3D сады


Смородина устойчивая к болезням и вредителям


Сорта черной смородины устойчивые к болезням

Наилучшие сорта черной смородины устойчивые к болезням и вредителям

Здравствуйте, уважаемые друзья!

Выбирая кусты плодово-ягодных культур для посадки на участке, огородники считают, что удачные сорта — это не только те, которые радуют в сезон обильным урожаем и крупными вкуснейшими ягодами, выдерживающие любые погодные перепады, а скорее, сорта черной смородины устойчивые к болезням и вредителям.

Мучнистая роса, серьезнейшее грибковое заболевание сельскохозяйственных культур. Наносит неисправимый ущерб для урожайности смородины и сводит все усилия огородника по выращиванию и уходу за ней на нет. Куст, пораженный болезнью — мучнистой росой, останавливается в декоративном росте, ветки искривляются, листва начинает засыхать, а ягоды, покрытые бело-серым налетом, становятся абсолютно не съедобными. Чтобы предотвратить распространение данной болезни на соседние кусты, пораженный куст выкорчевывают и сжигают.

На сегодняшний день, благодаря кропотливой и усердной работе селекционеров, к огромному счастью огородников, были выведены гибридные сорта этой витаминной культуры, обладающие несколькими важными качествами и свойствами:

  • улучшенными вкусовыми и эстетическими качествами;
  • высокой устойчивостью к заболеваниям.

Перечень гибридных сортов черной смородины, имеющих устойчивость к болезни мучнистая роса (оидиум)

Сорт Бинар

Один из сортов черной смородины устойчивой к болезням, полученный путем гибридизации (скрещивания нескольких сортов) на Павловской станции, может поэтому имеет еще одно название — Памяти Павловой. Куст слабо раскидистый, высокорослый, морозоустойчив, с крупной и круглой по форме ягодой, блестящего черного цвета кожурой, с кисловатым вкусом и, скорее, на любителя. Одним из положительных его качеств является устойчивость не только к оидиуму, но и к клещу почковому;

Сорт Селеченская - 2

Плодово-ягодный сорт смородины, созревает рано, холода и весенние заморозки переносит спокойно, имеет высочайшую способность образовывать побеги. Куст не раскидистый, но густой, обильно усыпан крупными черными ягодками необычайного десертного вкуса и неповторимым ароматом. Лидер среди ранних сортов по содержанию витамина С. Единственный недостаток — плохая транспортабельность ягод, так как в процессе созревания они могут лопаться;

Дачница

Сорт, который в будущем не будет требовать особо ухода, довольно неприхотлив, идеальный вариант для дачников, которые бывают на своих огородных участках периодически. Куст низковатый, без загущения, нижние веточки гнутся к земле и нужно обычно ставить под них подпорки. Ягода вкусная, сладкая, нежная, с приятным ароматом и тонкой кожицей. Устойчива к мучнистой росе, к клещу, к стекляннице и к другим вредителям, прекрасно переносит любые холода;

Илья Муромец

Это тот сорт, название коего говорит само за себя. Любимый сорт дачников и огородников, за его высокую урожайность. Куст мощный, сильнорослый, усыпанный вкусными и ароматными ягодами на длинных кистях, которые, по мере созревания, не осыпаются. В основном, выращивают его в средней полосе, устойчив к мелким вредителям и болезням;

 

Титания

Один из лучших и востребованных сортов черной смородины, выведен в Швейцарии, методом скрещивания русского и шведского сортов «Алтайской десертной» и Kajaanin Musta-Tamas. Кусты прямостоячие, средней высоты, с длинными и твердыми побегами, которые в первый год уже дадут отличный прирост. Черные, с неким глянцевым блеском ягоды, с приятным кисло-сладким, винным вкусом. Сорт вынослив к антракозу и оидиуму.

Из года в год, огородники и дачники, с переменным успехом, ведут борьбу за урожай с американской мучнистой росой. Единственный способ выйти из нее победителем и, все-таки, остаться с урожаем — высадить на участке именно сорта черной смородины устойчивые к болезням и вредителям. До встречи, друзья!


Вредители и болезни - IRRI Rice Knowledge Bank

Практикуйте тщательную очистку оборудования и поля между сезонами

Болезни могут передаваться между полями или между сезонами, если вы не примете надлежащих мер предосторожности. После сбора урожая обязательно очистите уборочную технику, чтобы предотвратить распространение зараженных растений.

Некоторые болезни могут жить на стерне в межсезонье и поражать здоровые посевы. Как правило, вспашка после уборки урожая удаляет стерню, которая служит оставшейся пищей и укрытием для вредителей, особенно насекомых.В случаях, когда ваше поле было заражено, вы должны удалить всю стерню с предыдущего сезона (см. Раздел о болезнях для более подробной информации).

Очистите насыпи и залатайте все дыры от крыс на насыпях и вокруг поля. Если поблизости есть залежные поля или лесные массивы, вы можете принять меры по борьбе с крысами в сообществе или установить барьеры-ловушки, чтобы крысы не повредили ваш урожай (более подробную информацию см. В разделе о крысах).

Ратун (позволяющий вашему урожаю прорасти и продолжать расти после сбора урожая) не рекомендуется, поскольку болезни и насекомые-хозяева могут переноситься от сезона к сезону.Лучше всего очистить поле от любых культур и оставить его под паром на несколько недель или несколько месяцев перед повторной посадкой.

.

3. Борьба с вредителями и болезнями

3. Борьба с вредителями и болезнями



3.1. Здоровые леса - цель
3.2. Комплексная борьба с вредителями - инструменты

3.1. Здоровые леса - цель

Цель борьбы с вредителями и болезнями в лесах и лесные насаждения должны поддерживать их в здоровом, продуктивном состоянии. Что такое здоровый лес? Концепция здорового леса стала популярной. концепция в середине-конце 1980-х годов.С экономической точки зрения «здоровый» лес можно определить как «лес, в котором вредители и болезни остаются в низкие уровни и не мешают достижению целей управления ». Согласно терминологии, здоровый лес - это «полностью функциональная экосистема; тот, в котором все его частей могут взаимодействовать на взаимовыгодной основе ».

