Journal of Phytopathology

Homothallic Fusarium graminearum (teleomorph Gibberella zeae) và anamorphic F. culmorum là những tác nhân gây hại phá hoại gây ra bệnh phấn đầu Fusarium (FHB) trên các loại ngũ cốc nhỏ trên toàn cầu, trong khi F. pseudograminearum (jats:italic>G. coronicola) có lẽ chỉ giới hạn ở Australia như là một tác nhân gây bệnh FHB. Trong một bài tổng quan toàn diện về di truyền quần thể của các tác nhân gây bệnh, bài viết này tóm tắt kiến thức toàn cầu về sự đa dạng di truyền giữa các mẫu được lấy ở nhiều quy mô không gian và thời gian khác nhau, xem xét các cơ chế tạo ra sự đa dạng này và khám phá ý nghĩa của sự đa dạng và tính linh hoạt của các tác nhân gây bệnh đối với việc chọn giống kháng bệnh. Mặc dù có các cách sinh sản khác nhau, vẫn có sự khác biệt lớn giữa các mẫu của cả ba loài xuất phát từ các quốc gia và châu lục khác nhau. Với một số ngoại lệ, độ đa dạng haplotype dao động từ 60 đến 100% ngay cả trong các quần thể từ những cánh đồng riêng lẻ. Trong F. graminearum, hơn 90% sự biến đổi được tìm thấy trong các quần thể, ngay cả khi các mẫu được thu thập từ các khu vực nhỏ tới 0.25 m². Sự biến đổi giữa các quần thể là thấp (4–8%) với sự phân loại quần thể không đáng kể. Điều này cho thấy một mức độ lưu thông gen cao (N_m = 8–71) với trạng thái cân bằng liên kết cho phần lớn các loci đánh dấu phân tử trung lập đã phân tích. Những phát hiện này cho F. graminearum chỉ ra các quần thể giao phối ngẫu nhiên lớn được thúc đẩy bởi sự giao phối ngẫu nhiên, lưu thông gen cao qua các khoảng cách địa lý lớn và áp lực chọn lọc hướng vào chủ thể thấp tương đối. Những kết luận tương tự có thể được rút ra cho quần thể Canada của F. pseudograminearum, nhưng không cho các quần thể từ Australia, nơi sinh thái tác nhân gây bệnh khác nhau có thể đã giảm tần suất tái tổ hợp giới tính. Phân tích phả hệ cho thấy đường phân định các nhánh trong F. graminearum, thường theo các đường địa lý tách biệt, trong khi F. pseudograminearum là một loài tái tổ hợp duy nhất với sự phát triển nhánh hạn chế hoặc không có. Anamorphic F. culmorum không có cấu trúc vô tính rõ ràng trong quần thể như có thể đã được mong đợi. Mức độ đa dạng cao trong các cánh đồng có thể được gây ra bởi sự chọn lọc cân bằng từ việc thay đổi thường xuyên giữa chu kỳ sống saprophytic và ký sinh và/hoặc một teleomorph ẩn hoặc gần như tuyệt chủng gần đây. Các cơ chế khác bao gồm chu kỳ parasexual hoặc các yếu tố di chuyển chủ động cũng có thể liên quan nhưng chưa được điều tra. Các phép giao phối giữa và trong các nhánh F. graminearum đã cho thấy một di truyền khá đơn giản, bổ sung về độc lực và tính xâm lấn với sự phân tách vượt qua thường xuyên trong các phép giao phối giữa các mẫu có tính xâm lấn vừa phải. Điều này nâng cao mối lo ngại về khả năng các mẫu xâm lấn mạnh mẽ và/hoặc độc tố sẽ phát sinh nếu một phạm vi giới hạn của locus tính trạng định lượng cho kháng FHB được áp dụng trên quy mô lớn. Kết hợp hơn một nguồn kháng di truyền khác nhau, có thể với các cơ chế khác nhau chống lại tác nhân gây bệnh, là cần thiết để tránh những đợt bùng phát FHB nghiêm trọng trong tương lai.

