PHYTOPHTHORA INFESTANS: ISOLATION OF PURE CULTURES, STORAGE AND INOCULUM PREPARATION

Phytophthora infestans causes potato and tomato late blight, economically the most important disease of these plant species. The Oomycete pathogen is frequently sampled, isolated to pure cultures, stored, and char-acterized. The knowledge of its diversity, migrations and evolution is essential for breeding resistant plants and for designing appropriate control strategies. The article presents methods for collection, storage and prep-aration of P. infestans isolates for inoculation of plant tissues, based on the publication by Zarzycka (2001), later updated and modified

Przegląd badań nad regulacją ekspresji genów głównych odporności roślin na patogeny

Plants, like animals, have developed multi-layered defense mechanisms that make them resistant to pests and pathogens. Innate basal defense response do not always provide a sufficient level of resistance to pathogens that use a wide range of adaptive mechanisms. Another type of resistance is that conferred by the major resistance genes — R genes. Proteins coded by those genes act as receptors that interact with the corresponding products of avirulence genes of the pathogens. They trigger then signal transduction pathway that leads to hypersensitive reaction, thus preventing the spreading of infection. Due to the high adaptability of pathogens, scientists are forced to search for new resistance genes in wild species of plants that would provide more durable resistance in crops. Despite the fact that the large number of R genes has been identified and cloned up to date, the expression surveys were performed only on a few of them. The R genes have structural similarities but often show different pattern of expression under the influence of biotic and abiotic factors. Most of the R genes are constitutively expressed, but there are also cases of enhancing or inducing the expression as a result of interaction with the pathogen. Molecular research including gene expression issue may have an application aspect in the near future in selection of plants for resistance breeding programs, as was demonstrated in the some experiments. The objective of this review is to pool the information obtained from previous studies on gene expression of plant resistance genes to pathogens.Rośliny, podobnie jak zwierzęta, wykształciły wielopoziomowe mechanizmy obronne, które nadają im odporność na szkodniki i patogeny. Pierwotna odpowiedź obronna nie zawsze jednak zapewnia wystarczający poziom odporności na patogeny, które dysponują szerokim wachlarzem mechanizmów przystosowawczych. Inny typ odporności jest warunkowany przez geny główne odporności — geny R. Kodowane przez nie białka, pełniące rolę receptorów, oddziałują z produktami genów awirulencji patogenów i uruchamiają szlak transdukcji sygnału, który prowadzi do reakcji nadwrażliwości, co zapobiega szerzeniu się infekcji. W związku z wysokimi zdolnościami adaptacyjnymi patogenów, poszukuje się nowych genów odporności w dzikich gatunkach roślin, które zapewniłyby roślinom uprawnym trwałą odporność. Mimo dużej liczby zidentyfikowanych i sklonowanych genów R, badaniami ekspresji objęto jak dotąd niewiele z nich. Geny R, pomimo podobieństw budowy, wykazują różny wzór ekspresji pod wpływem działania czynników biotycznych i abiotycznych. Większość genów R ulega konstytutywnej ekspresji, lecz obserwowane są także przypadki wzmacniania lub indukcji ekspresji w wyniku kontaktu z patogenem. Badania molekularne dotyczące ekspresji genów R mogą mieć w niedalekiej przyszłości zastosowanie aplikacyjne w selekcji roślin do hodowli odpornościowej, na co wskazują wyniki dotychczasowych doświadczeń. Celem przeglądu jest usystematyzowanie informacji uzyskanych z dotychczasowych badań nad ekspresją genów odporności roślin na patogeny

