Morfo-fiziološka i molekularna karakterizacija vrsta roda Alternaria, patogena biljaka familije Brassicaceae u Srbiji
Morpho-physiological and molecular characterization of Alternaria species, pathogens of plants of the familz Brassicaceae in Serbia
Докторанд
Blagojević, JovanaМентор
Ivanović, ŽarkoЧланови комисије
Vukojević, JelenaLjaljević-Grbić, Milica
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
obuhvataju mnoge ekonomski, nutritivno i medicinski značajne vrste koje po obimu
proizvodnje zauzimaju peto mesto u svetu. Obzirom na stalni nedostatak hrane u svetu,
postoji kontinuirana potreba za povećanjem proizvodnje ovih biljnih kultura, a razvoj
efikasnih strategija zaštite od patogena predstavlja važan cilj u njihovom gajenju.
Fitopatogene vrste gljiva predstavljaju najznačajnije prouzrokovače bolesti kupusnjača, među
kojima su i vrste roda Alternaria. U periodu od 2013. do 2016. godine, tokom obilazaka
glavnih proizvodnih regiona kupusnjača u Srbiji, na 24 lokaliteta u 22 administrativna okruga,
detektovani su tipični simptomi crne lisne pegavosti koje izazivaju Alternaria spp. Uočena je
relativno visoka učestalost oboljenja za uljanu repicu (17-43%), ren (30-51%), kupus (22-
53%), brokoli (15-34%), karfiol (14-28%), kelerabu (18-26%) i kelj (21-28%). Iz uzoraka
biljaka sa simptomima bolesti identifikovano je 436 izolata Alternaria spp. Rezultati
morfoloških i molekularnih ana...liza su potvrdili prisustvo 8 vrsta, prouzrokovača lisne
pegavosti kupusnjača: A. brassicae (141 izolat), A. brassicicola (141 izolat), A. japonica (12
izolata), A. alternata (114 izolata), A. arborescens (12 izolata), A. cheiranthi (8 izolata), A.
nepalensis (4 izolata) i A. malvae (4 izolata). Na osnovu filogenetske analize i genealoške
mreže ispitivanih sekvenci ITS, GAPDH, Alt a1 i ATP gena, potvrđeno je postojanje jednog
multilokusnog haplotipa za A. brassicae, A. cheiranthi i A. malvae; tri haplotipa za A.
brassicicola; po dva haplotipa za A. japonica i A. arborescens; dok je 20 haplotipova izdvojeno
za A. alternata. Zavisnost distribucije haplotipova u odnosu na domaćina ili geografski region
utvrđena je samo za neke delove haplotipske mreže izolata A. alternata, A. brassicicola i A.
japonica. Na testiranim biljkama, najpatogenija je bila A. brassicicola, zatim A. brassicae i A.
japonica, dok su ostale izolovane vrste Alternaria bile značajno manje patogene. Izolati A.
alternata uglavnom su bili slabo patogeni, ali se izdvojila i grupa nepatogenih izolata, 15
izolata haplotipa 20 i 4 izolata haplotipa 4. Iako genetički različiti, patogeni i nepatogeni
izolati A. alternata imali su visok stepen srodnosti, što sugeriše da su faktori patogenosti ili
virulencije u ovoj filogenetskoj liniji nestabilniji nego što je slučaj kod ostalih vrsta. Biljke rena
su bile najotpornije na infekciju Alternaria spp. pa tako vrste A. alternata, A. arborescens, A.
cheiranthi i A. nepalensis nisu pokazale virulentnost na ovom domaćinu. U svim ispitivanim
slučajevima stariji listovi su bili više oštećeni od mladih, što ukazuje na različitu osetljivost
biljaka prema bolesti u različitim razvojnim stadijumima. Pored svega navedenog, ispitivanja
patogenosti na različitim domaćinima ukazala su na potencijal Alternaria spp. za unakrsnu
infekciju različitih zasada kupusnjača. Zabeležene vrednosti stope rasta i intenziteta
sporulacije izolata na 0 °C, 5 °C, 10 °C, 15 °C, 20 °C, 25 °C, 30 °C, 35 °C i 40 °C istakle su razlike
u evolucionim strategijama između vrsta. Izolati A. alternata su imali najširi opseg optimalnih
temperatura i najbržu stopu rasta, A. brassicicola najveći intenzitet sporulacije i visoku stopu
rasta, dok su optimalne temperature za A. brassicae izolate bile niže, a plastičnost spora na
različitim temperaturama najveća u poređenju sa drugim grupama. Takođe, zaključeno je da
učestalost javljanja A. brassicae i A. brassicicola na renu, kupusu, brokoliju, kelerabi i kelju u
Srbiji može biti povezana sa sezonskim fluktuacijama temperature. Na osnovu
mikrosatelitskih lokusa za populacije A. brassicicola uočen je visok genetički diverzitet
populacije, netipičan za vrste koje se aseksualno razmnožavaju. Uprkos visokom genetičkom
diverzitetu ove vrste, prisutvo mutacija koje su odgovorne za promenu osetljivosti na fungicid
azoksistrobin nisu detektovane...