Các phép đo liên quan đến trao đổi khí và phát thải huỳnh quang diệp lục đã được thực hiện trên lá đậu khỏe mạnh và bị bệnh với các triệu chứng gỉ sét, đốm lá góc và thối đen trong suốt quá trình phát triển tổn thương của từng bệnh. Các thí nghiệm được thực hiện ở các nhiệt độ ủ cây khác nhau, sử dụng hai giống đậu khác nhau. Ảnh hưởng chính của nhiệt độ ủ cây là đối với sự phát triển của bệnh. Không có sự khác biệt đáng kể giữa các giống liên quan đến sự phát triển của bệnh và về độ lớn của các biến đổi sinh lý khi mức độ nghiêm trọng của bệnh giống nhau cho mỗi giống. Các bệnh này làm giảm tỷ lệ quang hợp ròng và tăng hô hấp tối của lá bị nhiễm sau khi xuất hiện triệu chứng rõ ràng và sự khác biệt giữa lá khỏe mạnh và lá bị bệnh gia tăng theo sự phát triển của bệnh. Tỷ lệ thoát hơi nước và độ dẫn khí khép kín ổn định trong suốt chu kỳ đơn của bệnh gỉ sét, tuy nhiên, hai biến này đã giảm ở lá có đốm lá góc và bệnh thối đen bắt đầu với sự xuất hiện triệu chứng và tiếp tục cho đến khi quá trình phát triển tổn thương hoàn tất. Khả năng chống lại quá trình carboxylation có thể là yếu tố chính liên quan đến sự giảm tỷ lệ quang hợp của vùng lá rõ ràng khỏe mạnh có gỉ sét và đốm lá góc. Sự giảm nồng độ CO₂ trong tế bào, do độ kháng khí khép kín cao hơn, có thể là yếu tố chính đối với lá có bệnh thối đen. Đánh giá huỳnh quang diệp lục gợi ý rằng không có sự thay đổi nào trong khả năng vận chuyển electron và sinh ATP và NADPH ở các vùng dường như khỏe mạnh của lá bị bệnh, nhưng sự giảm phát thải huỳnh quang diệp lục xảy ra ở các vùng tổn thương rõ ràng cho tất cả các bệnh. Huỳnh quang tối thiểu đã bị giảm đáng kể ở lá có đốm lá góc. Huỳnh quang tối đa và hiệu suất lượng tử tối ưu của hệ thống quang hợp II của lá bị giảm cho cả ba loại bệnh. Bệnh gỉ sét trên đậu, do một tác nhân sinh trưởng sinh học gây ra, đã gây ra thiệt hại ít hơn cho các cơ chế điều chỉnh của các quá trình sinh lý của vùng xanh còn lại của lá bị bệnh hơn là bệnh đốm lá góc hoặc bệnh thối đen, do các tác nhân sinh trưởng bán sinh lý gây ra. Độ lớn của sự giảm quang hợp có thể được liên kết với mối quan hệ dinh dưỡng giữa vật chủ và tác nhân gây bệnh.

Độ nhạy cảm của 257 loài một lá mầm thuộc 139 chi và 27 họ đã được thử nghiệm và tài liệu về chủ đề này đã được xem xét. So với các loài hai lá mầm và thực vật hạt trần, các loài một lá mầm có độ nhạy cảm thấp hơn nhiều đối với Agrobacterium tumefaciens: chỉ có 3% các loài một lá mầm được thử nghiệm là cây ký chủ, trong khi đó 60% các loài hai lá mầm và thực vật hạt trần có độ nhạy cảm cao. Chỉ có các ngành một lá mầm có mối quan hệ gần gũi là Liliales (6 họ) và Arales (1 họ) chứa các loài nhạy cảm. Những kết quả này nhất quán với mối quan hệ hệ thống học được đề xuất giữa các loài Liliales và các loài hai lá mầm. Một mối tương quan giữa khả năng sinh hóa của cây ký chủ và độ nhạy cảm với khối u vương miện được gợi ý.