Piramidyzacja genów odporności w roślinach uprawnych

Intensive chemical protection of the crops against diseases and pests is expensive, harmful for the environment and raises growing consumers’ concerns. Obtaining high yield of a good quality with limited pesticide use would be possible, if plant varieties, apart from possessing good agricultural traits, were resistant. It is important that resistance should be effective and durable against wide spectrum of different races/pathotypes or different pathogen and pest species. In this work examples of improvement to resistance in a few varieties of cultivated plants by pyramiding R genes and quantitative resistance loci for resistance (QTL) are presented.Intensywna chemiczna ochrona roślin przed chorobami i szkodnikami jest kosztowna, nieobojętna dla środowiska i budzi coraz większy sprzeciw konsumentów. Uzyskiwanie dużego plonu o wysokiej jakości przy jednoczesnym ograniczeniu stosowania pestycydów jest możliwe, jeśli odmiany, oprócz dobrych cech agronomicznych, będą również odporne na patogeny i szkodniki. Ważne jest, aby odporność ta była efektywna i trwała w stosunku do różnych ras/patotypów patogena lub różnych gatunków patogenów lub szkodników. W niniejszej pracy przedstawiono przykłady poprawy odporności odmian kilku roślin uprawnych przez piramidyzację genów R oraz loci odporności ilościowej (QTL)

Efektory — kluczowe białka w interakcji ziemniak — Phytophthora infestans

Potato is one of the most appreciated crops in the world, with total production near 340 million tons making it the fourth most important crop plant. Potato production is severely reduced by late blight caused by Phytophthora infestans. This pathogen is so successful thanks to proteins secreted during interaction with the host — effectors. The identification and knowledge of functions of a wide variety of effector proteins are very important for understanding the interactions of plants with pathogens and may find practical use in resistance breeding. The plant is defended by resistance (R) proteins. In this review the knowledge about interactions between effectors and R proteins was summarized with potato — P. infestans pathosystem as an example. Two different classes of effectors were presented. The plant immune system model was discussed as well as the host responses to infection. We presented examples of the most studied effectors which employ different mechanisms for evading recognition by the resistance proteins.Ziemniak (Solanum tuberosum L.) jest jedną z ważniejszych roślin uprawnych na świecie. Roczna produkcja wynosi około 340 mln ton, co umieszcza go na czwartym miejscu wśród roślin użytkowych. Produkcję ziemniaków znacznie obniża choroba - zaraza ziemniaka, wywoływana przez grzybopodobny patogen Phytophthora infestans (Mont.) de Bary należący do Oomycetes. Patogen ten odnosi sukces dzięki białkom - efektorom wydzielanym w czasie interakcji z gospodarzem. Identyfikacja i poznanie funkcji białek efektorowych jest ważne dla zrozumienia oddziaływań patogenów z roślinami i może znaleźć praktyczne zastosowanie w hodowli odpornościowej. Roślina broni się przed infekcją produkując białka odporności R. W niniejszej pracy podsumowano dotychczasową wiedzę na temat oddziaływań efektor — białko odporności R na przykładzie patosystemu ziemniak — P. infestans. Przedstawiono dwie klasy efektorów, omówiono model roślinnego systemu odpornościowego i zaprezentowano kilka przykładów działania najlepiej zbadanych efektorów

Wpływ fotoperiodu na biologię ziemniaka

The life cycle of many plants is connected with seasons and their change is perceived by a day-length change. Plant photoreceptors responding to the presence of photomorphogenetically active light, mainly phytochromes, let plants perceive changing conditions. The length of photoperiod is also an essential factor in case of potato. In this review the knowledge obtained from previous studies on the influence of photoperiod on Solanum species was summarized. Beginning with domestication of a potato in latitudes different than the place of origin, an influence of a day-length on flowering, tuberization and resistance to Phytophthora infestans was described. The life processes chosen in this review are among the most important ones, because they allow surviving and further reproducing of potato in diverse environments.Cykl życiowy wielu roślin powiązany jest z porami roku, których zmiana sygnalizowana jest przez zmieniającą się długość dnia. Roślinne fotoreceptory, reagujące na światło foto¬morfogenetycznie aktywne lub jego brak, umożliwiają roślinom odbiór sygnału o zmieniających się warunkach. Długość fotoperiodu jest istotnym czynnikiem regulującym procesy rozwojowe również w przypadku ziemniaka. W przeglądzie podsumowano wiedzę z dotychczasowych badań nad wpływem fotoperiodu na biologię rodzaju Solanum. Począwszy od udomowiania ziemniaka w odmiennych od miejsca pochodzenia szerokościach geograficznych, omówiono wpływ długości dnia na kwitnienie, tuberyzację oraz odporność na Phytophthora infestans, organizm powodujący najważniejszą pod względem ekonomicznym chorobę ziemniaka. Wybrane procesy życiowe stanowią najistotniejsze elementy biologii ziemniaka, ponieważ dotyczą jego zdolności do przetrwania i dalszego rozmnażania w zróżnicowanym środowisku