The plants from family Brassicaceae are distributed throughout the world, consisting
of a wide range of economically, nutritionally and nutraceutically important crops, ranking
5th in the global production. The global demand for cruciferous plants makes it one of the
fastest-growing crops in production with a need for increasing growing area and productivity,
both of which depend on effective pathogen control strategies. Fungal pathogens causing leaf
spot disease are one of the most limiting factors for growing Brassica crops and Alternaria
spp. cause serious losses throughout the world. During the survey, period 2013-2016, a
typical Alternaria-induced dark leaf spot lesions were noticed at 24 localities of 22
administrative districts of major production areas of the cruciferous crops in Serbia. From the
symptomatic plants, 436 isolates of Alternaria spp. have been collected and estimated
incidence of disease was relatively high, for rapeseed (17-43%), horseradish (30-51%),
cabbage (22...-53%), broccoli (15-34%), cauliflower (14-28%), kohlrabi (18-26%) and kale
(21-28%). In this study, morphological, molecular and pathogenic analyses were congruent
and identified 8 pathogens causing leaf spot disease: A. brassicae (141 isolates), A. brassicicola
(141 isolates), A. japonica (12 isolates) , A. alternata (114 isolates), A. arborescens (12
isolates), A. cheiranthi (8 isolates), A. nepalensis (4 isolates) and A. malvae (4 isolates).
Multigenetic analyses and haplotype network of ITS, Alt a1, GAPDH, and ATP sequences
revealed: one multilocus haplotype for A. brassicae, A. cheiranthi and A. malvae; three
haplotype groups for A. brassicicola; two for A. japonica and A. arborescens; and 20 haplotypes
for A. alternata isolates. The haplotype distribution dependency on host or geographical
regions was confirmed only for some parts of haplotype network of A. alternata, A.
brassicicola and A. japonica isolates. The pathogenicity test showed that A. brassicicola was the
most virulent, A. brassicae and A. japonica exhibited the same level of pathogenicity, while the
other species showed less pathogenic capability for tested plants. A. alternata population was
generally weakly pathogenic with two non-pathogenic groups, 15 isolates of haplotype 20 and
4 isolates of haplotype 4. Although these groups of pathogenic and non-pathogenic isolates
were genetically separated, the analyses showed they are closely related, suggesting that
pathogenicity or virulence factors are more unstable in this phylogenetic lineage. The
difference in susceptibility among plants was indicated, where horseradish plants were the
most resistant, A. alternata, A. arborescens, A. cheiranthi and A. nepalensis have not shown
virulence on this host. Old leaves were more severely affected than young leaves in all cases,
indicating an age-related difference in the susceptibility of the plants. All species indicated
potential for cross-infection, and the same haplotypes of particular species were isolated from
different cruciferous hosts in Serbia, suggesting the presence of one persistent Alternaria
population on multiple Brassica hosts in the region. The data recorded on rate of growth and
sporulation intensity of isolates at 0 °C, 5 °C, 10 °C, 15 °C, 20 °C, 25 °C, 30 °C, 35 °C and 40 °C
revealed significant differences in evolutionary strategies among species: A. alternata had the
widest optimum range and the fastest growth rate; A. brassicicola showed the highest
sporulation intensity and high growth rate; and A. brassicae expressed lower optimum
temperatures for sporulation and significant plasticity of spore dimensions compared to the
other species. Temperature response and prevalence of species in the field suggested that
incidence of A. brassicae and A. brassicicola species was related to seasonal temperature
fluctuations in the all tested hosts except rapeseed. Analysis of microsatellite loci revealed
high genetic diversity of A. brassicicola, not a common feature for species in which only
asexual reproduction was noticed...
Факултет:
Универзитет у Београду, Биолошки факултетДатум одбране:
19-11-2020Пројекти:
- Разрада интегрисаног управљања и примене савремених принципа сузбијања штетних организама у заштити биља (RS-MESTD-Technological Development (TD or TR)-31018)