Концепция здорового леса побуждает руководителей лесного хозяйства сосредоточить внимание на лес, а не его вредители и болезни, и учитывает естественные роль насекомых, грибов, огня и других так называемых «повреждающих агентов» и их взаимодействия в динамике леса.В рамках общей политики здоровья лесов защита, вредители и болезни рассматриваются как симптом нездоровой лес, а не как проблема. Это направляет управляющих лесами и лесных специалисты по защите для устранения основных причин появления вредителя или болезни - такие факторы, как затоваривание, чрезмерная зрелость, плохое соответствие участка / вида, чрезмерное количество топлива и однообразные леса с небольшим разнообразием. Стремиться к здоровые леса также включают предупреждение вредителей и болезней на основе исторические записи об их возникновении и знание лесных и климатических условия, способствующие их изобилию.Это дает время для внедрения управления практики, которые сделают эти леса негостеприимными для накопления разрушительных вредители и болезни (Ciesla 1998).

Концепция здорового леса может звучать как идиллический подход борьбе с вредителями и болезнями леса, особенно в случаях, когда интродуцированный вредители наносят обширный ущерб простой экосистеме плантаций в отсутствие в ней обычного комплекса естественных врагов. Но даже самые разрушительные из экзотические вредители и болезни реагируют на условия насаждений и участков, и свидетельства того, что они сосредоточивают свою деятельность на «нездоровых» лесах.А классический пример - это Sirex noctilio на экзотических сосновых плантациях в Южное полушарие. В Новой Зеландии было отмечено, что стрессовые деревья в незащищенные насаждения первыми подверглись нападению этого насекомого. Следовательно, под его действием насаждения были эффективно прорежены (McLean 1998). Истончение сейчас является неотъемлемой частью управления плантациями, которым угрожает S. noctilio в местах, где было завезено это насекомое. В другом примере, когда кипарисовая тля, первоначально идентифицированная как Cinara cupressi , появилась в восточной и южной части Африки наиболее серьезные повреждения были нанесены насаждениям Cupressus lustianica , которые либо перезрелые, либо были созданы на почвах с низким содержанием питательных веществ (Claude and Fanstin 1991, Ciesla et al .1995, Обири 1994).

3.2. Комплексная борьба с вредителями - инструменты


3.2.1. Процесс принятия решения
3.2.2. Процесс действия
3.2.3. Интеграция новых технологии
3.2.4. Комплексная борьба с вредителями системы

Концепция здорового леса дает зонтик или цель для устранения повреждений, вызванных вредителями и болезнями. Комплексная борьба с вредителями (IPM), с другой стороны, предоставляет инструменты для выполнения этой задачи.

Концепция или философия IPM как «рационального» подход к борьбе с вредителями был формализован в 1960-х годах. Защита урожая специалисты узнали о побочных эффектах зависимости от химические пестициды, включая устойчивость к пестицидам, возникновение вторичных вредители, экологический ущерб и опасность для здоровья человека. Это привело к осознание того, что альтернативные подходы, включая культурные, биологические и генетическая тактика, используемая отдельно или в комбинации, также была необходима для обеспечивают длительную и эффективную защиту от вредных насекомых.

В литературе встречается множество определений IPM. Смит et al. (1976) называют IPM « процесс, основанный на экологических принципов и объединяет междисциплинарные методологии в разработке практичные и эффективные стратегии управления агроэкосистемами и защитить здоровье населения и окружающую среду. ”Пиментель (1986) описывает IPM как «метод борьбы с вредителями , который включает разумное использование пестицидные и нехимические технологии - все они основаны на надежных экологические принципы.

IPM можно рассматривать как состоящий из двух основных элементов; а процесс принятия решений и процесс действий. Процесс принятия решения устанавливает основание для любых последующих действий, в том числе бездействия. В программа действий может состоять из одного или нескольких видов экологически, экономически и социально приемлемая тактика, направленная на сокращение популяций вредителей до не повреждающих уровни (Ciesla 1982).

3.2.1. Процесс принятия решения

Процесс принятия решения часто занимает больше всего времени и сложный аспект IPM.Требует внимательного отношения к вредителю, его хозяину, цели управления ресурсами и экологические, экономические и социальные последствия различных доступных тактик. Уровни численности вредителей составляют прогнозируются предполагаемые и ожидаемые потери ресурсов, а также затраты на лечение и его ожидаемые преимущества. Если затраты на лечение превышают убытки, рациональным решением может быть не рассматривать и принимать убытки. Другие вопросы к адрес включает: естественный контроль вступит во владение в течение достаточно короткого времени, чтобы что искусственный контроль будет ненужным; или эффекты предложенных лечение будет настолько неблагоприятным, что перевесит преимущества лечение?

Мониторинг вредителей и болезней леса и их последствий Ущерб - критически важный фактор в процессе принятия решения IPM.Мониторинг вредителей становится сложным процессом, в котором используется множество технологий. Феромоны и другие химические регуляторы часто используются для мониторинга популяции насекомых. уровни. Технологии дистанционного зондирования, такие как аэрофотосъемка, аэрофотосъемка фотография и видео с воздуха используются для картирования и оценки ущерба, нанесенного лесам. Географические информационные системы (ГИС) могут использоваться для определения местоположения затронутые районы с ключевыми ценностями ресурсов, особенностями местности, земельными владениями и экологически чувствительные районы.Математические модели могут предсказать результат ущерб, причиненный определенными уровнями численности вредителей и их последствия. В некоторых случаи, вредители, рост и урожайность, а также экономические модели связаны для составления прогнозов воздействия вредителей и болезней. Методы визуализации данных могут отображать ожидаемые результаты альтернативной тактики действий.

3.2.2. Процесс действия


3.2.2.1. Профилактика
3.2.2.2. Подавление

Программы действий IPM состоят из двух общих стратегий: предупреждение или прямой контроль (подавление).Конкретная тактика борьбы с вредителями существуют под каждой из этих стратегий.

