En effektiv inokuleringsmetod för Phytophthora capsici på svartpepparväxter
Summary
Pinpricking av det basala huvudet på svartpepparväxten är en kort och tidsbesparande metod för att skada den. Här gav vi detaljerade steg med en video för att infektera svartpepparplantor.
Abstract
Piper nigrum L. (svartpeppar) är en typisk träig vinstock som är en ekonomiskt viktig kryddgröda över hela världen. Svartpepparproduktionen påverkas avsevärt av rotrotsjukdom orsakad av Phytophthora capsici, vilket allvarligt har påverkat industrins utveckling som ett “choke point” -problem. Den molekylärgenetiska resistensmekanismen i svartpeppar är dock oklar, vilket leder till långsamma framsteg i utvecklingen av nya svartpepparsorter. Ett effektivt ympning och exakt provtagningssystem för Phytophthora capsici på svartpepparplantor är viktigt för att studera denna växt-patogeninteraktion. Huvudsyftet med denna studie är att demonstrera en detaljerad metod där svartpepparns basala huvud inokuleras med Phytophthora capsici, samtidigt som det ger en referens för ympning av träiga vinstockar. Svartpepparplantans basala huvud var nålstickat för att skada det, och mycelpellets täckte de tre hålen för att behålla fukten så att patogenen kunde infektera växten väl. Denna metod ger ett bättre sätt att lösa instabiliteten som orsakas av traditionella ympningsmetoder inklusive jorddränkning eller rotdoppning. Det ger också ett lovande sätt att studera verkningssättet mellan växter och andra jordburna växtpatogener i jordbrukets precisionsavel.
Introduction
Svartpeppar (Piper nigrum L.) är en träig klättrare och en av de viktigaste kryddgrödorna. Det är känt som “kryddkungen”1 och odlas i över 40 länder och regioner i Asien, Afrika och Latinamerika. Phytophthora rotrot är den mest förödande sjukdomen hos svartpeppar och orsakas av oomyceten Phytophthora capsici. Denna patogen infekterar också cucurbits, äggplanter, chilipeppar och tomater 2,3. Med svartpeppar kan en hel gröda ibland decimeras av denna sjukdom. Utvidgningen av pepparplanteringsområden är begränsad till följd av att resistenta sorter inte är tillgängliga, vilket avsevärt har hindrat utvecklingen av den kinesiska svartpepparindustrin. En effektiv ympning och ett exakt provtagningssystem för Phytophthora capsici på svartpepparplantor är avgörande för att studera denna växt-patogeninteraktion.
Identifiering och screening av resistens i bakterieplasmaresurser är det grundläggande kravet för att undersöka patogenens patogenicitet och avel och användning av resistenta sorter. Ett allmänt använt tillvägagångssätt är att använda en mängd olika identifieringsmetoder baserade på växtarter och patogengrupper. Nuvarande identifieringsmetoder inkluderar populationsidentifiering, individuell identifiering, organidentifiering, vävnadsidentifiering, cellidentifiering, biokemisk identifiering och molekylär identifiering, som har utvecklats under de senaste åren 4,5. Det har varit framgång på dessa områden, men det finns också många problem. Oavsett vilken metod som väljs är de grundläggande kraven för identifiering av växtmotstånd konsekventa, inklusive tydliga mål, tillförlitliga resultat och metoder som är enkla, snabba och lätta att standardisera. Denna princip måste också följas vid identifiering av svartpepparresistens.
Vid naturliga fältförhållanden kan identifieringen av sjukdomsresistens påverkas av många miljöfaktorer. Därför föreslogs att fristående löv och bevattnade rötter skulle användas i laboratoriet för att identifiera sjukdomsresistens. Unga blad från friska växter inokulerades in vitro i laboratoriet, och det sjuka lövområdet mättes genom att ympa patogenen för att identifiera sjukdomsresistensen hos växter6. In vitro-bladinokulering kan dock endast användas för allmän resistensidentifiering och inte för molekylära interaktionsstudier. Trots detta uppvisar den sjukdomsresistenta statusen ofta i den bevattnade rotinokuleringen, vilket orsakar osäkerhet i uppföljningsstudien av molekylär avel för sjukdomsresistens. Därför är snabba och enkla inomhusdetekteringsmetoder viktiga. Denna studie syftar till att tillhandahålla en metod för resistensidentifiering i laboratoriet.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denna studie nålstickades basalhuvudet för att skada och ge ett effektivt ympningssystem i svartpepparväxten. Mycelpellets täckte sedan de tre hålen för att behålla fukt och göra det möjligt för patogenen att infektera växten väl. Efter ympning blev bladen gula och släppte av och de inokulerade växterna dog. Inga skador utvecklades i kontrollanläggningarna. De flesta gener uttryckte annorlunda efter inokulering med Phytophthora capsici jämfört med kontrollgruppen. Svampsjukdomar är ansvariga …
Acknowledgements
Detta arbete stöddes ekonomiskt av National Key R&D Program of China (2020YFD1001200), China Agriculture Research System (CARS-11), den specifika forskningsfonden för The Innovation Platform for Academicians of Hainan Province (YSPTZX202154), Natural Science Foundation of Hainan Province of China (321RC652) och Natural Science Foundation of China (nr 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 |
Riferimenti
- 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).
