שיטת חיסון יעילה עבור Phytophthora capsici על צמחי פלפל שחור
Summary
הצמדת הראש הבסיסי של צמח הפלפל השחור היא שיטה קצרה וחסכונית בזמן כדי לפגוע בו. כאן סיפקנו שלבים מפורטים עם סרטון להדבקת צמחי פלפל שחור.
Abstract
פייפר ניגרום ל. (פלפל שחור) הוא גפן עצית טיפוסית שהיא גידול תבלינים חשוב מבחינה כלכלית ברחבי העולם. ייצור הפלפל השחור מושפע באופן משמעותי ממחלת ריקבון השורשים הנגרמת על ידי Phytophthora capsici, אשר השפיעה קשות על התפתחות התעשייה כבעיית “נקודת חנק”. עם זאת, המנגנון הגנטי המולקולרי של עמידות בפלפל שחור אינו ברור, מה שמוביל להתקדמות איטית בפיתוח זנים חדשים של פלפל שחור. חיסון יעיל ומערכת דגימה מדויקת עבור Phytophthora capsici על צמחי פלפל שחור חיוניים לחקר האינטראקציה הזו בין צמחים לפתוגנים. המטרה העיקרית של מחקר זה היא להדגים מתודולוגיה מפורטת שבה הראש הבסיסי של פלפל שחור מחוסן עם Phytophthora capsici, תוך מתן התייחסות גם לחיסון של צמחי גפן עציים. הראש הבסיסי של צמח הפלפל השחור ננעץ כדי לפגוע בו, וכדורי תפטיר כיסו את שלושת החורים כדי לשמור על הלחות כדי שהפתוגן יוכל להדביק את הצמח היטב. שיטה זו מספקת דרך טובה יותר לפתור את חוסר היציבות הנגרם על ידי שיטות חיסון מסורתיות כולל סחף אדמה או טבילת שורשים. הוא גם מספק אמצעי מבטיח לחקר אופן הפעולה בין צמחים לבין פתוגנים צמחיים אחרים הנישאים בקרקע בגידול חקלאי מדויק.
Introduction
פלפל שחור (Piper nigrum L.) הוא מטפס עצי ואחד מגידולי התבלינים החשובים ביותר. הוא ידוע בשם “מלך התבלינים”1 והוא מעובד ביותר מ -40 מדינות ואזורים ברחבי אסיה, אפריקה ואמריקה הלטינית. ריקבון שורש פיטופתורה הוא המחלה ההרסנית ביותר של פלפל שחור, והוא נגרם על ידי oomycete Phytophthora capsici. פתוגן זה מדביק גם קוקורביטים, חצילים, פלפלי צ’ילי ועגבניות 2,3. עם פלפל שחור, יבול שלם יכול לפעמים להיות מרוסק על ידי מחלה זו. התרחבות אזורי שתילת הפלפלים מוגבלת כתוצאה מחוסר זמינותם של זנים עמידים, מה שעיכב משמעותית את התפתחות תעשיית הפלפל השחור הסינית. חיסון יעיל ומערכת דגימה מדויקת של Phytophthora capsici על צמחי פלפל שחור חיוניים לחקר האינטראקציה בין צמחים לפתוגנים.
זיהוי וסינון של עמידות במשאבי נבט הוא הדרישה הבסיסית לחקר הפתוגניות של הפתוגן וגידול וניצול של זנים עמידים. גישה נפוצה היא שימוש במגוון שיטות זיהוי המבוססות על מיני צמחים וקבוצות פתוגנים. שיטות הזיהוי הנוכחיות כוללות זיהוי אוכלוסייה, זיהוי אישי, זיהוי איברים, זיהוי רקמות, זיהוי תאים, זיהוי ביוכימי וזיהוי מולקולרי, אשר פותחו בשנים האחרונות 4,5. הייתה הצלחה בתחומים אלה, אך יש גם בעיות רבות. לא משנה באיזו שיטה נבחרה, הדרישות הבסיסיות של זיהוי עמידות הצמחים הן עקביות, כולל מטרות ברורות, תוצאות אמינות ושיטות פשוטות, מהירות וקלות לסטנדרטיזציה. עיקרון זה חייב להתבצע גם בזיהוי עמידות פלפל שחור.
