]. URL: http://www.consumer.gov.ua/ContentPages/Oglyad_Poshirennya_Karantinnikh_Organizmiv_V_Ukraini/224
Rossykhyna-Halycha, H. S., Lykholat, Yu. V., Serha, O. V., & Hryhoriuk , I. P. (2015). Activity of catalase and peroxidase enzymes in leaves and roots of seedlings of maize genotypes under the action of soil herbicides and drought. [Aktyvnist fermentiv katalazy i peroksydazy v lystkakh y koreniakh prorostkiv henotypiv kukurudzy za dii hruntovykh herbitsydiv ta posukhy]. Naukovi dopovidi NUBiP. 2015. https://nd.nubip.edu.ua/2015_6/7.pdf
Sichkar, S. V. & Korobkova K. S. (2011). Activity of oxidative enzymes of plant cells under conditions of experimental mycoplasmosis/. Aktyvnist okysliuvalnykh fermentiv roslynnykh klityn za umov eksperymentalnoho mikoplazmozu. Mikrobiolohichnyi zhurnal. 73(32).
Solohub, O. S., Zelya, A. H., Melnyk, P. O. & Kostyshyn S. S. (2006). Biochemical identification of potato cancer pathotypes Synchytrium endobioticum (Shilbersky) Perсival. [Biokhimichna identyfikatsiia patotypiv raku kartopli Synchytrium endobioticum (Schilbersky) Percival]. Ukrainskyi biokhimichnyi zhurnal, 78 (6), 99-104.
Ali, A., Alexandersson, E., Sandin, M., Resjö, S., Lenman, M., Hedley, P., Levander, F., & Andreasson E. (2014). Quantitative proteomics and transcriptomics of potato in response to Phytophthora infestans in compatible and incompatible interactions. BMC Genom, 15:497. https://doi.org/10.1186/1471-2164-15-497
Baayen, R. P., Cochius, G., Hendriks, H., Meffert, J. P., Bakker, J., Bekker, M., Van den Boogert, P.H.J.F., Stachewicz, H., & Van Leeuwen, G.C.M. (2006). History of potato wart disease in Europe—a proposal for harmonisation in defining pathotypes. European Journal Plant Pathology, 116, 21–31. https://doi.org/10.1007/s10658-006-9039-y
Boberg J., & Björklund N. Synchytrium endobioticum – pathotypes, resistance of Solanum tuberosum and management. Report by Unit for Risk Assessment of Plant Pests at the Swedish University of Agricultural Sciences. URL: https://www.slu.se/globalassets/ew/org/centrb/riskv/pub/rapport-synchytrium-endobioticum_21sept2018.pdf
Bradford M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analyt. Biochem., 72(1- 2), 248–254.
Çakir, E., & Demirci F. (2017). A new pathotype of Synchytrium endobioticum in Turkey: Pathotype 2. Bitki koruma bulteni, 57(4), 415–422. https://doi.org/10.16955/bitkorb.34044.
EPPO (2022). EPPO Global Database (available online). URL: https://gd.eppo.int
EPPO Standard PM 7/28/1 Synchytrium endobioticum. (2004). Bulletin OEPP/EPPO Bulletin, 34(2),. 213–218.
EPPO Standard PM 7/28/2 Synchytrium endobioticum. (2017). Bulletin OEPP/EPPO Bulletin, 47(3), 420–440.
Fang, X., Chen, J., Dai, L., Ma, H., Zhang, H., Yan, J., Wang, F.,& Chengqi , Y. (2015) Proteomic dissection of plant responses to various pathogens. Journal Proteomics, 15, 1525–1543. https://doi.org/10.1002/pmic.20140038
Fiers, M., Chatot, C., Edel-Hermann, V., & Le Hingrat Y. (2012). Potato soil-borne diseases. Agronomy for Sustainable Development, 32(1), 93–132. https://doi.org/10.1007/s13593-011-0035-z
Ghoghoberidze, S., Sikharulidze, Z., Tsetskhladze, Ts., Sikharulidze, K., Gargiladze, L., & Papunidze V. (2020). Occurrence of the Pathotype 38 of Synchytrium Endobioticum in Khulo Municipality of Georgia. Bulletin of the Georgian national academy of science, 14(1), 114-119.
González-Fernández, R, Prats, E, & Jorrín-Novo, J.V. (2010). Proteomics of plant pathogenic fungi. Journal of Biomedicine and Biotechnology, https://doi.org/10.1155/2010/932527 (Art. ID 932527)
Mayer, А. M. (2006). Polyphenol oxidases in plants and fungi: going places? A review. Phytochemistry, 67, 2318–2331. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2006.08.006
Potato news today. (2023). https://www.potatonewstoday.com/2023/01/21/global-potato-statistics-latest-fao-data-published
Przetakiewicz, J. (2015). First report of new pathotype 39 (P1) of Synchytrium endobioticum causing potato wart disease in Poland. Plant Disease, 99 (2), 285.2. https://doi.org/10.1094/PDIS-06-14-0636-PDN
Przetakiewicz, J.& Plich, J. (2017). Assessment of the resistance to potato wart disease and pathotype identification Synchytrium endobioticum (Schilb) Perc. in Poland. Plant Breeding and Seed Science, 78, 37-43. https://doi.org/10.1515/plass-2017-00019
Resjö, S., Brus, M., Ali, A., Meijer, HJG, Sandin, M., Govers, F., Levander, F., Grenville-Briggs, L., Andreasson, E. (2017). Proteomic analysis of Phytophthora infestans reveals the importance of cell wall proteins in pathogenicity. Mol Cell Proteom, 16, 1958–1971. https://doi.org/10.1074/mcp.M116.065656
Röhrs, I., Linde, M., Przetakiewicz, J., Zelya, A., Zelya, G., Pucher, A., Tlapák, H., & Debener, T. (2023). Potato Wart Izolates from Europe and Nort America Form Distinct Clusters of Genetic Variation. Life, 13,1883. Basel, Switzerland. https://doi.org/10.3390/life13091883
Szajko, K., Plich, J., Przetakiewicz, J., Soltis-Kalyna, D., & Marczewsky W. (2020). Comparative proteomic analysis of resistant and susceptible potato cultivars during Synchytrium endobioticum infestation. Planta, 251. 4. https://doi.org/10.1007/s00425-019-03306-z
Tsivinska, M. V., Antonyuk, V. O., & Stoika R.S. (2015). Isolation and properties of polyphenol oxidase from basiodiocarps of Lactarius pergamenus Fr. (fr.) fungi. The Ukrainian Biochemical Journal, 87(2), 56-65. doi: http://dx.doi.org/10.15407/ubj87.02.056
Van de Vossenberg, В. T. L. H., Prodhomme, C., Vossen, J. H, & Van der Lee, T. A. (2022). Synchytrium endobioticum, the potato wart disease pathogen. Molecular Plant Pathology, 23(4). 461-474. https://doi.org/10.1111/mpp.13183
