Phytopathology

Bệnh cháy là một căn bệnh phá hoại lúa mì. Để tăng tốc quá trình phát triển các giống lúa mì kháng bệnh cháy, các dấu hiệu phân tử liên kết với các gen kháng bệnh cháy đã được xác định bằng cách sử dụng các dòng lai phân tử tái tổ hợp (RILs) được tạo ra từ phương pháp hạt giống đơn bằng cách giao phối giữa giống lúa mì kháng Ning 7840 (kháng lại sự lây lan của bệnh cháy trong bông) và giống dễ bị tổn thương Clark. Trong nhà kính, các gia đình F₅, F₆, F₇, và F₁₀ đã được đánh giá khả năng kháng lại sự lây lan của bệnh cháy trong một bông bằng cách tiêm khoảng 1.000 bào tử của Fusarium graminearum vào một nhánh bông trung tâm. Các cây đã được nhiễm được giữ trong buồng ẩm trong 3 ngày để thúc đẩy nhiễm trùng ban đầu và sau đó được chuyển đến các kệ trong nhà kính. Các triệu chứng của bệnh cháy đã được đánh giá bốn lần (3, 9, 15, và 21 ngày sau khi nhiễm). Phân bố tần suất của độ nghiêm trọng của bệnh cháy cho thấy khả năng kháng lại sự lây lan của bệnh cháy trong một bông được kiểm soát bởi một vài gen chính. DNA đã được tách ra từ cả hai bố mẹ và cây F₉ của 133 RILs. Tổng cộng có 300 sự kết hợp của các dấu hiệu đa hình chiều dài đoạn khuếch đại (AFLP) đã được sàng lọc để tìm sự đa hình sử dụng phương pháp phân tích phân nhóm tích tụ. Hai mươi cặp primer đã tiết lộ ít nhất một dải đa hình giữa hai nhóm tương phản. Sự phân loại của mỗi dải này đã được đánh giá trong 133 RILs. Mười một dấu hiệu AFLP cho thấy sự liên kết đáng kể với khả năng kháng bệnh cháy, và một dấu hiệu cá thể đã giải thích lên tới 53% biến thiên tổng thể (R²). Các dấu hiệu có giá trị R² cao đã phân bổ đến một nhóm liên kết duy nhất. Qua phân tích khoảng cách, một locus tính trạng định lượng chính cho khả năng kháng bệnh cháy đã được xác định, giải thích lên đến 60% biến thiên di truyền cho khả năng kháng bệnh cháy. Một số dấu hiệu AFLP có thể hữu ích trong việc lai tạo hỗ trợ dấu hiệu nhằm cải thiện khả năng kháng bệnh cháy ở lúa mì.

Các bệnh thực vật do các loài Phytophthora gây ra sẽ tiếp tục là một mối đe dọa ngày càng tăng đối với nông nghiệp và các hệ sinh thái tự nhiên. Phytophthora có nghĩa là kẻ phá hoại thực vật, một cái tên được đặt ra vào thế kỷ 19 bởi Anton de Bary khi ông điều tra về bệnh khoai tây đã dẫn đến Cơn đói lớn ở Ireland. Phytophthora infestans, tác nhân gây ra bệnh thối muộn khoai tây, là loài đầu tiên trong một chi hiện tại có hơn 100 thành viên được công nhận. Trong thập kỷ vừa qua, số lượng các loài Phytophthora được công nhận đã gần như gấp đôi và các loài mới đang được bổ sung gần như hàng tháng. Ở đây, chúng tôi trình bày cái nhìn tổng quan về 10 nhánh hiện tại được phân biệt trong chi Phytophthora với sự chú ý đặc biệt đến các loài mới đã được mô tả kể từ năm 1996, khi Erwin và Ribeiro công bố cuốn tài liệu quý giá ‘Bệnh Phytophthora trên toàn cầu’ (35).

Ứng dụng axit salicylic kích thích kháng bệnh toàn thân ở thuốc lá. Các gen pchA và pchB, mã hóa cho quá trình tổng hợp axit salicylic trong Pseudomonas aeruginosa, đã được nhân bản vào hai vector biểu hiện, và các cấu trúc này đã được đưa vào hai chủng vi khuẩn thuộc P. fluorescens có khả năng ký sinh ở rễ. Việc đưa gen pchBA vào chủng P3, vốn không sản xuất axit salicylic, đã giúp chủng này có khả năng sản xuất axit salicylic in vitro và cải thiện đáng kể khả năng kích thích kháng toàn thân ở thuốc lá chống lại virus hoại tử thuốc lá. Chủng CHA0 là một tác nhân kiểm soát sinh học đã được mô tả rõ ràng, tự nhiên sản xuất axit salicylic trong điều kiện thiếu sắt. Việc đưa pchBA vào CHA0 đã tăng sản xuất axit salicylic in vitro và trong vùng rễ của cây thuốc lá, nhưng không cải thiện khả năng của CHA0 để kích thích kháng toàn thân ở thuốc lá. Ngoài ra, các gen này không cải thiện đáng kể khả năng của các chủng P3 và CHA0 để ngăn chặn bệnh thối rễ đen của thuốc lá trong một hệ thống gnotobiotic.