Chất ức chế trypsin từ hạt lúa mạch (WTI) được phát hiện có hoạt tính chống nấm mạnh đối với một số loại nấm gây bệnh và ức chế hoạt động men trypsin‐giống của nấm. WTI ức chế in vitro sự nảy mầm bào tử và sự phát triển sợi của các mầm bệnh, với nồng độ protein cần thiết để ức chế 50% sự phát triển (IC₅₀) dao động từ 111,7 đến trên 500 μg/ml. Như được quan sát bởi kính hiển vi điện tử, WTI đã tạo ra các thay đổi hình thái thể hiện bằng sự ức chế phát triển sợi và nhánh. Một trong các loài nấm được thử nghiệm, Botrytis cinerea, đã sản xuất một protease giống như trypsin, và đã bị ức chế bởi chất ức chế trypsin. WTI, cũng như các protein phòng thủ hạt khác, có vẻ là một yếu tố kháng quan trọng trong các hạt lúa mạch trong thời kỳ nghỉ và nảy mầm sớm khi thực vật đặc biệt dễ bị tấn công bởi các mầm bệnh tiềm tàng từ đất.

Một cuộc khảo sát đã được thực hiện trên 47 nhà kính trồng cây rau ở miền đông nam Tây Ban Nha vào đầu dịch bệnh (tháng 1 năm 2000) để so sánh độ nhạy cảm của các quần thể Botrytis cinerea đối với pyrimethanil (một loại thuốc trừ nấm anilinopyrimidine) sau 4 năm điều trị với một quần thể chưa tiếp xúc từ bộ sưu tập năm 1992. Một phương pháp chuẩn để kiểm tra độ nhạy cảm của B. cinerea đối với pyrimethanil trong một môi trường tối thiểu xác định (1.75 g/l KH₂PO₄, 0.75 g/l MgSO₄, 4 g/l glucose và 4 g/l gelatin) đã được sử dụng để thiết lập các phân phối tần suất về độ nhạy cảm với pyrimethanil ở cả hai quần thể. Hai phân phối khác nhau cho các biến thể nhạy cảm và kháng đã được thu nhận. ED₅₀ của các biến thể nhạy cảm vào năm 1992 nằm trong khoảng từ 0.05 đến 0.5 mg a.i./l (trung bình ± SE, 0.23 ± 0.02), và từ 0.04 đến 0.4 mg a.i./l vào năm 2000 (0.11 ± 0.01). ED₅₀ cho các biến thể kháng nằm trong khoảng từ 1 đến 10 mg a.i./l trong cả hai cuộc khảo sát (5 ± 2.64 và 4.25 ± 2.14, vào năm 1992 và 2000, tương ứng). Không có sự gia tăng khả năng kháng pyrimethanil nào được phát triển trong các quần thể B. cinerea sau 4 năm tiếp xúc với thuốc trừ nấm này. Một quy trình theo dõi in vitro đã được phát triển dựa trên việc kiểm tra một liều phân biệt duy nhất của pyrimethanil (được thiết lập ở mức 0.7 mg a.i./l). Các biến thể kháng pyrimethanil trong thử nghiệm in vitro đã gây ra tổn thương rõ rệt trên các đĩa lá dưa chuột được xử lý bằng thuốc trừ nấm. Không có sự khác biệt đáng kể nào về độ thích nghi (tăng trưởng hoặc tạo bào tử) giữa các biến thể kháng và nhạy cảm. 307 biến thể được thu thập vào tháng 1 năm 2000 đã được kiểm tra in vitro bằng cách sử dụng các liều phân biệt để ước tính tỷ lệ kháng của B. cinerea đối với benzimidazoles (carbendazim), dicarboximides (procymidone), N-phenylcarbamates (diethofencarb), và anilinopyrimidines (pyrimethanil). Trong số 307 biến thể thu thập, 90% kháng lại benzimidazoles, 77% kháng dicarboximides, 23% kháng N-phenylcarbamates và 12% kháng anilinopyrimidines (trong số 165 biến thể này). Các biến thể kháng chéo giữa dicarboximides và benzimidazoles đã được phát hiện ở mỗi nhà kính được khảo sát và chiếm 65,8%. Mười bốn phần trăm dân số kháng lại dicarboximides, benzimidazoles và N-phenylcarbamates, và 3% cũng kháng lại anilinopyrimidines.