Resistance of Phytophthora infestans in three Solanum nigrum F3 families

Solanum nigrum is a self-pollinating, hexaploid weed and one of a few Solanaceae species native to Europe. It used to be described as a non-host  for Phytophthora infestans. However, now it is known that, like its distant relatives: potato (Solanum tuberosum L.) and tomato (Solanum lycopersicum L.), S. nigrum can suffer from potato late blight caused by this pathogen. Both susceptible and resistant S. nigrum genotypes  have been previously identified and inheritance of resistance originating from one accession has been described based on population of F2 plants and 15 F3 lines. The goal of this study was to evaluate resistance of three families of F3 lines, originating from crosses between  a susceptible and three different  resistant  S. nigrum accessions  followed  by two self-pollinations.  Parental  acces- sions were tested for the spectrum of late blight resistance against 48 P. infestans isolates. The three families consisted of 106, 96 and 115 F3 lines, respectively, and from each line 20 plants were tested for resistance to P. infestans. Laboratory  detached leaf assays were  performed in two dates and two replications  of three leaves  each.  Segregation  of the trait  within the line  allowed  us  to distinguish hetero- and homozygous lines. In one F3 family, the ratio of resistant homozygotes: heterozygotes: susceptible  homozygotes  was 1:2:1, indicating  that  a single  gene is  most likely  underlying  the late blight resistance in this case. In the other two, observed segregations of the trait significantly deviated from this model suggesting more complex inheritance patterns

Late blight resistance gene from Solanum ruiz-ceballosii is located on potato chromosome X and linked to violet flower colour

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p><it>Phytophthora infestans </it>(Mont.) de Bary, the causal organism of late blight, is economically the most important pathogen of potato and resistance against it has been one of the primary goals of potato breeding. Some potentially durable, broad-spectrum resistance genes against this disease have been described recently. However, to obtain durable resistance in potato cultivars more genes are needed to be identified to realize strategies such as gene pyramiding or use of genotype mixtures based on diverse genes.</p> <p>Results</p> <p>A major resistance gene, <it>Rpi-rzc1</it>, against <it>P. infestans </it>originating from <it>Solanum ruiz-ceballosii </it>was mapped to potato chromosome X using Diversity Array Technology (DArT) and sequence-specific PCR markers. The gene provided high level of resistance in both detached leaflet and tuber slice tests. It was linked, at a distance of 3.4 cM, to violet flower colour most likely controlled by the previously described <it>F </it>locus. The marker-trait association with the closest marker, violet flower colour, explained 87.1% and 85.7% of variance, respectively, for mean detached leaflet and tuber slice resistance. A genetic linkage map that consisted of 1,603 DArT markers and 48 reference sequence-specific PCR markers of known chromosomal localization with a total map length of 1204.8 cM was constructed.</p> <p>Conclusions</p> <p>The <it>Rpi-rzc1 </it>gene described here can be used for breeding potatoes resistant to <it>P. infestans </it>and the breeding process can be expedited using the molecular markers and the phenotypic marker, violet flower colour, identified in this study. Knowledge of the chromosomal localization of <it>Rpi-rzc1 </it>can be useful for design of gene pyramids. The genetic linkage map constructed in this study contained 1,149 newly mapped DArT markers and will be a valuable resource for future mapping projects using this technology in the <it>Solanum </it>genus.</p

PacBio amplicon sequencing of Rysto homologues in wild potato species

Poster presented at EAPR Pathology & Pests Section Meeting, Arras, France The research leading to these results has received funding from the Norwegian Financial Mechanism 2014-2021, project DivGene: UMO2019/34/H/NZ9/0055