Fusaria - stare patogeny, nowe problemy. Wykorzystanie technik molekularnych

• Autorzy: Lukanowski A. , Lenc L. , Sadowski C.

Warianty tytułu

EN

Fusaria - old pathogens, new problems. The use of molecular techniques

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Grzyby rodzaju Fusarium to jedne z najliczniej występujących patogenów, głównie zbóż, lecz także wielu innych gatunków roślin uprawnych. Klasyfikacja i identyfikacja grzybów rodzaju Fusarium metodami standardowymi opartymi na analizie morfologicznej jest niekiedy niewystarczająca i zawodna. Ich uzupełnieniem jest analiza struktury DNA, mająca gwarantować szybkość, powtarzalność i niezawodność. Techniki molekularne są wykorzystywane do badania interakcji pomiędzy patogenami i ich żywicielami, między samymi patogenami oraz w powiązaniu z różnymi czynnikami środowiskowymi, takimi jak np. stosowane fungicydy. Z ich pomocą określa się również potencjalną zdolność grzybów do produkcji mikotoksyn i ewentualne ryzyko zanieczyszczenia nimi produktów roślinnych. Startery SCAR mogą być jednak zawodne przy zastosowaniu do identyfikacji niektórych gatunków. Sekwencje regionów DNA, na podstawie których zostały zaprojektowane, okazały się zmienne ewolucyjnie, co rodzi konieczność opracowania nowych, bardziej niezawodnych starterów opartych na konserwatywnych regionach genomu poszczególnych gatunków Fusarium. Osiągnięcia w ilościowym oznaczaniu poszczególnych czynników sprawczych fuzariozy kłosów umożliwiły analizy ich występowania w zależności od warunków środowiska. Pozwala to m. in. na szczegółową ocenę działania substancji aktywnych poszczególnych fungicydów w warunkach polowych bezpośrednio w stosunku do wybranych toksynotwórczych gatunków Fusarium oraz towarzyszących im saprotrofów lub nietoksynotwórczych szczepów Fusarium, a w konsekwencji także wpływu badanej substancji aktywnej na stopień akumulacji mikotoksyn w ziarnie.

EN

Fungi from Fusarium genus belong to the most frequently occurring pathogens, mainly of cereals, but also many other crops. Classification and identification of Fusarium spp. with standard methods based on morphological analysis is sometimes insufficient and unreliable. Nowadays, we can use the techniques of DNA structure analysis, guaranteeing the speed, repeatability and reliability. Molecular techniques are used to study the interactions between pathogens and their hosts, pathogens themselves and in conjunction with various environmental factors, such as fungicides used. They are also a useful tool to determine the potential ability of fungi to produce mycotoxins and the risk of plant products contamination with them. SCAR primers, however, may be unreliable in the identification of some species. Sequences of DNA regions on the basis of which they were designed, proved to be evolutionarily variable, which raises the need to develop new, more reliable primers based on the conservative regions of the genome of Fusarium species. Developments in the quantitative determination of specific causal agents of ear scab allowed the analysis of their occurrence, depending on environmental conditions. This allows, among others, a detailed assessment of the individual active substances of fungicides in the field directly in relation to the particular toxigenic Fusarium species and accompanying saprotrophs or non-toxigenic Fusarium strains, and consequently the impact of the evaluated active substance on the degree of accumulation of mycotoxins in grain.

Słowa kluczowe

PL

grzyby chorobotworcze; Fusarium; gatunki grzybow; szkodliwosc; choroby roslin; zboza; identyfikacja; mikotoksyny; metody molekularne; lancuchowa reakcja polimerazy

EN

pathogenic fungi; Fusarium; fungi species; harmfulness; plant disease; cereal; identification; mycotoxin; molecular method; polymerase chain reaction

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 554
• Opis fizyczny: s.101-111,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Lukanowski A.

• Katedra Fitopatologii i Mikologii Molekularne, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im.J.J.Śniadeckich w Bydgoszczy, ul.Ks.A.Kordeckiego 20, 85-225 Bydgoszcz

autor

Lenc L.

autor

Sadowski C.

Bibliografia

• Bakan B., Pinson L., Cahagnier B., Melcion D., Sémon E., Richard-Molard D. 2001. Toxigenic potential of Fusarium culmorum strains isolated from French wheat. Food Additives and Contaminants 18: 998-1003.
• Bowden R.L.. Leslie J.F. 1999. Sexual recombination in Gibberella zeae. Phytopathology 89: 182-188.
• Carter J.P., Rezanoor H.N., Desjardins A.E., Nicholson P. 2000. Variation in Fusarium graminearum isolates from Nepal associated with their host of origin. Plant Pathology 49: 452-460.
• Carter J.P., Rezanoor H.N., Holden D., Desjardins A.E., Plattner R.D., Nicholson P. 2002. Variation in pathogenicity associated with the genetic diversity of Fusarium graminearum. Eur. J. Plant Pathol. 108: 573-583.
• Chala A., Weinert J., Wolf G.A. 2003. An integrated approach to the evaluation of the efficacy of fungicides against Fusarium culmorum, the cause of head blight of wheat. J. Phytopathol. 151: 673-678.
• Chandler E.A., Duncan R.S., Thomsett M.A., Nicholson P. 2003. Development of PCR assays to Tri7 and Tri13 trichothecene biosynthetic genes, and characterisation of chemotypes of Fusarium graminearum, Fusarium culmorum and Fusarium cerealis. Physiol, and Molec. Plant Pathol. 62: 355-367.
• Chełkowski J. 1994. Significance of Fusarium metabolites in interaction between a cereal plant and pathogen. Genetica Polonica 325 B: 137-142.
• Chełkowski J., Witkowska I. 1999. Identyfikacja patogenów grzybowych zbóż i badanie ich różnorodności genetycznej za pomocą łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR). Post. Nauk Roln. 4: 49-59.
• Cromey M.G., Parkes R.A., Sinclair K.I., Lauren D.R., Butler R.C. 2002. Effects of fungicides applied at anthesis on Fusarium head blight and mycotoxins in wheat. New Zealand J. of Plant Protec. 55: 341-346.
• Doohan F.M., Weston G., Rezanoor H.N., Parry D.W., Nicholson P. 1999. Development and use of a reverse transcription-PCR assay to study expression of Tri5 by Fusarium species in vitro and in planta. Applied and Environ. Microb. 65: 3850-3854.
• Edwards S.G., Pirgozliev S.R., Hare M.C., Jenkinson P. 2001. Quantification of trichothecene-producing Fusarium species in harvested grain by competitive PCR to determine the efficacies of fungicides against Fusarium Head Blight of winter wheat. Applied and Environ. Microbiol. 67: 1575-1580.
• Gang G., Miedaner T., Schuhmacher U., Schollenberger M., Geiger H.H. 1998. Deoxynivalenol and nivalenol production by Fusarium culmorum isolates differing in aggressiveness towards winter rye. Phytopathology 88: 879-884.
• Gessner M.O., Schmitt A.L. 1996. Use of Solid-Phase Extraction to Determine Ergostrol Concentrations in Plant Tissue Colonized by Fungi. Applied and Environ. Microbiol. 62(2): 415-419.
• Golińska B., Narożna D., Mądrzak C.J. 2002. Zastosowanie metod molekularnych do wykrywania, identyfikacji i charakterystyki grzybów z rodzaju Fusarium. Biotechnologia 3(58): 165-177.
• Haidukowski M., Pascale M., Perrone G., Pancaldi D., Campagna C., Visconti A. 2005. Effect of fungicides on the development of Fusarium head blight, yield and deoxynivalenol accumulation in wheat inoculated under field conditions with Fusarium graminearum and F. culmorum. J. of Science in Food and Agricult. 85: 191-198.
• Lee T., Han Y. K., Kim K-H., Yun S-H., Lee Y-W. 2002. Tri13 and Tri7 determine deoxynivalenol- and nivalenol-producing chemotypes of Gibberella zeae. Applied and Environ. Microbiol. 68: 2148-2154.
• Lee T., Oh D-W., Kim H-S., Lee J., Kim Y-H., Yun S-H., Lee Y-W. 2001. Identification of deoxynivalenol and nivalenol-producing chemotypes of Gibberella zeae by using PCR. Applied and Environ. Microbiol. 67: 2966-2972.
• Lemańczyk G. 2001. Impact of forecrop on health status of winter wheat roots cultivated on the soil of good wheat complex. Phytopathol. Pol. 21: 119-128.
• Lenc L., Łukanowski A., Sadowski Cz. 2008. The use of PCR amplification in determining the toxigenic potential of Fusarium sambucinum and F. solani isolated from potato tubers with symptoms of dry rot. Phytopathol. Pol. 48: 13-23.
• Liggitt J., Jenkinson P., Parry D.W. 1997. The role of saprophytic microflora in the development of Fusarium ear blight of winter wheat caused by Fusarium culmorum. Crop Protection 16: 679-685.
• Łojkowska E. 2001. Diagnostyka molekularna roślin, w: Biotechnologia roślin. S. Malepszy (Red.), Wydawn. Nauk. PWN Warszawa: 462-485.
• Łukanowski A., Sadowski Cz. 2002. Occurrence of Fusarium on grain and heads of winter wheat cultivated in organic, integrated, conventional systems and monoculture. J. Appl. Genet. 43 A: 73-82.
• Matthies A., Buchenauer H. 2000. Effect of tebuconazole (Folicur®) and prochloraz (Sportak®) treatments on Fusarium head scab development, yield and deoxynivalenol (DON) content in grains of wheat following artificial inoculation with Fusarium culmorum. J. of Plant Disease and Protec. 107: 33-52.