3.2.2.1. Профилактика

Профилактика состоит из тактик, направленных либо на уменьшение вероятность появления вредителя или болезни или создания окружающей среды условия неблагоприятные для его накопления в разрушительных количествах. Нормативный, культурные или генетические тактики являются примерами стратегий предотвращения.

Регулирующая тактика предназначена для предотвращения внедрения экзотических вредителей и болезней, а также для предотвращения их распространения.Примеры включать досмотр изделий из древесины и деревянных контейнеров в портах въезда в перехватить виды вредных организмов, провести анализ фитосанитарного риска при заключении новых торговых соглашений создаются и устанавливаются карантинные зоны при появлении первых видов вредителей. обнаружен в новом месте.

Культурная тактика предназначена для создания условий негостеприимен для развития вредоносного количества вредителей и болезней. К ним относятся соответствующие виды деревьев, выбранные для посадки, и подходящие для выращивания участки, контролирующие зарыбление во время промежуточных сборов урожая для поддержания роста деревьев и своевременная уборка плантаций по достижении ими зрелости.Резкое, но иногда необходимый культурный подход - просто исключить древесную породу из программа плантации из-за его высокой восприимчивости к определенным вредителям и болезни. Примером может служить политика Кении по прекращению посадки Cupressus macrocarpa , вызываемый стеблевым язвенным грибком, Monochaetia unicornis и P. radiata из-за его восприимчивости к Sphaeropsis sapinea (Одера и Арап Санг, 1975, 1980).

Генетическая тактика использует разновидности растений-хозяев, которые либо более устойчивы к повреждению, либо менее приемлемы для вредителей. Идентификация и тестирование сортов Leucaena leucocephala и гибридов с другими виды Leucaena на устойчивость или толерантность к листоборозу , Heteropsylla cubana , было основным направлением расследования после этого интродукция насекомых в Азиатско-Тихоокеанский регион (Banpot Napompeth 1994).На юго-востоке США скрининг и выращивание саженцев сосны. устойчивость к веретенообразной ржавчине является неотъемлемой частью борьбы с этим заболеванием (Манион, 1991). Программы разведения деревьев в Бразилии направлены на борьбу с сопротивлением canker Cryphonectria cubensis на эвкалиптах и ​​разведение P. radiata в Новой Зеландии включает рейтинг устойчивости к игольчатому грибку. Dothistroma pini (McLean 1998).

3.2.2.2.Подавление

Тактика, направленная против вредителя или болезни, упоминается как тактика прямого контроля или подавления. Примеры включают различные типы биологические, механические или химические методы.

Биологический контроль предполагает использование естественных врагов вредителей или болезней, чтобы держать их численность под контролем. Классический биологический контроль, a техника, широко применяемая в сельском хозяйстве, предполагает ввоз натуральных враги, чтобы помочь контролировать экзотических вредителей. В Колумбии используется геометрия Oxydia. trychiata , местный вид, нападающий на сосны и кипарисы, был успешно контролируется интродукцией и выпуском яичного паразитоида Telenomus alsophilae (Bustillo, Drooz, 1977).В другом успешном пример классического биологического контроля, выпуск паразитоида, Pauesia bicolor , в результате обрушения тли, Cinara cronartii , a Североамериканский вид, случайно занесенный в сосновые плантации на юге Африка (Кфир и др. 1985, Миллс 1990). В Чили современные массовые предприятия лесной промышленности созданы для производства паразитоид сосновой моли обыкновенной, Orgilis obscurator .Один такой лаборатория Controladora de Plagas Forestales была основана в 1992 году. В 1996 году на этом предприятии было произведено 1,2 миллиона паразитирующих личинок и 22 600 взрослых особей. самки паразитоидов для выпуска в поля (Controladora de Plagas Forestales 1997).

Ключевой проблемой биологического контроля является возможность того, что введенный естественный враг может также атаковать безобидных или полезных насекомых в экосистеме. Поэтому необходимо тщательно оценить кандидата. видов до выпуска, чтобы гарантировать их относительную специфичность к хозяину.Другая беспокойство вызывает опасность случайного занесения гиперпаразитов, естественных врагов агентов биологической борьбы, которые в конечном итоге могут повлиять на эффективность агента. Например, колонии хищника leaucana psyllid Olla v-nigrum , выпущенный на острове Реюньон в Индийском океане, были впоследствии обнаружен зараженный тремя видами гиперпарситов (Quilici et al. 1995). Это может серьезно повлиять на способность этого хищника функционируют как эффективный агент биоконтроля.

Аугментативный биологический контроль - это процесс, предназначенный для повысить эффективность естественных врагов уже на месте. Массовый выпуск Trichogramma dendrolimi , аборигенный яичный паразитоид дефолиатора Dendrolimus punctatus на сосновых плантациях в Китае является примером этого. тактика (Ян и Лю 1992). Еще одна тактика биологического контроля - это использование биологические инсектициды, такие как бактериальный агент Bacillus thuringiensis (Bt), вирусы ядерного полиэдроза или грибковые препараты для контролировать насекомых.Bt широко используется для борьбы с чешуекрылыми дефолиаторами в как естественные, так и плантационные леса. В Китае и Вьетнаме грибок, Beauvaria bassiana , используется для борьбы с гусеницей сосны, Dendolimus punctatus (Анон 1993).

Механическая тактика включает удаление и разрушение или быстрое удаление зараженных или зараженных деревьев с целью уничтожения вредителя. Примеры включают вырубку и сжигание деревьев, зараженных короедами или быстрым утилизация зараженных деревьев и уничтожение зараженной коры на лесопилке.когда сосновая шерстистая тля, Pineus borneri , была впервые обнаружена в Кении, Первоначальным ответом было уничтожение зараженных сосен. Это насекомое легко продолжали, однако, воздушные потоки, и вскоре стало ясно, что заражение распространились далеко за пределы обозначенного района, где уничтожались деревья (Owour 1991).

Использование химических пестицидов, наносимых с земли или низколетящие самолеты по-прежнему считаются неотъемлемой частью IPM.Однако эти материалы используются более экономно, применяются по сниженным ценам. интервалы и с большей точностью. В IPM часто используются химические пестициды. считается тактикой последней инстанции.

