ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ИНВАЗИВНОГО АСКОМИЦЕТА HYMENOSCYPHUS FRAXINEUS BARAL ET AL. НА ТЕРРИТОРИИ БЕЛАРУСИ

УДК 632.4: 630*165.3

  • Пантелеев Станислав Викторович – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. Институт леса Национальной академии наук Беларуси (246050, г. Гомель, ул. Пролетарская, 71, Республика Беларусь). E-mail: stasikdesu@mail.ru

  • Баранов Олег Юрьевич – доктор биологических наук, доцент, заведующий лабораторией. Институт леса Национальной академии наук Беларуси (246050, г. Гомель, ул. Пролетарская, 71, Республика Беларусь). E-mail: betula-belarus@mail.ru

  • Звягинцев Вячеслав Борисович – кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой лесозащиты и древесиноведения. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: mycolog@tut.by

  • Ярук Анна Владимировна – ассистент кафедры лесозащиты и древесиноведения. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: smile_04@mail.ru

Ключевые слова: Hymenoscyphus fraxineus, штамм, ДНК, ДНК-локус, нуклеотидная структура, праймер, полимеразная цепная реакция, секвенирование, RAPD.

Для цитирования: Генетическое разнообразие инвазивного аскомицета Hymenoscyphus fraxineus Baral et al. на территории Беларуси / С. В. Пантелеев [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. - Минск : БГТУ, 2020. - № 2 (234). - С. 120-129.

Аннотация

С использованием генетических методов исследования (полимеразная цепная реакция, секвенирование по Сэнгеру) проведена верификация чистых культур возбудителя халарового некроза ветвей – аскомицета Hymenoscyphus fraxineus (T. Kowalski) Baral et al., изолированных с усыхающих растений ясеня обыкновенного и ясеня пенсильванского в лесных насаждениях пяти областей республики (Минская, Могилевская, Брестская, Витебская, Гродненская). Видовая идентификация основывалась на секвенировании нуклеотидной структуры региона рибосомной ДНК – 18S рРНК-ВТС1-5,8S рРНК-ВТС2-28S рРНК и ее последующем сравнении с депонентами международного банка генов Национального центра биотехнологической информации (NCBI, США).

На основании применения молекулярно-генетического метода RAPD изучена внутривидовая изменчивость 24 штаммов H. fraxineus. В ходе исследования были протестированы 18 RAPDпраймеров. Анализ информативности полученных ДНК-профилей позволил отобрать для изучения внутривидовой изменчивости H. fraxineus 5 праймеров: UBC-268, primer6, UBC-536, Oligo 85 и OPA-09. По результатам RAPD-анализа для исследованных штаммов составлены генетические паспорта по 29 специфическим ДНК-локусам.

Установлено, что в исследованной белорусской популяции H. fraxineus отмечается высокий уровень внутривидового разнообразия. Согласно данным RAPD-анализа уровень различий между штаммами в большинстве случаев варьировал в диапазоне 7–47% локусов (DN = 0,0715–0,4769). Данное явление с учетом выявленного диффузного географического распределения генотипов можно объяснить гипотезой проникновения на территорию страны путем многократной инвазии спектра изолятов.

Скачать

Список литературы

  1. Timmermann V., Borja I., Hietala A. M., Kirisits T., Solheim H. Ash dieback: pathogen spread and diurnal patterns of ascospore dispersal, with special emphasis on Norway // EPPO bull. 2011. Vol. 41. P. 14–20. DOI: 10.1111/j.1365-2338.2010.02429.x.
  2. Bakys R., Vasaitis R., Barklund P., Thomsen I. M. Occurrence and pathogenicity of fungi in necrotic and non-symptomatic shoots of declining common ash (Fraxinus excelsior) in Sweden // European Journal of Forest Research. 2009. Vol. 128. P. 51–60. DOI: 10.1007/s10342-008-0238-2.
  3. Pautasso M., Aas G., Queloz V., Holdenrieder O. European ash (Fraxinus excelsior) dieback – a conservation biology challenge // Biol. Conserv. 2013. Vol. 158. P. 37–49. DOI: 10.1016/j.biocon.2012.08.026
  4. Gross A., Holdenrieder O., Pautasso M., Queloz V., Sieber T. N. Hymenoscyphus pseudoalbidus, the causal agent of European ash dieback // Mol. Plant Pathol. 2014. Vol. 15. P. 5–21. DOI: 10.1111/mpp. 12073.
  5. Zhao Y., Hosoya T., Baral H. O., Hosaka K., Kakishima M. Hymenoscyphus pseudoalbidus, the correct name for Lambertella albida reported from Japan // Mycotaxon. 2012. Vol. 122. P. 25–41. DOI: 10.5248/122.25.
  6. McKinney L. V., Nielsen L. R., Collinge D. B., Thomsen I. M., Hansen J. K., Kjær E. D. The ash dieback crisis: genetic variation in resistance can prove a long-term solution // Plant Pathol. 2014. Vol. 63. P. 485–499. DOI: 10.1111/ppa.12196.
  7. Kowalski T. Chalara fraxinea sp. nov. associated with dieback of ash (Fraxinus excelsior) in Poland // For. Pathol. 2006. Vol. 36. P. 264–270.
  8. Fones H. N., Mardon C., Gurr S. J. A role for the asexual spores in infection of Fraxinus excelsior by the ash-dieback fungus Hymenoscyphus fraxineus // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 1–10. DOI: 10.1038/srep34638.
  9. Krautler K., Treitler R., Kirisits T. Hymenoscyphus fraxineus can directly infect intact current-year shoots of Fraxinus excelsior and artificially exposed leaf scars // For. Pathol. 2015. Vol. 45. P. 274–280. DOI: 10.1111/efp.12168.
  10. Baral H. O., Queloz V., Hosoya T. Hymenoscyphus fraxineus, the correct scientific name for the fungus causing ash dieback in Europe // IMA Fungus. 2014. Vol. 5. P. 79–80. DOI: 10.5598/imafungus.2014.05.01.09.
  11. Drenkhan R., Sander H., Hanso M. Introduction of Mandshurian ash (Fraxinus mandshurica Rupr.) to Estonia: Is it related to the current epidemic on European ash (F. excelsior L.) // European Journal of Forest Research. 2014. Vol. 133, no. 5. P. 769–781. DOI: 10.1007/s10342-014-0811-9.
  12. Pliura A., Bakys R., Suchockas V., Marciulyniene D., Gustiene A., Verbyla V., Lygis V. Ash dieback in Lithuania: disease history, research on impact and genetic variation in disease resistance, tree breeding and options for forest management // Dieback of European ash (Fraxinus spp.) – Consequences and Guidelines for Sustainable Management. Uppsala: Swedish University of Agricultural Sciences, 2017. P. 150–166.
  13. Timmermann V., Nagy N. E., Hietala A., Borja I., Solheim H. Progression of ash dieback in norway related to treeage, disease history and regional aspects // Balt. For. 2017. Vol. 23, no. 1. P. 150–158.
  14. Matisone I., Matisons R., Laiviņš M., Gaitnieks T. Statistics of ash dieback in Latvia // Silva Fennica. 2018. Vol. 52, no. 1, P.1–6. DOI: 10.14214/sf.9901.
  15. Coker T. L. R., Rozsypalek J., Edwards A., Harwood T. P., Butfoy L., Buggs R. J. A. Estimating mortality rates of European ash (Fraxinus excelsior) under the ash dieback (Hymenoscyphus fraxineus) epidemic // Plants People Planet. 2019. Vol. 1. P. 48–58.
  16. Vasaitis R. Dieback of European Ash (Fraxinus spp.). Consequences and Guidelines for Sustainable Management // The Report on European Cooperation in Science & Technology (COST). Uppsala: SLU, 2017. 288 p.
  17. Общая характеристика лесопатологической ситуации в лесном фонде Республики Беларусь. Ясеневые насаждения [Электронный ресурс] // Официальный сайт Учреждения «Беллесозащита». URL: http://www.bellesozaschita.by/front/ru/index?id=153. (дата обращения 05.01.2020).
  18. Are Europe’s ash trees finished? [Электронный ресурс] // NewScientist. URL: https://www.newscientist.com/article/dn22449-are-europes-ash-trees-finished. (дата обращения: 05.11.2019).
  19. Sonstebo J. H., Vivian-Smith A., Adamson K., Drenkhan R., Solheim H., Hietala A. Genome-wide population diversity in Hymenoscyphus fraxineus points to an eastern Russian origin of European Ash dieback [Электронный ресурс] // The preprint server for biology. URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/154492v1/ (дата обращения: 01.02.2020).
  20. Rytkonen A., Lilja A., Drenkhan R., Gaitnieks T., Hantula J. First record of Chalara fraxinea in Finland and genetic variation among isolates sampled from Aland, mainland Finland, Estonia and Latvia // For. Path. 2011. Vol. 41. P. 169–174. DOI: 10.1111/j.1439-0329.2010.00647.x.
  21. Kraj W., Zarek M., Kowalski T. Genetic variability of Chalara fraxinea, dieback cause of European ash (Fraxinus excelsior L.) // Mycol. Progress. 2012. Vol. 11. P. 37–45. DOI: 10.1007/s11557-010-0724-z.
  22. Gross A., Grunig C. R., Queloz V., Holdenrieder O. A molecular toolkit for population genetic investigations of the ash dieback pathogen Hymenoscyphus pseudoalbidus // Forest Pathology. 2012. Vol. 42. P. 252–264. DOI: 10.1111/j.1439-0329.2011.00751.x.
  23. Nguyen D. T., Cleary M. R., Enderle R., Berlin A., Stenlid J. Analyses of the ash dieback pathogen, Hymenoscyphus fraxineus, suggest role of tree species diversity on colonization and population structure differentiation // Forest Pathology. 2016. Vol. 48. P. 82–84. DOI: 10.1111/efp.12236.
  24. Падутов В. Е., Баранов О. Ю., Воропаев Е. В. Методы молекулярно-генеического анализа // Минск: Юнипол, 2007. С. 51.
  25. Which DNA marker for which purpose: final compendium of the research project // DGXII Biotechnology FW IV Research Programme; ed. E. M. Gillet / Institut fur Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung, Universität Göttingen. Göttingen, 1999. 253 p.
  26. Ford-Lloyd B. Measuring genetic variation using molecular markers. Rome: IPGRI, 1996. 72 p.
  27. White T. J., Bruns T. D., Lee S. B., Taylor J. W. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics // PCR protocols: a guide to methods and applications. 1990. P. 315–322. DOI: 10.1016/0168-9525(90)90186-A.
  28. Gardes M., Bruns T. D. ITS primers with enhanced specifity for basidiomycetes application of the identification of mycorrhizae and rusts // Mol. Ecol. 1993. Vol. 2. P. 113–118. DOI: 10.1111/j.1365-294x.1993.tb00005.x.
  29. Tataurov A. V., You Y., Owczarzy R. Predicting ultraviolet spectrum of single stranded and double stranded deoxyribonucleic acids // Biophys. Chem. 2008. Vol. 133. P. 66–70. DOI:10.1016/j.bpc.2007.12.004.
  30. National Center for Biotechnological Information, NCBI [Электронный ресурс] // National Centre Biotechnology Information. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ (дата обращения: 10.09.2019).
Поступила 20.03.2020