Hazai fitoftórás növénybetegségek felmérése és a kórokozók feno- és genotípusos vizsgálata = Pheno- and genotypic studies on Phytophthora spp. occurring and causing plant diseases in Hungary

A gombaszerű, de algákkal rokon növénykórokozó Phytophthora-fajok világszerte súlyos károkat okoznak mezőgazdasági, kertészeti és erdészeti kultúrákban. Magyarországon kevés ismeretünk volt előfordulásuk gyakoriságáról, ezért célunk a hazai fitoftórák és az általuk kiváltott betegségek felmérése és a patogének változékonyságának tanulmányozása volt. Összesen 18 fitoftórát (közülük 7-et hazai viszonylatban első alkalommal) azonosítottunk 19 növényfajról (elsősorban dísznövényekről), erdők és gyümölcsösök talajából, valamint 32 hazánkban eddig le nem írt fitoftóra-gazdanövény kapcsolatot jegyeztünk fel. Leggyakoribb betegségtünet a gyökér- és szártőrothadás volt, minek következtében az egész növény elpusztulhat. Hajtásokon és leveleken ritkábban fordultak elő e patogének. EPPO karantén listás kórokozókat nem azonosítottunk. A beteg növények mintegy felét mindössze néhány különösen elterjedt faj károsította. A már korábban ismert kórokozók mellett azonosítottunk a tudományra nézve új fajokat is, melyek gazdasági szerepének vizsgálata feltétlenül szükséges. Megállapítottuk továbbá, hogy a fitoftórás égerpusztulás okozásáért hazánkban is elsősorban a kórokozó agresszívabb alfaja, a P. alni subsp. alni felelős, melynek ama klónszerű populációja terjedt el Magyarországon, mely Európa más részein is jelen van. Munkánk egy részét nemzetközi együttműködésben végeztük, ill. folytatjuk a továbbiakban. | The genus Phytophthora is a group of ‘fungus-like’ plant pathogens causing severe losses in agriculture, horticulture and forestry. In Hungary, however, these pseudofungi have not been studied in proportion to their importance. Thus our goals were (i) to survey the occurrence of Phytophthoras country-wide, and (ii) to conduct studies on the genetic diversity of populations of the pathogens. Altogether 18 Phythophthoras were identified from 19 plant species representing mainly woody ornamentals, and some were isolated from forestry and soils of orchards. Thirty-two Phytophthora-host combinations new to Hungary were recorded. The most frequent disease symptoms were root rot and stem necrosis, resulting in the death of affected plants in most cases. Shoot and leaf blights were rare. We have not found Phytophthoras listed on the EPPO quarantine or alert lists. Approximately half of the diseased plants were attacked by the same few Phytophthoras. In addition to the old-known pathogens, we also identified new Phytophthora species, of which economic importance needs to be examined. It was also found that the phytophthora disease of alder in Hungary was primarily caused by that clonal population of the aggressive subspecies, P. alni subsp. alni, which is also present in other parts of Europe. Our research work was partly carried out in international co-operations, and will be continued so

Egy új Phytophthora-faj jellemzése és formális leírása = Characterization and formal description of a new Phytophthora species

Az algákkal rokon növénykórokozó fitoftórák súlyos gazdasági és környezeti károkat okoznak világszerte. Közülük több is szerepet játszik az erdőpusztulásként ismert összetett ökológiai jelenségben. A pályázati munka alanya egy új, eddig informálisan Phytophthora taxon Salixsoilnak nevezett fitoftóra, melynek Salix-fajok talajkörnyezetéből származó első két izolátumát 2003-ban azonosították. Ezt követően magunk is megtaláltuk hazai égeresekben. A pályázat során a taxon rendszertani helyzetét és patogénként betöltött lehetséges ökológiai szerepét vizsgáltuk nemzetközi együttműködés keretében. Megállapítottuk, hogy a vizsgált taxon számos morfológiai és fiziológiai határozóbélyeg tekintetében nem különíthető el az ismert P. gonapodyides fajtól, de más fontos tulajdonságok (pl. a magas hőmérséklettel szembeni tolerancia) és molekuláris genetikai jellegek vonatkozásában igen. A taxon gyengén fertőzi a fűz és éger hajtását kísérleti körülmények között. Nem kizárt, hogy patogénként viselkedik a vizsgált gazdanövényeken természetes körülmények között. Magas hőmérséklettel szembeni toleranciája pedig azt sejteti, hogy részt vehet a még élő, éppen komposztálódó növényi részek lebontásában is. A kapott molekuláris genetikai adatok a taxon stabilizálódott filogenetikai helyzetére utalnak, s a hőmérsékleti érzékenységi adatokkal együtt megbízható alapot szolgáltatnak annak önálló formális fajként történő leírásához. | Plant pathogenic Phytophthora species which show close link to algae cause severe economical and environmental losses throughout the world. Many of them play a role in the complex ecological phenomenon known as forest decline. The subject of this proposal is an informal Phytophthora designated so far as P. taxon Salixsoil, of which first two isolates collected around Salix trees were identified in 2003. Subsequently, we have also found it in Hungarian alder stands. During this project, we have investigated its taxonomical position and possible ecological role within the frame of an international co-operation. The results show that P. taxon Salixsoil can not be distinguished from the known morphospecies P. gonapodyides in a number of morphological and physiological traits. However, they are different in other important physiological (e. g. ability to tolerate high temperature) and molecular genetic characteristics. P. taxon Salixsoil is weakly pathogenic to salix and alder twigs under experimental conditions. It may be pathogenic to these hosts in the nature, too. Its ability to tolerate high temperature suggests that the taxon may also play a role in the breakdown of plant litter and detritus. The obtained molecular genetic data indicates that P. taxon Salixsoil has a stable phylogenetic position and, along with the growth-temperature relationship data, serve a good basis for its description as a new formal Phytophthora species

Giant magnetoresistance (GMR) in electrodeposited multilayer films: the influence of superparamagnetic regions

When preparing an alternating sequence of magnetic (Co or Ni) and non-magnetic (Cu) layers by electrodeposition using the two-pulse plating technique, a dissolution of the lessnoble magnetic Co and Ni atoms can take place during the deposition of the more noble and non-magnetic Cu atoms. This process results in changes of the actual sublayer thicknesses with respect to the nominal values and can also cause some chemical intermixing at the magnetic/non-magnetic interfaces. As a consequence, superparamagnetic (SPM) regions with “loose magnetic moments” can form as has been demonstrated for electrodeposited Ni-Cu/Cu multilayers. We have also shown recently for electrodeposited Co-Cu/Cu multilayers that if some fraction of the magnetic layers exhibits SPM behaviour then the observed giant magnetoresistance (GMR) can be quantitatively decomposed into a ferromagnetic (FM) and a SPM contribution. In this paper, the results of a similar GMR decomposition study are presented for two electrodeposited Co-Cu/Cu multilayers. In the multilayer with strongly non-saturated magnetoresistance curves, the dominant GMR term was due to SPM regions, whereas in the other multilayer for which the magnetoresistance is mostly saturated in magnetic fields around 1 to 2 kOe, the FM contribution to the GMR is much larger. At the same time, magnetic measurements on the first multilayer sample have also revealed the presence of a large SPM contribution to the magnetization

Égerpatogén Phytophthora-fajhibridek mitokondriális genomjainak tanulmányozása = Study of mitochondrial genoms of hybrid alder Phytophtoras

A kutatás a fitoftórás égervész kórokozójával, a P. alnival foglalkozik. E kórokozó izolátumait 3 klónszerű alfajba sorolják. A P. alni szülőfajai feltehetően az égerre nem patogén P. cambivora és a P. fragariae. Célunk a hibridek és feltételezett szülőfajaik genetikai változékonyságának tanulmányozása volt. Kifejlesztettünk egy olyan DNS-re alapozott eljárást, mellyel a P. alni alfajai kétséget kizáró módon elkülöníthetők egymástól és a feltételezett szülőfajoktól. A módszer alkalmas a hibridek fertőzött növényi mintákban való kimutatására. A mitokondriális (mt)DNS-t tekintve 41 P. cambivora izolátum tizenhét, 19 P. fragariae izolátum négy, 25 P. alni törzs pedig két haplotípust tartalmazott. Nem találtunk a hibridekben és bármelyik szülőfajban közös haplotípust. Régiók szerinti tagozódást sem figyeltünk meg. A P. fragariae szamócáról és málnáról származó tenyészetei viszont egyértelműen elkülönültek. A P. alni ssp. alni kétféle mintázatot tartalmazott. Egyik az egyöntetű P. alni ssp. multiformisban, a másik pedig a szintén egyöntetű P. alni ssp. uniformisban is előfordult. Ez egy olyan genetikai kölcsönhatásra utal, melynek következtében egyes törzsek ssp. alni típusú sejtmagot és ssp. uniformis, vagy ssp. multiformis típusú mitokondriumot örököltek. Különböző mtDNS-típusok jelenléte a hibridekben azt sejteti, hogy nem csak egy-egy szülőizolátum között zajlott le a hibridizációs esemény. Adataink segítik a hibridek kialakulásának megismerését. | The research focuses on Phytophthora alni, the causal agent of alder decline, of which isolates are classified into three clonal subspecies. The putative parental species of P. alni are P. cambivora and P. fragariae, which are not pathogens of alder. Our aim was to study the genetic variability of P. alni and their parental species. We have developed a DNA-based assay that unambiguously differentiates amongst the three subspecies of P. alni and the putative parents. The assay is suitable for detecting the causal agent in the infested plant. Regarding the mitochondrial (mt)DNA, 41 P. cambivora, 19 P. fragariae and 25 P. alni strains contained seventeen, four and two mtDNA haplotypes, respectively. No common haplotype was found in the hybrids and any of the putative parents. Geographical sub-structuring was neither observed. Isolates of P. fragariae were clearly separated according to their hosts (strawberry vs. raspberry). P. alni ssp. alni possessed two types of mtDNA, one also present in the monomorphic P. alni ssp. multiformis, and another one present in P. alni ssp. uniformis. This suggests that certain hybrid strains received ssp. alni-type nucleus but ssp. uniformis-type or ssp. multiformis-type mitochondria. The presence of different mtDNA-types in the hybrids indicates that not only two parental isolates took part in the formation of P. alni hybrids. The data help to understand the evolution of P. alni

Alagutazó mágneses ellenállás (TMR) ferromágneses/szigetelő nanoszerkezetekben = Tunnelling magnetoresistance (TMR) in ferromagnetic/insulator nanostructures

Az OTKA pályázat során folytatott kutatások közül az elektrolitikusan előálított mágneses/nem-mágneses (főleg Co-Cu/Cu) multirétegek óriás mágneses ellenállásának (GMR) megértésével kapcsolatos tevékenységünk igen eredményes volt (10 nemzetközi folyóiratpublikáció, 2 konferenciaközlemény, felkérés 1 könyvrészlet megírására és 13 meghívott előadás tartására). Kutatásaink során tisztáztuk a szakirodalomban sokat vizsgált, de korábban nem teljesen megértett elektrokémiai folyamatok (az ún. Co Cu cserereakció és a Co-visszaoldódás) és a leválasztási módok szerepét a multirétegek képződésében és hatásukat a GMR-ra. A kétimpulzusos multiréteg előállításnál eddig kizárólagosan használt áram/áram vagy potenciál/potenciál kombinációk mellett bevezettük az optimálisabb áram/potenciál impulzuskombinációt. Egy másik OTKA pályázatunk eredményeit felhasználva optimalizáltuk a kulcsfontosságú Cu-leválasztási potenciál értékét, így első ízben lehetett tanulmányozni a GMR függését a valódi rétegvastagságoktól elektrolitikus multirétegekben. Ezen eredmények alapján arra következtettünk, hogy a Cu nukleációja Co felületen más jellegű, mint a Co nukleációja Cu felületen. A mágneses ellenállás térfüggését analizálva megállapítottuk, hogy az elektrolitikus multirétegekben megfigyelt nagy telítési teret a mágneses rétegek egyes tartományainak szuperparamágneses viselkedése okozza, amelyek GMR járulékának kvantitatív meghatározására módszert dolgoztunk ki. | Our OTKA project activity was very successful in the field of electrodeposited (ED) magnetic/non-magnetic Co-Cu/Cu multilayers, especially concerning the study of their giant magnetoresistance (GMR) behaviour, as indicated by 10 papers in international journals and 2 in conference proceedings, and by the invitation to write a book chapter as well as to give 13 invited talks at international conferences. We have clarified the role of the previously intensively studied but not completely understood electrochemical processes (Co Cu exchange reaction and Co-dissolution) and of the deposition modes in multilayer formation and their influence on GMR. In addition to the current/current or potential/potential deposition modes formerly exclusively applied, the more advantageous current/potential pulse combination was introduced. Relying on our reuslts from another OTKA grant, we have optimized the Cu deposition potential, enabling for the first time a study of the dependence of GMR on true layer thicknesses in ED multilayers. It could be concluded from this study that there is an asymmetry in the nucleation behaviour of Co and Cu on top of each other. Analyzing the field dependence of the GMR, we have established that the large GMR saturation field usually observed in ED multilayers arises from some regions of the magnetic layers which exhibit superparamagnetic behaviour and we have elaborated a method to extract the latter contribution from the measured data

Composition, morphology and electrical transport properties of Co-Pb electrodeposits

Bath compositions were elaborated for the codeposition of Co and Pb by taking into account the chemical compatibility of Co2+ and Pb2+ with the appropriate anions. Electrolytes containing either acetate, chloride or nitrate anions were tested, but only the acetate bath proved to be appropriate for the preparation of compact Co-Pb films. Deposits were obtained with constant current, with constant potential or by using various current and potential pulses in order to investigate the possibility of multilayer formation. The variation in deposit composition as a function of the deposition parameters was elucidated by using cyclic voltammetry, current transient measurements and gravimetry. X-ray diffraction (XRD) patterns recorded for two-pulse plated deposits revealed a nanocrystalline structure with grain sizes in the range 5 to 20 nm. The XRD peaks could be well indexed to pure face-centered cubic Co and Pb, indicating that the Pb codeposited with Co is not dissolved in Co but is segregated. Both the d.c.-plated and the two-pulse plated deposits exhibited anisotropic magnetoresistance without an indication for a noticeable giant magnetoresistance contribution. This means that the observed magnetoresistance arises from spin-dependent electron scattering events dominantly within the sufficiently large Co regions and not along electron paths between two Co regions via the Pb regions. Low-temperature resistivity measurements revealed a superconducting transition slightly below that of pure Pb. This may be ascribed to a proximity effect: the ferromagnetic Co grains suppress somewhat the superconductivity of the Pb phase due to the nanoscale phase mixture of the two constituents

Kontrollált precíziós elektrokémiai leválasztással készült bevonatok és nanostruktúrák vizsgálata = Investigation of deposits and nanostructures prepared by high-precision controlled electroplating

Elektrokémiai leválasztással Ni-Co és Ni-Cr ötvözeteket, Co-Cu/Cu és Co-Ni-Cu/Cu rétegpárokból álló multirétegeket, valamint Co-Cu(d1)/Cu(dCu)/Co-Cu(d2)/Cu(dCu) pszeudo-spinszelep szerkezeteket hoztunk létre. Vizsgáltuk a fenti struktúrák mágneses és magnetotranszport sajátságait. Részletesen elemeztük a Co-Cu/Cu multirétegek szerkezete és mágneses ellenállása közötti korrelációt a rézréteg vastagságának függvényében. A pszeudo-spinszelepek esetén a két mágneses réteg sajátságait külön-külön nem észleltük, hanem az átlagnak megfelelő mágnetotranszport viselkedést kaptunk. Elektrokémiai leválasztással kapott Ni-Co-Cu/Cu multirétegekben kimutattuk, hogy a bruttó Co:Ni arány változik a rétegvastagsággal. Ebből egyenetlen mélységi komonens-eloszlásra következtettünk, amit mélységprofil analízissel ki is mutattunk. A mélységprofil vizsgálatokat multirétegekben kb. 5 nm-es rétegvastagság-határig tudtuk kiterjeszteni. Bevezettük egy új, „reverz” mélységprofil-analízis technikát az elektrokémiai leválasztással kapott ötvözetek méységi komponens-eloszlásának méréséhez. Ezzel bizonyítottuk, hogy a mélységprofilok multirétegek esetén az összetételi moduláció és a felületi durvaság vastagsággal való növekedése miatt egyaránt változnak. A felületi érdesség figyelembe vételére számítási eljárást javasoltunk. A reverz mélységprofil technikával hordozó közeli oszcillációs jelenséget fedetünk fel Fe-Co-Ni ötvözetek egyenáramú leválasztása során. | Ni-Co and Ni-Cr alloys, Co-Cu/Cu and Co-Ni-Cu/Cu multilayers and Co-Cu(d1)/Cu(dCu)/Co-Cu(d2)/Cu(dCu) pseudo-spin valve structures were prepared by electrochemical deposition. Magnetic and magnetotransport properties of these structures were studied. The correlation between structural and magnetotransport properties of Co-Cu/Cu multilayers was analyzed in detail. For pseudo-spin valve structures, the properties corresponding to the layers of various thicknesses were not observed, but a magnetotransport behaviour for the average thickness was found. It was detected for electrodeposited Ni-Co-Cu/Cu multilayers that the overall Co:Ni ratio changes with the layer thickness. This led to the conclusion that the component distribution along the growth direction is uneven, which was directly detected by depth measurements. The depth profile analysis of the multilayers could be extended down to 5 nm layer thickness. We introduced the „reverse” depth profile analysis technique for the measurement of the in-depth component distribution in electrodeposited alloys. This helped to prove that the experimental depth profile data for multilayers depends on both the modulation of the components and the increase in surface roughness. A new calculation method was suggested to account for the change in deposit surface roughness in the calculation of depth profile data. We discovered the near-substrate composition oscillation in Fe-Co-Ni alloys electrodeposited with constant current

Genetic diversity and origins of the homoploid type hybrid Phytophthora×alni

Assessing the process that gives rise to hybrid pathogens is central to understanding the evolution of emerging plant diseases. Phytophthora xalni, a pathogen of alder, results from the homoploid hybridization of two related species, Phytophthora uniformis and Phytophthora xmultiformis. Describing the genetic characteristics of P. xalni should help us understand how reproductive mechanisms and historical processes shaped the population structure of this emerging hybrid pathogen. The population genetic structure of P. xalni and the relationship with its parental species were investigated using 12 microsatellites and one mitochondrial DNA (mtDNA) marker on a European collection of 379 isolates. Populations of P. xalni were dominated by one multilocus genotype (MLG). The frequency of this dominant MLG increased after the disease emergence together with a decline in diversity, suggesting that it was favored by a genetic mechanism such as drift or selection. Combined microsatellite and mtDNA results confirmed that P. xalni originated from multiple hybridization events that involved different genotypes of the progenitors. Our detailed analyses point to a geographic structure that mirrors that observed for P. uniformis in Europe. The study provides more insights on the contribution of P. uniformis, an invasive species in Europe, to the emergence of Phytophthora-induced alder decline. IMPORTANCE Our study describes an original approach to assess the population genetics of polyploid organisms using microsatellite markers. By studying the parental subgenomes present in the interspecific hybrid P. xalni, we were able to assess the geographical and temporal structure of European populations of the hybrid, shedding new light on the evolution of an emerging plant pathogen. In turn, the study of the parental subgenomes permitted us to assess some genetic characteristics of the parental species of P. xalni, P. uniformis, and P. xmultiformis, which are seldom sampled in nature. The subgenomes found in P. xalni represent a picture of the "fossilized" diversity of the parental species

In Vitro and In Vivo Effect of Poplar Bud Extracts on Phytophthora infestans: A New Effective Biological Method in Potato Late Blight Control

The effect of populin extract from black poplar (Populus nigra) on seven different late blight strains was tested under laboratory and field conditions. The growth rate of hyphae was found to be significantly lower in vitro after 3 and 4 v/v% populin applications. Stain M16 was resistant to populin treatment under lab conditions, however. Both 5% and 10% concentration populin reduced the M16 strain’s severity on potato leaves under field conditions and proved to be even more effective than conventionally used fungicides Infinito 687 Sc and Valis M. Higher infection intensity at the 1% level was observed after 24 h using Valis M, and the same trend toward 10% infection remained after 48 and 72 h as well. Low, almost-no-infection intensity was detected after populin 5% and 10% treatment under an open field condition. Altogether, it can be concluded that populin extract can be a low-cost option for growers and an environmentally friendly approach in late blight control