בתנאי שדה טבעיים, זיהוי עמידות למחלות יכול להיות מושפע מגורמים סביבתיים רבים. לכן, הוצע כי עלים מנותקים ושורשים מושקים ישמשו במעבדה כדי לזהות עמידות למחלות. עלים צעירים מצמחים בריאים חוסנו במבחנה במעבדה, ואזור העלים החולים נמדד על ידי חיסון הפתוגן על מנת לזהות את עמידותם למחלות של צמחים6. עם זאת, חיסון עלים במבחנה יכול לשמש רק לזיהוי התנגדות כללית ולא למחקרי אינטראקציה מולקולרית. למרות זאת, הסטטוס העמיד למחלה מופיע לעתים קרובות בחיסון השורש המושקה, וגורם לאי-ודאות במחקר המעקב אחר גידול מולקולרי לעמידות למחלות. לכן, שיטות זיהוי מהירות ופשוטות בתוך הבית הן חיוניות. מחקר זה נועד לספק שיטה לזיהוי עמידות במעבדה.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, ראש הבסיס ננעץ כדי לגרום נזקים ולספק מערכת חיסונים יעילה בצמח הפלפל השחור. לאחר מכן כיסו כדורי התפטיר את שלושת החורים כדי לשמור על הלחות ולאפשר לפתוגן להדביק את הצמח היטב. לאחר החיסון, העלים הפכו צהובים ונשרו והצמחים המחוסנים מתו. לא התפתחו נגעים בצמחי הבקרה. רוב הגנים התבטאו באופ…
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה כספית על ידי תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית של סין (2020YFD1001200), מערכת המחקר החקלאית של סין (CARS-11), קרן המחקר הספציפית של פלטפורמת החדשנות לאקדמאים של מחוז האינאן (YSPTZX202154), הקרן למדעי הטבע של מחוז האינאן בסין (321RC652), והקרן למדעי הטבע של סין (מס ‘31601626).
Materials
| Agar powder | Solarbio | A8190 | |
| Clean bench | Haier | ||
| Dextrose | Xilong Scientific | 15700501 | |
| High temperature sterilizing oven | Zaelway | ||
| Petri dish plates | Biosharp | BS-90-D |
References
- Gordo, S. M., et al. High-throughput sequencing of black pepper root transcriptome. BMC Plant Biology. 12 (1), (2012).
- Leonian, L. H. Stem and fruit blight of Peppers caused by Phytophthora capsici sp. Nov. Phytopathology. 12 (9), 401-408 (1922).
- Ding, X., et al. Priming maize resistance by its neighbors: Activating 1,4-benzoxazine-3-ones synthesis and defense gene expression to alleviate leaf disease. Frontiers in Plant Science. 6, 830 (2015).
- Fonseca, C. E. L., Vianda, D. R., Hansen, J. L., Pell, A. N. Associations among forage quality traits, vigor, and disease resistance in alfalfa. Crop Science. 39 (5), 1271-1276 (1999).
- Altier, N. A., Thies, J. A. Identification of resistance to Pythium seedling disease in Alfalfa using a culture plate method. Plant Disease. 79 (4), 341-345 (1995).
- Pratt, R. G., Rowe, D. E. Evaluation of simplified leaf inoculation procedures for identification of quantitative resistance to Sclerotinia trifoliorum in Alfalfa seedling. Plant Disease. 82 (10), 1161-1164 (1998).
- Hao, C., et al. De novo transcriptome sequencing of black pepper (Piper nigrum L.) and an analysis of genes involved in phenylpropanoid metabolism in response to Phytophthora capsici. BMC Genomics. 17 (1), 1-14 (2016).
- Dong, C., et al. Field inoculation and classification of maize ear rot caused by Fusarium verticillioides. Bio-protocol. 8 (23), 3099 (2018).
- English, J. T., Laday, M., Bakonyi, J., Schoelz, J. E., Érsek, T. Phenotypic and molecular characterization of species hybrids derived from induced fusion of zoospores of Phytophthora capsica and Phytophthora nicotianae. Mycological Research. 103 (8), 1003-1008 (1999).
- Chatterjee, S., et al. Antioxidant activity of some phenolic constituents from green pepper (Piper nigrum L.) and fresh nutmeg mace (Myristica fragrans). Food Chemistry. 101 (2), 515-523 (2007).
- Pfender, W. F. Production of sporangia and release of zoospores by Phytophthora megasperma in soil. Phytopathology. 67 (5), 657-663 (1977).
- Nagila, A., Schutte, B. J., Sanogo, S., Idowu, O. J. Chile pepper sensitivity to mustard seed meal applied after crop emergence. HortScience. 56 (2), 1-7 (2021).
- Lamour, K. H., Stam, R., Jupe, J., Huitema, E. The oomycete broad-host-range pathogen Phytophthora capsica. Molecular Plant Pathology. 13 (4), 329-337 (2012).
- Hardham, A., Gubler, F. Polarity of attachment of zoospores of a root pathogen and pre-alignment of the emerging germ tube. Cell Biology International Reports. 14 (11), 947-956 (1990).