3.2.3. Интеграция новых технологии

Важной частью IPM является то, что независимо от того, насколько продвинуты, сложная или эффективная система IPM для конкретного вредителя или комплекса вредителей может быть, всегда есть место для внедрения новых технологий. Эти могут включать более точный мониторинг вредителей, прогноз новых методов борьбы с вредителями тактика и более эффективные методы лечения с меньшим количеством нежелательных сторон эффекты.

3.2.4. Комплексная борьба с вредителями системы

Системы IPM состоят из комбинации принятия решений и инструменты борьбы с вредителями, направленные против вредителя или комплекса вредителей, и находятся в различных этапы развития. Примером развивающейся системы IPM является подход взят, чтобы управлять европейской древесной осой, Sirex noctilio , в сосне плантации на юге Бразилии. Раннее обнаружение этого насекомого совершено. путем травления подавленных деревьев на плантациях гербицидом, процедура, которая привлекает нападающих ос.Заражение лечат путем инокуляции паразитическая нематода, Daladenus siricidola , которая делает древесину самок осы, неспособные производить яйца, или прореживание плантаций для сокращения поголовья и поддерживать жизнеспособность деревьев (Иеде и Цесла, 1993). Технологии оценки повреждений такие как аэрофотоснимок и аэрофотоснимки (Disperati et al .1998, Ciesla et al. 1999) в настоящее время проходят оценку. Спутник Landsat изображения тестируются, чтобы определить их способность отображать местоположение небольших, непромышленные частные сосновые плантации, которые могут служить резервуарами для популяции этого вредного насекомого.Введение дополнительных паразитарных насекомые - еще одна потенциальная тактика борьбы с этим насекомым (Iede et al. 1998).


.

Устойчивые решения для болезней и вредителей сельскохозяйственных культур

От пятен на листьях до увядания, язвы и влажной гнили. Бактериальные заболевания встречаются практически у всех сельскохозяйственных и садовых культур. Симптомы могут - в зависимости от культуры и патогена - варьироваться от пятен на листьях до увядания, язвы и влажной гнили. Многие из этих заболеваний вызывают серьезные проблемы, такие как черная ножка у картофеля и бактериальный рак у помидоров. Однако продукты для борьбы с бактериальными заболеваниями растений практически отсутствуют.Наши исследования сосредоточены на разработке диагностических инструментов, основанных на молекулярных и микробных методах, для предотвращения вспышек заболеваний.

Мы также проводим исследования того, как бактерия заражает растение, размножается в урожае и впоследствии распространяется, например, через посадочный материал, насекомых и через аэрозоли. В наших исследованиях мы используем бактерии с зеленой флуоресцентной меткой. Наконец, проводится исследование возможности борьбы с возбудителем болезни с помощью бактериофагов и антагонистов.

Проектов:

Хотите узнать больше о бактериях? Задайте вопрос нашим специалистам

.

Мутагенез в селекции растений на устойчивость к болезням и вредителям

Обычно используемые методы улучшения элитных сортов на устойчивость к болезням и вредителям сочетают в себе традиционные методы селекции (гибридизация, селекция и интродукция), альтернативные методы (культура ткани) и мутагенез с использованием прямой и обратной генетики техники (рисунок 2). Внедрение мутаций для улучшения сельскохозяйственных культур называется мутационной селекцией. Для идентификации генов и их функций используются два основных подхода: прямые и обратные генетические методы.Термин «прямая генетика» используется для идентификации (клонирования) гена, а термин «обратная генетика» используется для выявления функции гена путем анализа фенотипических эффектов гена с известной последовательностью. С созданием отдела сельского хозяйства и биотехнологии в Международном агентстве по атомной энергии (МАГАТЭ) и Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций было выпущено более 2000 разновидностей, полученных либо от прямого мутанта, либо от скрещивания между мутантами (Ahloowalia et al., 2004). Большинство этих сортов улучшено для увеличения урожайности и улучшения качества (улучшенное качество обработки, повышенная устойчивость к стрессу ,...). Улучшенные характеристики были выпущены у более чем 175 сортов и видов растений.

3.1. Классическая селекция

Самый эффективный способ предотвратить вспышку болезни - это выращивание устойчивых сортов. Переносу генов с помощью обычного процесса переноса может препятствовать эффект вертифолии, который относится к потере горизонтальной устойчивости во время селекции на вертикальную устойчивость (Van der Plank, 1963). Частой проблемой, связанной с генами R , является их краткосрочная эффективность.Устойчивость к болезням генетически однородных линий с единственным источником устойчивости часто оказывается побежденной новыми расами патогенов при широкомасштабном и долгосрочном культивировании. Так было с рисом, несущим только ген Xa4 против бактериального ожога в нескольких странах Азии (обзор в Kameswara Rao et al., 2002). Посев смеси различных сортов снизит заболеваемость, но интенсивная механизация растениеводства и современные рынки требуют однородных культур.

3.1.1. Клонирование на основе карты

Клонирование на основе карты - это подход для идентификации гена R и определения последовательности гена с использованием молекулярных маркеров. Мы различаем два разных типа картирования: i) генетическое картирование, основанное на классических методах с использованием родословной или селекции рекомбинантных фенотипов, и ii) физическое картирование, основанное на использовании биотехнологических методов (генетический фингерпринтинг) для определения порядка и интервалов между маркерами или генами. . Карта сцепления - это генетическая карта, представляющая гены в порядке происхождения и расстоянии между ними в сантиморганах (сМ).Картирование локусов количественных признаков (QTL) - эффективный подход для изучения устойчивости растений к болезням. Первым шагом клонирования на основе карт является размещение молекулярных маркеров, которые лежат рядом с интересующим геном и совместно сегрегируют с предлагаемым геном без рекомбинации. Было показано, что устойчивость к нематодам соевых бобов, устойчивость к взрывам риса и устойчивость к черной плесени у томатов, серая пятнистость листьев и обычная ржавчина у кукурузы находятся под контролем QTL (Wang et al., 1994, Robert et al., 2001; Concibido и другие., 2004; Danson et al., 2008). Второй шаг - клонировать ген путем обхода хромосом и секвенирования гена. Определение QTL важно для изучения эпистатических взаимодействий и расовой специфики. Более 35 QTL в рисе были обнаружены около R генов устойчивости к взрыву (Ballini et al., 2008; Fukuoka & Okuno, 1997; Tabien et al., 2000, 2002). Идентификация маркеров, связанных с QTL, облегчает нацеливание на рецессивные аллели, которые могут быть замаскированы эпистазом в конкретной среде (Joshi & Nayak, 2010).