• McCartney H.A., Foster S.J., Fraaije B.A., Ward E. 2003. Molecular diagnostics for fungal plant pathogens. Pest Manag. Scie. 59: 129-142.
• Menniti A.M., Pancaldi D., Maccaferri M., Casalini L. 2003. Effect of fungicides on Fusarium head blight and deoxynivalenol content in durum wheat grain. Eur. J. of Plant Pathol. 109: 109-115.
• Mesterhazy A., Bartok T., Lamper C. 2003. Influence of wheat cultivar, species of Fusarium, and isolate aggressiveness on the efficacy of fungicides for control of Fusarium head blight. Plant Disease 87: 1107-1115.
• Möller E.M., Chełkowski J., Geiger H.H. 1999. Species-specific PCR assays for the fungal pathogens Fusarium subglutinans and Fusarium moniliforme and their application to diagnose maize ear rot disease. J. of Phytopath. 147: 497-508.
• Muthomi J.W., Schutze A., Dehne H-W., Mutitu E.W., Oerke E-C. 2000. Characterization of Fusarium culmorum isolates by mycotoxin production and aggressiveness to winter wheat. J. of Plant Diseases and Protec. 107: 113-123.
• Nicholson P., Chandler E., Draeger R.C., Gosman N.E., Simpson D.R., Thomsett M., Wilson A.H. 2003. Molecular tools to study epidemiology and toxicology of Fusarium head blight of cereals. Eur. J. of Plant Pathol. 109: 691-703.
• Nicholson P., Lees A.K., Maurin N., Parry D.W., Rezanoor H.N. 1996. Development of a PCR assay to identify and quantify Microdochium nivale var. nivale and Microdochium nivale var. majus in wheat. Physiol, and Molec. Plant Pathol. 48: 257-271.
• Nicholson P, Simpson D.R., Weston G., Rezanoor H.N., Lees A.K., Parry D.W., Joyce D. 1998. Detection and quantification of Fusarium culmorum and Fusarium graminearum in cereals using PCR assays. Physiol, and Molec. Plant Pathol. 53: 17-37.
• Niessen M.L., Vogel R.F. 1998. Group specific PCR-detection of potential trichothecene-producing Fusarium species in pure cultures and cereal samples. System, and Applied Microbiol. 21: 628-631.
• OʼDonnell K., Kistler H.C., Tacke B.K., Casper H.H. 2000a. Gene genealogies reveal global phylogeographic structure and reproductive isolation among lineages of Fusarium graminearum, the fungus causing wheat scab. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97: 7905-7910.
• OʼDonnell K., Nirenberg H.I., Aoki T., Cigelnik E. 2000b. A multigene phytogeny of the Gibberella fujikuroi species complex: Detection of additionally phylogenetically distinct species. Mycoscience 41: 61-78.
• Parry D.W., Nicholson P. 1996. Development of a PCR assay to detect Fusarium poae in wheat. Plant Pathol. 45: 383-391.
• Pirgozliev S.R., Edwards S.G., Hare M.C., Jenkinson P. 2003. Strategies for the control of Fusarium head blight in cereals. Eur. J. of Plant Pathol. 109: 731-742.
• Rataj-Guranowska M., Pieczul K. 2002. Charakteryzowanie form specjalnych Fusarium oxysporum. Post. Nauk Roln. 1: 33-41.
• Schaafsma A.W., Tamburic-Ilinic L., Miller J.D., Hooker D.C. 2001. Agronomic considerations for reducing deoxynivalenol in wheat grain. Can. J. of Plant Pathol. 23: 279-285.
• Schilling A.G., Moller E.M., Geiger H.H. 1996. Polymerase chain reaction-based assays for species-specific detection of Fusarium culmorum, F. graminearum and F. avenaceum. Phytopathology 86: 515-522.
• Schnerr H., Niessen L., Vogel R.F. 2001. Real time detection of the tri5 gene in Fusarium species by IghtCycler™-PCR using SYBR (®) Green I for continuous fluorescence monitoring. Intern. J. of Food Microb. 71: 53-61.
• Simpson D.R., Weston G.E., Turner J.A., Jennings P., Nicholson P. 2001. Differential control of head blight pathogens of wheat by fungicides and consequences for mycotoxin contamination of grain. Eur. J. of Plant Pathol. 107: 421-431.
• Siranidou E., Buchenauer H. 2001. Chemical control of Fusarium head blight on wheat. J. of Plant Disease and Protec. 108: 231-243.
• Steenkamp E.T., Wingfield B.D., Coutinho T.A., Wingfield M.J., Marasas W.F.O. 1999. Differentiation of Fusarium subglutinans f. sp. pini by histone gene sequence data. Appl. Environ. Microbiol. 65: 3401-3406.
• Turner A.S., Lees A.K., Rezanoor H.N., Nicholson P. 1998. Refinement of PCR-based detection of Fusarium avenaceum and evidence for phenetic relatedness to Fusarium tricinctum. Plant Pathol. 47: 278-288.
• Wilson A., Simpson D., Chandler E., Jennings P., Nicholson P. 2004. Development of PCR assays for the detection and differentiation of Fusarium sporotrichioides and Fusarium langsethiae. FEMS Microbiology Letters 233: 69-76.
• Yoder W.T., Christianson L.M. 1998. Species-specific primers resolve members of Fusarium section Fusarium. Fungal Genet, and Biol. 23: 68-80.