Kính hiển vi điện tử quét cho thấy các khoang phụ khí khổng trên lá anh đào ngọt là "các vị trí được bảo vệ" mà nơi trú ngụ của quần thể vi khuẩn Pseudomonas syringae pv. morsprunorum. Vi khuẩn xâm nhập vào khí khổng, phát triển trong các khoang và xuất hiện thành một khối vào ngày thứ 6 sau khi nhiễm. Không có triệu chứng rõ rệt, cho thấy rằng tác nhân gây bệnh đã thuộc địa hóa ký chủ với số lượng "trong lâm sàng" thấp để tạo ra những quần thể sau đó được phát tán ra bề mặt lá trong các điều kiện thích hợp.

Ảnh hưởng của các phương pháp sấy đông khô, sấy phun, và sấy bằng giường khí tới khả năng sống sót của bào tử Penicillium oxalicum đã được so sánh. Bào tử của P. oxalicum có thể được sấy bằng phương pháp sấy bằng giường khí và sấy đông khô vẫn duy trì 100% khả năng sống sót sau cả hai quá trình, nhưng phải bổ sung các chất phụ gia để đạt được khả năng sống sót này trong trường hợp sấy đông khô. Khả năng sống sót tốt nhất đạt được sau khi sấy đông khô với sữa skim không béo (NFSM) + Tween 20, NFSM + pepton và NFSM + sucrose. Tuy nhiên, NFSM + glycerol chỉ có 0.5% khả năng sống sót sau khi sấy đông khô. Bào tử đã được sấy đông khô của P. oxalicum có hoặc không có phụ gia không duy trì được khả năng sống sót theo thời gian ở nhiệt độ phòng, trong khi bào tử được sấy trong máy sấy giường khí có khả năng sống sót từ 40-50% sau 180 ngày lưu trữ trong các điều kiện này. Khả năng sống sót của bào tử Penicillium oxalicum sau khi sấy phun thấp hơn 20%. Bào tử Penicillium oxalicum được sấy bằng giường khí đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm thiểu tỷ lệ mắc bệnh héo do Fusarium ở cà chua trong điều kiện nhà kính và ngoài đồng.

Các cuống lá của mận, cà phê và quýt đã được khảo sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Sự hiện diện của Xylella fastidiosa trong các mẫu đã được xác nhận bằng phản ứng chuỗi polymerase và điện di gel. Số lượng vô mạch bị xâm chiếm bởi X. fastidiosa đã được xác định bằng SEM tại các khu vực cuống lá được cắt ngang dưới nitơ lỏng. Tỷ lệ các vô mạch bị xâm chiếm ở cuống lá của cà phê cao hơn so với cuống lá của mận và quýt, bất kể cây thể hiện triệu chứng nhẹ (MS) hay triệu chứng nặng (SS). Tỷ lệ các vô mạch bị xâm chiếm biến đổi từ 10.9 (MS) đến 38.0% (SS), từ 26 (MS) đến 51.6% (SS), và từ 8 (MS) đến 11.8% (SS) cho mận, cà phê và quýt, tương ứng, và không có sự thay đổi theo vị trí trong cuống lá. Mức độ triệu chứng liên tục phản ánh tỷ lệ cao hơn của các vô mạch bị xâm chiếm ở cà phê và mận, nhưng không có ở quýt.