Рисунок 2.

Схематическое изображение наиболее часто используемых методов селекции сельскохозяйственных культур на устойчивость к вредителям и болезням

3.1.2. Пирамидирование генов R с помощью селекции с помощью маркеров (MAS)

Чтобы избежать нарушения устойчивости, обусловленной одним геном R , альтернативой является пирамидирование нескольких генов R в генетически однородных линиях. Идея пирамидирования генов R в сельскохозяйственных культурах заключается в создании достаточно больших пулов генов R , которые соответствуют всем генам авирулентности в популяциях патогенов в определенных регионах.Вероятность того, что возбудитель нарушит устойчивость к двум и более генам, намного ниже, чем к одному гену. Преимуществами пирамидирования генов в одном генотипе являются: i) более эффективный контроль насекомых, устойчивых к одному токсину, который может контролироваться вторым токсином, ii) меньшая вероятность развития устойчивости к двум независимым воздействиям посредством выбора одного токсина, и iii) единственный эффектор не может нарушить устойчивость к связыванию с иммунологически разными мишенями (Gahan et al. 2005). Проблема введения нескольких генов путем классической селекции заключается в передаче нежелательных признаков, которые необходимо удалить путем обратного скрещивания.Пирамидирование генов с помощью классической селекции также затруднено из-за доминирования и эпистатических эффектов (Singh et al., 2001), но идентификация молекулярных маркеров, связанных с генами или локусами устойчивости, облегчает идентификацию желаемых растений. Отбор желаемого фенотипа с помощью молекулярных маркеров называется отбором с помощью маркеров (MAS). Пирамидирование генов на основе MAS представляет собой аналогичный подход к классической селекции, но требует меньше времени и основывается на использовании молекулярных маркеров, ускоряющих процедуры отбора.Используя маркеры сайтов, меченных последовательностью (STS), пирамидирование генов на основе MAS и процедуры обратного скрещивания с помощью маркеров, несколько генов были успешно перенесены в элитные сорта риса (Huang et al. 1997; Singh et al. 2001). У мягкой пшеницы три гена устойчивости к листовой ржавчине Lr41 , Lr42 , Lr43 также были успешно пирамидированы (Cox et al. 1993).

3.2. Мутагенез

Обнаружение мутаций, индуцирующих рентгеновское излучение, у Drosophila melanogaster представляет собой начало размножения мутаций у растений.Термин «мутагенез» применяется к методам, используемым для индукции случайных или сайт-направленных мутаций в ДНК растений с целью создания новых ценных признаков у хорошо адаптированных сортов. Согласно базе данных ФАО / МАГАТЭ существует 320 сортов с повышенной устойчивостью к болезням с использованием мутагенных агентов, которые были получены в виде прямого мутанта или получены в результате гибридизации с мутантом или от потомства (например, путем самооплодотворения). Индуцированные мутации использовались для улучшения экономически важных культур, таких как пшеница, ячмень, рис, хлопок, арахис, банан и т. Д.Повышена устойчивость товарных культур к болезням и вредителям, в основном, у зерновых (рис, ячмень, кукуруза, пшеница) и бобовых (фасоль, зеленый горошек).

Спонтанные мутации происходят с низкой частотой, одна на миллион на ген. Если для получения устойчивого фенотипа необходимы две независимые мутации в рецессивных аллелях, частота снижается до 10 -18 на нуклеотид (Gressel & Levy, 2006). Мутагенез используется для ускорения спонтанных мутаций в управляемой эволюции. С помощью химического мутагена (EMS) в Arabidopsis было зарегистрировано около десяти мутаций на ген среди 192 генов в 3000 M 2 исследованных растениях (Greene et al., 2003) в среднем 720 мутаций в одном растении M 2 (Till et al., 2003). Для повышения устойчивости к болезням индукция спонтанных мутаций применяется с помощью различных подходов к мутагенезу: индуцированного вирусом сайленсинга генов, РНК-опосредованной интерференции, инсерционного мутагенеза, опосредованного Agrobacterium , радиационного и химического мутагенеза, а также с помощью комбинированных подходов, таких как локальное нацеливание, индуцированное. Поражения в геноме (ТИЛЛИНГ). Для идентификации мутантов в течение многих лет были разработаны различные методы, которые включают: i) методы плавления с высоким разрешением (HRM), ii) тест усечения белка, который выявляет мутанты по терминации трансляции мРНК, iii) однонитевой конформационный полиморфизм ( SSCP) для обнаружения мутаций сдвига рамки считывания, бессмысленных и миссенс-мутаций, iv) Саузерн-гибридизация для обнаружения больших мутаций (делеции, вставки, перестройки), v) денатурирующий градиентный гель-электрофорез (DGGE), vi) ДНК-микрочип, vii) одиночный и многопараллельный Секвенирование ДНК, viii) TILLING для обнаружения мутаций в больших богатых экзонами ампликонах и ix) метод обнаружения на основе ПЦР.Новые подходы к секвенированию, основанные на последовательностях-кандидатах в ампликоны в множественных параллельных реакциях, в настоящее время чаще всего используются в геномном анализе экспрессии генов и способов регуляции, включая создание генетических карт. Машины нового поколения (Illumina Genome Analyzer, ABI SOLiD, Roche 454) способны производить миллионы последовательностей ДНК за один прогон. Преимущество мультипараллельного секвенирования с использованием стратегии объединения заключается в выявлении редких мутаций, которые можно отличить от фоновых ошибок секвенирования.