Trong những năm gần đây, virus thực vật đã được phát hiện từ nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cây trồng và cây hoang dã cũng như các giao diện giữa các hệ thống này - nguồn nước, phân của nhiều loài động vật và côn trùng. Đã có một loạt các phương pháp được sử dụng để nghiên cứu đa dạng sinh học virus thực vật, bao gồm việc làm giàu cho các hạt giống virus hoặc RNA hoặc DNA đặc hiệu cho virus, hoặc chiết xuất axit nucleic tổng hợp, tiếp theo là giải trình tự sâu thế hệ tiếp theo và phân tích sinh tin học. Tất cả các phương pháp này đều có một số hạn chế, nhưng tổng thể các nghiên cứu này đã tiết lộ sự thiếu hiểu biết đáng ngạc nhiên của chúng ta về virus thực vật và chỉ ra nhu cầu cần có những nghiên cứu toàn diện hơn. Thêm vào đó, nhiều virus mới đã được phát hiện, với phần lớn các nhiễm virus ở cây hoang dã xuất hiện không có triệu chứng, điều này gợi ý rằng bệnh virus có thể là sản phẩm phụ của quá trình thuần hoá. Đối với các chuyên gia bệnh lý thực vật, các nghiên cứu này đang cung cấp các công cụ hữu ích để phát hiện virus và có thể dự đoán những vấn đề tương lai có thể đe doạ đến cây trồng.

A potential antagonist, Bacillus amyloliquefaciens strain RC-2, against Colletotrichum dematium, mulberry anthracnose fungus, was obtained from healthy mulberry leaves by in vitro and in vivo screening techniques. Application of culture filtrate of RC-2 inhibited disease on mulberry leaves, indicating that suppression was due to antifungal compounds in the filtrate. Development of mulberry anthracnose on mulberry leaves was inhibited only when the culture filtrate was applied before fungal inoculation, and it was not inhibited by application after inoculation. These results suggest that the antifungal compounds in the filtrate exhibit a preventive effect on the disease. Peptone significantly increased production of the antifungal compounds. The culture filtrate of RC-2 also inhibited the growth of several other phytopathogenic fungi and bacteria, such as Rosellinia necatrix, Pyricularia oryzae, Agrobacterium tumefaciens, and Xanthomonas campestris pv. campestris, in vitro. From the culture filtrate of RC-2, seven kinds of antifungal compounds were isolated by high performance liquid chromatography analysis, and one of the compounds was determined as iturin A2, a cyclic peptide, by nuclear magnetic resonance and fast atom bombardment mass analysis.

Rhizoctonia solani, the rice sheath blight pathogen, produces a toxin that reproduces all symptoms of the disease. The toxin has been partially purified and it was found to be a carbohydrate containing glucose, mannose, N-acetylgalactosamine, and N-acetylglucosamine. The toxin was also detected in infected leaves. Highly virulent isolates produced more toxin than less virulent isolates. Several R. solani isolates from rice and one each from cotton and tomato produced a similar toxin. All rice cultivars tested were susceptible to the pathogen and sensitive to the toxin. Host specificity of the toxin has been demonstrated using hosts and nonhosts of the pathogen.

Rhizoctonia solani anastomosis group (AG)-13 was collected from diseased roots of field grown cotton plants in Georgia in the United States. Isolates of AG-13 did not anastomose with tester isolates of AG-1 through AG-12. Mycelium of all isolates of AG-13 were light brown but darkened as cultures aged. All isolates produced aerial mycelium. Concentric rings were visible after 3 to 4 days of growth but disappeared as cultures aged and darkened. Individual sclerotia were up to 1.5 mm in diameter, similar in color to the mycelium, and generally embedded in the agar. Clumps of sclerotia up to 5 mm in diameter were produced on the agar surface. All attempts to induce basidiospore production were unsuccessful. The 5.8S region of the rDNA from isolates of AG-13 was identical in length and sequence to isolates of all other AGs of R. solani. Length and sequence of the internal transcribed spacer (ITS) regions of rDNA from isolates of AG-13 were unique among AGs of R. solani. Similarity between AG-13 and other AGs of R. solani ranged from 68 to 85% for ITS region 1 and 85 to 95% for ITS region 2. Selected isolates of AG-13 caused minor or no damage to barley, cauliflower, cotton, lettuce, potato, and radish in laboratory or greenhouse studies.

Isolates of Rhizoctonia spp. were obtained from rice in India during 2000-2003. Characterization by conventional techniques and polymerase chain reaction showed that from 110 isolates, 99 were R. solani and 11 were R. oryzae-sativae. Of 99 isolates identified as R. solani, 96 were AG1-IA, 1 was AG1-IB, and 2 were AG1-IC. Amplified fragment length polymorphism (AFLP) analyzes were used to determine genetic relationships in Rhizoctonia pathogen populations collected from different geographic regions. Cluster analysis based on the AFLP data separated isolates belonging to the three different intraspecific groups of R. solani AG1 and differentiated R. solani from R. oryzae-sativae. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that geographic region was the dominant factor determining population structure of R. solani AG1-1A; host cultivar had no significant effect. Pathogenicity tests on Oryza sativa cv. Zenith revealed that isolates of R. solani AG1-1A and AG1-1B were more virulent than R. solani AG1-IC and R. oryzae-sativae isolates.