Молекулярные подходы для исследования роли комбинативной изменчивости и дивергенции популяций в микроэволюции фитопатогенных грибов

1Малеева ю.В.,2Сколотнева е.С.,2Лекомцева с.Н.

1Биологический факультет мгу, кафедра молекулярной биологии, Москва 119992, Россия

1Биологический факультет мгу, кафедра микологии и альгологии, Москва 119992, Россия

e-mail: [e-mail]

Анализ динамики молекулярного полиморфизма (например, RAPD, ITS, IGS, mtDNA RFLP, а также белковые маркеры - фосфоглюкоизомераза, пептидаза и малатдегидрогеназа) в комплексе с физиологическими характеристиками в популяциях фитопатогенных грибов позволяет выявлять характер и определять направление микроэволюционных процессов у этих паразитов, характеризующихся слабой внутривидовой изменчивостью по морфологическим признакам.

В качестве модельных объектов использовали системы «паразит-хозяин» на примере оомицета Phytophthora infestans(Mont.) de Bary, у которого половая и бесполая стадии проходят как на картофеле, так и на томатах, а также базидиомицетаPuccinia graminisPers., половая стадия которого проходит на барбарисе, а бесполая – на культурных и диких злаках. Зимуют эти фитопатогены как в виде толстостенных покоящихся спор, так и в виде мицелия в клубнях картофеля (P. infestans) и дикорастущих злаках (P. graminis). Многолетние системы мониторинга, существующие в разных странах, позволяют проводить сравнительный анализ данных из разных регионов.

Наши данные по RAPD (Малеева и др. 2000) и mtDNA RFLP анализу, фосфоглюкоизомеразе и пептидазе (Малеева и др. 1999) позволили зафиксировать перестройку популяций возбудителя фитофтороза на территории России в 90-е годы, когда «старый» агамный штамм с IbгаплотипомmtDNAстал вытесняться «новыми» сIaиIIaгаплотипами. Причем, хотя выборки с томатов и картофеля отличались по частотам генотипов и корреляции признаков, показано существование смешанной части популяции, достаточно хорошо адаптированной к обоим растениям-хозяевам. Если «старый» штамм не скрещивался с «новыми» (возможно, из-за разницы в плоидности ядер), то «размывание» специализации у «новых» штаммов можно объяснить комбинативной изменчивостью в результате полового процесса, происходящего, как было показано для российских популяций (Смирнов, Еланский 1999; Смирнов 2001, 2003), в тканях обоих растений, но особенно активного в плодах томатов.

Исследование генетической изменчивости изолятов P. graminisпо вирулентности, RAPD, ITS (Малеева и др. 2005), а также малатдегидрогеназе (Сколотнева и др. 2006), и IGS маркерам выявили довольно сильную дивергенцию популяций паразита на растениях-хозяевах. Причем, как и дляPinus sylvestrisL. (Животовский, Духарев 1985), здесь можно выделить две фазы формирования комбинативной изменчивости: фазу расширения (восстановление всех возможных комбинаций аллелей) на барбарисе и фазу сжатия под действием отбора против определенных аллельных комбинаций при образовании группировок на различных злаках, которая поддерживается в бесполых генерациях гриба.

Таким образом, данные по молекулярному полиморфизму в комплексе с физиолого-биохимическими характеристиками гриба позволяют выявлять особенности микроэволюционных процессов у фитопатогенов, такие как структура популяций, механизмы ее формирования, источники инфекции и пути миграций.

Работа поддержана грантами РФФИ, Английского Королевского Общества и Европейского Научного Фонда.