3.2.1. Вызванный мутагенез химическими или физическими мутагенами

Большинство мутагенных популяций образуются при обработке семян радиацией или химическими мутагенами. Физические мутагены - это рентгеновские лучи, гамма-лучи, альфа-частицы, УФ и радиоактивный распад. Облучение обычно вызывает большие мутации (крупномасштабные делеции ДНК), тогда как химические мутагены обычно вызывают точечные мутации. Быстрые нейтроны - это тепловые нейтроны высокой энергии, образующиеся при делении ядер. Они вызывают широкий спектр делеций и хромосомных изменений и часто сопровождаются гамма-излучением.Основным методом бомбардировки быстрыми нейтронами является Delete-a-gene, система генов нокаута для растений (Li et al., 2002; Li & Zhang, 2002; Rogers et al., 2009). Delete-a-gene объединяет облучение семян быстрыми нейтронами и идентификацию мутантов с помощью ПЦР с использованием двух специфических праймеров для целевого локуса и сокращенного времени удлинения ПЦР для подавления амплификации гена дикого типа. Delete-a-gene используется как альтернативный метод инсерционным методам в случаях, когда у нас нет хорошо охарактеризованных транспозонов или когда гены помещены в тандемную дупликацию, и мы не можем инактивировать их одновременно, чтобы наблюдать мутантный фенотип (Li et al. al.2002). Его можно применять ко всем растениям, так как не требуется трансформации и культивирования тканей. Ионы углерода с высокой линейной передачей энергии (LET) оказались очень успешными для индукции замен оснований или небольших делеций / вставок в Arabidopsis , что может быть определено с помощью системы обнаружения однонуклеотидного полиморфизма (SNP), что полезно для прямой генетики. и селекция растений (Kazama et al., 2011).

Мутации, индуцированные химическими мутагенами, являются точечными мутациями и менее опасны (не смертельны), чем большие перегруппировки.. Преимущество химического мутагенеза состоит в том, что он может обеспечить потерю или усиление функции генов. Существуют различные химические мутагены, используемые для создания изменчивости, такие как азид натрия, этилметансульфонат (EMS), метилметансульфонат (MMS), фтороводород (HF), диэтилсульфат, гидроксиламин и N-метил-N-нитрозомочевина (MNU). Наиболее часто используемый мутаген для создания популяций TILLING кукурузы, риса, Brassica sp., Гороха, ячменя, пшеницы, сои и огурцов - это этилметансульфонат (EMS) (обзор в Kurowska et al.2011).

Индуцированный мутагенез с помощью химических или радиационных мутагенов имеет преимущества по сравнению с методами инсерции, поскольку мутагены вносят случайные изменения во всем геноме и могут вызывать множество мутаций в пределах одного растения. По сравнению с другими методами, он применим ко всем культурам и не требует установления видоспецифичных протоколов трансформации и восстановления.

3.2.2. Трансформация, опосредованная Agrobacterium

Технологии трансформации растений используют физическое включение чужеродной ДНК в геном хозяина с помощью различных подходов, прямо или косвенно.Непрямые методы включают трансформации с использованием Agrobacteria tumefaciens или Agrobacteria rhizogenes , в то время как прямые подходы включают трансформацию протопластов и бомбардировку биолистными или микрочастицами. Инсерционный мутагенез, опосредованный Agrobacterium , основан на естественном процессе переноса Т-ДНК в виде короткого сегмента плазмиды Agrobacterium в геном растения при заражении Agrobacterium . Основными трансгенными культурами, улучшенными с точки зрения устойчивости к болезням и вредителям, являются соя, кукуруза, рапс, хлопок, пшеница, картофель и рис (GMO Compass, 2012).Большинство трансгенных исследований было сосредоточено на устойчивости к вирусам. В прошлом считалось, что однодольные растения не поддаются трансформации, опосредованной Agrobacterium , а являются успешной трансформацией пшеницы (Cheng et al., 1997), кукурузы (Ishida et al. 1996) и ячменя (Tingay et al., 1997 г.). Тем не менее, эффективность трансформации в однодольных до сих пор остается неудовлетворительной. Agrobacterium -опосредованная трансформация - это быстрый и эффективный метод введения генетического материала в клетку-хозяин, который предпочтительнее многих других методов инсерции, поскольку он вводит отдельные копии генной конструкции с использованием высокоэффективных векторов, которые усиливают экспрессию гена вирулентности.Однако некоторые культуры проявляют гиперчувствительность во время инокуляции. Альтернативные методы трансформации, исключающие этапы культивирования тканей, называются трансформацией in planta , что позволяет обойти ограничения трансформации в некоторых однодольных. При трансформации planta трансгены доставляются в апикальную меристему дифференцированного зародыша семян в форме голой ДНК или из Agrobacterium . Трансген вводят в ткань цветков растения с помощью безыгольного инъекционного устройства.После трансформации ткани ее удаляют с растения и отдельно регенерируют in vitro . Он успешно применяется для выращивания шелковицы, хлопка, сои и риса (обзор в Keshamma, 2008).

При секвенировании геномов растений, таких как Arabidopsis , рис и тополь, было идентифицировано много генов, но их функция и локализация должны быть подтверждены экспериментально in vivo . Модифицированная версия трансформации на основе Agrobacterium представляет собой быструю агроопосредованную трансформацию проростков (FAST).Он предлагает анализ временной трансформации, который может занять неделю, начиная с посева семян и заканчивая анализом белков (Li et al. 2009). Преимущества этих методов заключаются не только в экономии времени, но и в минимальной обработке саженцев, высокой эффективности трансформации и большом потенциале для автоматизированного высокопроизводительного анализа. Эта система была применена в Arabidopsis для исследования биохимической активности генного продукта; это локализация, а также белок-белковые взаимодействия. Ограничения заключаются в отсутствии экспрессии в различных тканях и необходимости в биологически совместимых видах.Это может быть бесполезно для изучения функциональности гена устойчивости к болезням, поскольку совместное культивирование с Agrobacterium может индуцировать защиту хозяина от устойчивости к болезням. О некротических реакциях сообщалось у нескольких культур. Защитная реакция в винограде запускалась повышенным уровнем ауксина, продуцируемого Т-ДНК дикого типа (Deng et al. 1995), в то время как у томатов реакция устойчивости вызывалась флагеллином (Felix et al. 1999).

3.2.3. Инсерционный мутагенез с использованием транспозона

Мутагенез транспозона используется, когда растения не чувствительны к трансформации, опосредованной Agrobacterium .Транспозоны - это мобильные элементы, которые могут перемещаться внутри генома и существуют в нескольких копиях в геноме дикого типа. Чтобы отличить новые события вставки от транспозона дикого типа, в конструкцию транспозона вводят чужеродные последовательности. Альтернативно транспозон переносится между разными видами. По сравнению с инсерционным мутагенезом Т-ДНК, вставка транспозона более нестабильна, поэтому разрабатываются разные системы для создания более стабильных вставок транспозона (Twyman and Kohli, 2003).Наиболее распространена двухкомпонентная транспозонная система. Один компонент состоит из мобильного элемента активатора (Ac), который включает собственную транспозазу для подвижности в геноме, а второй компонент не имеет гена транспозазы, называемого элементом диссоциации (Ds). Для включения в клетку-хозяина необходимы оба компонента, но элемент Ac может быть удален путем дальнейшего скрещивания, чтобы заблокировать перемещение элемента Ds. Мечение транспозоном - это метод клонирования генов, функция которого неизвестна.Первым шагом является выявление мутантных растений с измененным фенотипом по определенному признаку из-за вставки транспозона, усечения и инактивации гена. Затем из отобранных мутантов генерируют геномную библиотеку и проверяют на наличие мобильного элемента. Любой клон, содержащий элемент, также будет содержать мутированный ген, соседний с транспозоном, который может быть дополнительно секвенирован и проанализирован. Путем маркировки транспозонов были выделены первые клонированные гены R из кукурузы, ген Hm1 , который придает устойчивость к грибковому патогену Cochliobolus carbonum (Johal & Briggs, 1992), Cf-9 ген из томата против гриба Cladosporium (Джонс и др., 1994) и ген N из табака, придающий устойчивость к вирусу табачной мозаики (TMV) (Dinesh-Kumar et al., 1995). Нацеленная маркировка транспозонов - это выбор, когда мы нацелены на один ген, в то время как для выделения группы генов альтернативой является модифицированный метод, не нацеленная маркировка транспозонов (Gierl & Saedler, 1992).

3.2.4. Инсерционный мутагенез с использованием молчания РНКи

Явление молчания РНК было обнаружено как побочный эффект во время трансформации растений, при которой трансген и гомологичный эндоген подавлялись после успешной трансформации.Молчание РНК - это естественный механизм регуляции дикого гена R , который может быть использован в молекулярной селекции. Этот регуляторный механизм обеспечивает системы защиты, разрушая чужеродные нуклеиновые кислоты различной природы. В Arabidopsis локус RPP5 содержит структурно неродственные гены, объединяющие ген RPP4 , который придает устойчивость к ложной мучнистой росе Peronspora parasitica и ген SNC1 против нескольких патогенов (van der Biezen et al., 2002). Малые РНК генерируются из локуса RPP5 , который может быть градиентной формой для генерации двухцепочечных малых РНК, участвующих в молчании РНК (Nakano et al. 2006; Kasschau et al., 2007). Было показано, что молчание РНК может снизить затраты на пригодность для экспрессии нескольких генов R в отсутствие патогена и дает возможность выражать устойчивость широкого спектра (Eckardt, 2007). Недостатком использования сайленсинга РНК является то, что он имеет очень переменный успех для разных культур и требует много времени из-за конструирования вектора и трансформации растения.Одним из первых коммерческих результатов использования сайленсинга РНК была трансгенная папайя с устойчивостью к вирусу кольцевой пятнистости папайи (Fuchs and Gonsalves, 2007). Уничтожение РНК вирусов также может быть достигнуто с помощью искусственных коротких РНК, называемых миРНК. Помимо придания устойчивости к вирусам, miRNA имеет более широкое применение для устойчивости к другим патогенам. Подавление РНК индуцировали в растениях табака, трансформированных конструкциями против гена узловатой нематоды, которые проявляли эффективную устойчивость (Fairbairn et al., 2007). Баум и др. (2007) идентифицировали 14 генов у личинок корневых червей западной кукурузы, которые разрушаются дцРНК. Трансформация кукурузы генами дцРНК давала защиту, аналогичную трансгену Bacillus thuringiensis . Примером миРНК, способствующей устойчивости бактерий, является миРНК из Arabidopsis против P. syringae (Navarro et al., 2006). Также было показано, что молчание гена Arabidopsis участвует в специфической устойчивости к грибам рода Verticillium (Ellendorff et al., 2009).

3.2.5. Индуцированное вирусом подавление гена (VIGS)

Индуцированное вирусом подавление гена основано на клонировании кДНК гена растения длиной 200–1300 п.н. в РНК вируса и включении ее в геном растения посредством трансформации, опосредованной Agrobacterium . Это применимо для однодольных и двудольных видов. Преимущество состоит в том, что несколько генов-гомологов являются мишенями для одной конструкции, но фенотип является временным и мутации не наследуются.

У растений проявление пути называется посттранскрипционным подавлением генов (VIGS).VIGS использовали для выявления генов табака, участвующих в опосредованном геном N пути защиты, придающей устойчивость к вирусу табачной мозаики (TMV). Было установлено, что три гена Rar1 , EDS1 и NPR1 / NIM1 играют важную роль в сигнальном пути против ВТМ, поскольку инфицирование ВТМ происходит в присутствии гена N , если эти гены подавлены (Liu et al. др., 2004). В Arabidopsis гены сайленсинга rar1 , hsp90 и ndr1 при функциональном анализе RPS2-зависимой устойчивости продемонстрировали свое участие в выражении устойчивости к болезням, вызванным P.syringae (Cai et al., 2006 ). Используя VIGS , , роль Hsp90 была доказана в I-2 -опосредованном пути устойчивости против грибка Fusarium oxysporum у томатов (de la Fuente van Bentem et al., 2005) и Mla13 -опосредованной устойчивости против гриб Blumeria graminis в ячмене (Hein et al., 2005). Хотя VIGS использовался для важных выводов, основным недостатком является невозможность использования векторов в определенных разновидностях из-за естественной устойчивости к этим векторам.

3.2.6. Нацеливание на индуцированные локальные поражения в геноме

Нацеливание на индуцированные локальные поражения в геноме (TILLING) было разработано в качестве альтернативы инсерционному мутагенезу. Стратегия была описана McCallum et al. (2000), который описывает три основных этапа: i) обработка семян мутагеном и развитие поколения M 1 и M 2 и создание пулов ДНК растений M2, ii) обнаружение мутаций (ПЦР-амплификация специфических фрагментов. , образование гетеродуплекса и идентификация гетеродуплекса с помощью DHPLC, расщепление специфическими эндонуклеазами, высокопроизводительное секвенирование, идентификация мутантных растений и определение мутаций) и iii) анализ мутантного фенотипа (Kurowska et al., 2011). TILLING - это нетрансгенная стратегия, обеспечивающая широкий спектр мутаций (точечные мутации, небольшие вставки, усечения и делеции), которые можно применять, когда известна последовательность гена и разработана методология обнаружения SNP (Colbert et al. , 2001). Преимущества TILLING перед вставками T-ДНК заключаются в меньшей популяции, необходимой для насыщающего мутагенеза (5000 M 1 растений для TILLING по сравнению с 360 000 M 1 растений для мутагенеза T-ДНК) из-за более высокой частоты мутаций (Østergaard & Yanofsky , 2004; Алонсо и Эккер, 2006).Этот метод обеспечивает аллельные серии мутантов, включая нокауты. Нет необходимости иметь полностью секвенированный геном изучаемого вида, последовательности могут быть извлечены из баз генов (GenBank), а гомологи идентифицированы с помощью поиска BLAST. Тем не менее, поиск эволюционно далеких видов следует проводить по аминокислотным, а не нуклеотидным запросам. Биоинформатический анализ необходим на всех этапах стратегии TILLING, от определения гена до определения влияния аллеля на функцию белка (Kurowska et al.2011). TILLING используется в основном для фундаментальных исследований, потенциал для коммерческих целей еще не установлен.

С момента изобретения метода было разработано множество модификаций, таких как Eco-TILLING (Comai et al., 2004) и индивидуальная обработка почвы (iTILLING) (Bush & Krysan, 2010). Разница между Tilling и iTILLING заключается в том, что в Tilling ДНК опрашивается из растений M 2 , в то время как в iTILLING ДНК выделяется из объединенных семян, собранных в больших количествах растений M 1 , что дешевле и требует меньше времени.В iTILLING обнаружение мутаций основано на анализе кривой плавления с высоким разрешением продуктов ПЦР для выявления представляющих интерес мутаций. Eco-TILLING - эффективный метод каталогизации природных полиморфизмов (SNP, небольшие вставки и делеции) в диких популяциях. Это рентабельно, потому что секвенируется только одна особь на гаплотип, и он применим ко всем видам. Eco-TILLING используется для идентификации генов устойчивости к новым болезням и для выявления вариаций генов устойчивости к болезням.Аллельные варианты генов eIF4E и eIF (iso) 4E у видов Capsicum , которые участвуют в элиминации РНК-вирусов, были идентифицированы как ценный источник устойчивости к РНК-вирусам (Ibiza & Nuez, 2010). С помощью Eco-TILLING были исследованы различные варианты аллелей ячменя по генам Mlo и mla , которые участвуют в устойчивости к мучнистой росе (Mejlhede et al., 2006). Ген устойчивости к мучнистой росе mlo представляет собой ген с единственной копией, который кодирует белок, участвующий в процессе клеточной стенки.С помощью EcoTILLING удалось идентифицировать 11 mlo мутантов. Область Mla объединяет несколько классов генов с защитными ответами. Более 20 аллелей локуса Mla были идентифицированы из дикого ячменя в Израиле (Jahoor & Fischbeck 1987 и 1993, Kintzios et al., 1995).

3.2.7. ПЦР, подверженная ошибкам

ПЦР, подверженная ошибкам - это метод создания мутантов для анализа взаимосвязи между последовательностью гена, структурой и функцией белка (Pritchar et al.2005). Он использует несовершенную ПЦР, чтобы увеличить естественную частоту ошибок полимеразы, чтобы произвести полезные мутации в направленном эволюционном эксперименте. Несовершенные условия реакции ПЦР снижают способность полимеразы Taq генерировать рандомизированные нуклеотидные последовательности, что называется перетасовкой генов. Этот метод был использован для изучения белкового взаимодействия ассоциации RIN4 и RPS2 у Arabidopsis , придающего устойчивость P. syringae (Day et al., (2005). Ассоциация RIN4 и RPS2 была ранее подтверждена в planta (Axtell & Стаскавич, 2003).Day et al. (2005) идентифицировали две отдельные области в белке RIN4 как ключевые детерминанты для регуляции RPS2 у Arabidopsis .

3.2.8. Альтернативные методы

Существуют также нетрадиционные способы получения мутантов. Культуру тканей растений можно использовать в качестве источника для создания изменчивости регенерантов, называемой сомаклональной изменчивостью. Он может иметь генетическую или эпигенетическую природу. Генетическая изменчивость вызвана мутациями или другими изменениями в ДНК (изменения плоидности, структурные изменения ДНК, активация транспозона и перестройка химеры) и передается по наследству, тогда как эпигенетическая изменчивость вызвана временными фенотипическими изменениями (омоложением).Семь сортов пшеницы, обладающих некоторой степенью устойчивости к Bipolaris sorokiniana , Magnaporthe grisea или Xanthomonas campestris pv. undulosa (Xcu) обеспечивает сомаклональные вариации устойчивости к болезням (Mehta & Angra, 2000). Стабильность сомаклональных вариантов необходимо исследовать на протяжении нескольких поколений, чтобы отличить их от эпигенетических изменений, что является причиной меньшей полезности.

.

Смотрите также

НАС УЖЕ 77 321

Подпишись на обновления сайта! Получай статьи на почту: