Sugarcane smut is a basidiomycete b

Sugarcane smut is a basidiomycete belonging to the Ustilaginales order. These fungi produce diploid spores called teliospores (Martinez-Espinoza et al., 2002). When it germinates, the teliospore undergoes meiosis and gives rise to a septate promycelium bearing four haploid sporidia (basidiospores). Ustilago scitaminea, like most parasitic heterobasidiomycetes ( Bakkeren and Kronstad, 1994), has a diallelic bipolar mating system ( Alexander and Srinivasan, 1966 and Leu, 1978) in which only sporidia of opposite mating types conjugate. Of the four initial sporidia or basidiospores from each teliospore, two have a positive mating allele and two have a negative mating allele. U. scitaminea can thus both self and outcross, but the frequency of natural selfing versus outcrossing is unknown. A dikaryotic mycelium develops after fusion of compatible sporidia. This dikaryotic mycelium is infectious, penetrates behind bud scales and invades the meristematic zone of the bud. The mycelium systematically colonizes the plant by growing in association with each developing bud primordium ( Ferreira and Comstock, 1989). Finally, the apical meristem of smut-infected cane produces a long whip-like structure bearing billions of teliospores (i.e. sorus). The sorus is covered by a thin silvery membrane which soon ruptures and the spores are dispersed by the wind.

Knowledge on the genetic structure and evolutionary potential of pathogens are essential for breeding and management of plant resistance (Leung et al., 1993 and McDonald and Linde, 2002). Population structure analysis could also help identify potential sources of resistance, which are expected in areas where genetic diversity of both pathogen and host is maximal. Finally, these analyses may be used to evaluate the relative importance of factors such as genetic recombination and gene flow in the evolution of these pathogens. These factors, related to the reproduction system and dispersal processes, may condition the choice of resistance breeding and deployment strategies (McDonald and Linde, 2002). Ustilaginales have been poorly investigated in this respect, although they are important plant pests and considered as a model system (Martinez-Espinoza et al., 2002).

In Ustilago scitaminea, the lack of reliable morphological and physiological markers has hampered population genetics studies, despite a few attempts ( Lambat et al., 1968 and Amire et al., 1982). Only recently, a preliminary report ( Braithwaite et al., 2004) suggested that U. scitaminea populations have a very low level of genetic diversity except in Asia. However, this study was limited to a small number of isolates and the use of AFLP markers as well as the sampling methodology prevented a rigorous description of genetic relationships between genotypes and inferences on the reproduction system. In the present study, we have developed microsatellite markers for the analysis of U. scitaminea populations. These markers have the advantage of being codominant and highly polymorphic and were used to type strains derived from single-teliospore isolates from worldwide sugarcane-producing countries. The objectives of this study were (1) to better describe the genetic diversity of different populations of U. scitaminea worldwide using a larger number of isolates than previous studies, (2) to describe the genetic relationship between populations from the different geographical origins, and (3) to infer the reproduction mode of these populations.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Smut อ้อยเป็น basidiomycete ของใบ Ustilaginales เชื้อราเหล่านี้ผลิตเพาะเฟิร์น diploid ที่เรียกว่า teliospores (มาติเน่ Espinoza et al., 2002) เมื่อมัน germinates, teliospore ในไมโอซิสผ่าน และก่อให้เกิดการเรือง septate promycelium สี่ haploid sporidia (basidiospores) Ustilago scitaminea เช่นเสียงฟู่เหมือนกาฝากที่สุด heterobasidiomycetes (Bakkeren และ Kronstad, 1994), มี diallelic ไฟที่ไบโพลาร์ศึกระบบ (อเล็กซานเดอร์ และ Srinivasan, 1966 และ ลัว 1978) ใน sporidia ที่เฉพาะของการผสมพันธุ์ข้ามชนิดค่าสังยุค Sporidia เริ่มต้นหรือ basidiospores จาก teliospore ละสี่ สองมี allele ศึกเป็นบวก และสองมี allele ศึกเป็นค่าลบ Scitaminea สหรัฐสามารถทำทั้งตนเอง และ outcross แต่ความถี่ของ selfing ธรรมชาติกับ outcrossing ไม่รู้จัก Dikaryotic mycelium พัฒนาหลังจากฟิวชั่น sporidia เข้ากันได้ นี้ dikaryotic mycelium เป็นโรคติดเชื้อ แทรกซึมหลังดอกตูมเกล็ด และ invades โซน meristematic บัดนี้ Mycelium colonizes โรงงาน โดยเติบโตกับแต่ละ primordium ดอกตูมพัฒนา (Ferreira และ Comstock, 1989) ระบบ สุดท้าย meristem apical ของเท้าติด smut ก่อให้เกิดโครงสร้างคล้ายแส้ยาวเรืองพัน teliospores (เช่น sorus) Sorus ถูกปกคลุม โดยเยื่อเงินบางที่ ruptures เร็ว ๆ นี้ และเพาะเฟิร์นมีกระจายลมความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างทางพันธุกรรมและศักยภาพเชิงวิวัฒนาการของโรคเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเพาะพันธุ์และการจัดการพืชต้านทาน (เหลียง et al., 1993 และแมคโดนัลด์ และ Linde, 2002) วิเคราะห์โครงสร้างประชากรยังช่วยระบุแหล่งที่มีศักยภาพของความต้านทาน ซึ่งคาดว่าในพื้นที่ที่ความหลากหลายทางพันธุกรรมของการศึกษาและโฮสต์สูงสุด ในที่สุด วิเคราะห์เหล่านี้อาจใช้ในการประเมินความสำคัญของปัจจัยเช่นพันธุกรรม recombination และลำดับยีนในวิวัฒนาการของโรคเหล่านี้ ปัจจัยเหล่านี้ ที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ระบบ dispersal กระบวนและ อาจเงื่อนไขทางเลือกต้านกลยุทธ์ปรับปรุงพันธุ์และการใช้งาน (แมคโดนัลด์และ Linde, 2002) Ustilaginales ได้งานสอบสวนในนี้ แม้ว่าจะเป็นศัตรูพืชของพืชที่สำคัญ และถือเป็นแบบจำลองระบบ (เบรัท Espinoza et al., 2002)In Ustilago scitaminea, the lack of reliable morphological and physiological markers has hampered population genetics studies, despite a few attempts ( Lambat et al., 1968 and Amire et al., 1982). Only recently, a preliminary report ( Braithwaite et al., 2004) suggested that U. scitaminea populations have a very low level of genetic diversity except in Asia. However, this study was limited to a small number of isolates and the use of AFLP markers as well as the sampling methodology prevented a rigorous description of genetic relationships between genotypes and inferences on the reproduction system. In the present study, we have developed microsatellite markers for the analysis of U. scitaminea populations. These markers have the advantage of being codominant and highly polymorphic and were used to type strains derived from single-teliospore isolates from worldwide sugarcane-producing countries. The objectives of this study were (1) to better describe the genetic diversity of different populations of U. scitaminea worldwide using a larger number of isolates than previous studies, (2) to describe the genetic relationship between populations from the different geographical origins, and (3) to infer the reproduction mode of these populations.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อ้อยเป็นเขม่า basidiomycete เป็นของเพื่อ Ustilaginales เชื้อราเหล่านี้ผลิตสปอร์ซ้ำเรียกว่า teliospores (มาร์ติ Espinoza et al., 2002) เมื่อ germinates, teliospore ผ่านเซลล์ชนิดหนึ่งและก่อให้เกิด promycelium septate แบกสี่ sporidia เดี่ยว (basidiospores) Ustilago scitaminea ชอบมากที่สุด heterobasidiomycetes ปรสิต (Bakkeren และ Kronstad, 1994) มีระบบการผสมพันธุ์ diallelic สองขั้ว (อเล็กซานเดและ Srinivasan, ปี 1966 และ Leu, 1978) ซึ่งมีเพียง sporidia ผสมพันธุ์ตรงข้ามชนิดคอนจูเกต ของสี่ sporidia ครั้งแรกหรือ basidiospores จากแต่ละ teliospore สองมีอัลลีลผสมพันธุ์ในเชิงบวกและสองมีอัลลีลผสมพันธุ์เชิงลบ U. scitaminea สามารถทำให้ทั้งตนเองและ outcross แต่ความถี่ของการ selfing ธรรมชาติเมื่อเทียบกับ outcrossing ไม่เป็นที่รู้จัก เส้นใย dikaryotic พัฒนาหลังจากการหลอมรวมของ sporidia เข้ากันได้ นี้เป็นเส้นใย dikaryotic ติดเชื้อแทรกซึมอยู่เบื้องหลังเครื่องชั่งตาและก้าวก่ายโซนเจริญของตา ระบบอาณานิคมเส้นใยพืชโดยการเพิ่มขึ้นในการเชื่อมโยงกับการพัฒนาในแต่ละตา primordium (เฟร์และคอมสต๊อก 1989) สุดท้ายเนื้อเยื่อปลายอ้อยเขม่าที่ติดเชื้อผลิตโครงสร้างเหมือนแส้ยาวแบกพันล้าน teliospores (เช่น sorus) sorus ถูกปกคลุมด้วยเยื่อบาง ๆ สีเงินซึ่งเร็ว ๆ นี้แตกและสปอร์จะแยกย้ายกันไปตามลม. ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างทางพันธุกรรมที่อาจเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของเชื้อโรคที่มีความจำเป็นสำหรับการเพาะพันธุ์และการจัดการของความต้านทานของพืช (เหลียง et al., 1993 และโดนัลด์และ Linde, 2002) การวิเคราะห์โครงสร้างประชากรยังสามารถช่วยในการระบุแหล่งที่มีศักยภาพของความต้านทานซึ่งคาดว่าในพื้นที่ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมของทั้งเชื้อโรคและโฮสต์เป็นสูงสุด ในที่สุดการวิเคราะห์เหล่านี้อาจจะถูกใช้ในการประเมินความสำคัญของปัจจัยต่าง ๆ เช่นการรวมตัวกันทางพันธุกรรมและการไหลของยีนในการวิวัฒนาการของเชื้อโรคเหล่านี้ ปัจจัยเหล่านี้เกี่ยวข้องกับระบบสืบพันธุ์และกระบวนการกระจายอาจสภาพทางเลือกของการปรับปรุงพันธุ์ต้านทานและการใช้กลยุทธ์ (โดนัลด์และ Linde, 2002) Ustilaginales ได้รับการตรวจสอบไม่ดีในแง่นี้แม้ว่าพวกเขาจะศัตรูพืชที่สำคัญและถือได้ว่าเป็นระบบรูปแบบ (มาร์ติ Espinoza et al., 2002). ใน Ustilago scitaminea ขาดของเครื่องหมายทางสัณฐานวิทยาและสรีรวิทยาที่เชื่อถือได้ขัดขวางการศึกษาพันธุศาสตร์ประชากร แม้จะมีความพยายามไม่กี่ (Lambat et al., 1968 และ Amire et al., 1982) เฉพาะเมื่อเร็ว ๆ นี้รายงานเบื้องต้น (Braithwaite et al., 2004) ชี้ให้เห็นว่าประชากร U. scitaminea มีระดับที่ต่ำมากของความหลากหลายทางพันธุกรรมยกเว้นในเอเชีย อย่างไรก็ตามการศึกษานี้ถูก จำกัด จำนวนเล็ก ๆ ของสายพันธุ์และการใช้เครื่องหมาย AFLP เช่นเดียวกับวิธีการป้องกันไม่ให้เกิดการสุ่มตัวอย่างคำอธิบายอย่างเข้มงวดของความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่างยีนและการหาข้อสรุปเกี่ยวกับระบบสืบพันธุ์ ในการศึกษาปัจจุบันเราได้พัฒนาเครื่องหมายไมโครสำหรับการวิเคราะห์ประชากร U. scitaminea เครื่องหมายเหล่านี้มีข้อได้เปรียบของการเป็น codominant และสูง polymorphic และถูกนำมาใช้สายพันธุ์ที่ได้มาจากพิมพ์เดียว teliospore แยกจากอ้อยผลิตทั่วประเทศ วัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้มี (1) ที่ดีกว่าการอธิบายความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรที่แตกต่างกันของ U. scitaminea ทั่วโลกใช้เป็นจำนวนมากของสายพันธุ์กว่าการศึกษาก่อนหน้า (2) เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่างประชากรจากต้นกำเนิดทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกันและ (3) เพื่อสรุปโหมดการสืบพันธุ์ของประชากรเหล่านี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อ้อยก็เป็นแบสิดิโ ัยซีสเป็นของ ustilaginales การสั่งซื้อ การเกิดสปอร์เชื้อราเหล่านี้ผลิตที่เรียกว่า teliospores ( มาร์ติเนซ Espinoza et al . , 2002 ) เมื่อมัน germinates , teliospore ทนี้ไมโอซิสและให้เพิ่มขึ้นเป็นสปอร์ promycelium แบริ่งสี่ sporidia แฮพลอยด์ ( ถ่ายทอดเชื้อ ) ustilago scitaminea เหมือน heterobasidiomycetes ปรสิตมากที่สุด ( bakkeren และ kronstad , 1994 )มี diallelic ขั้วผสมพันธุ์ระบบ ( Alexander และ srinivasan , 1966 และ ลู , 1978 ) ซึ่ง sporidia เพียงตรงข้ามผสมพันธุ์ประเภทคู่ . จากสี่เริ่มต้น sporidia หรือการถ่ายทอดเชื้อจากแต่ละ teliospore สองมีอัลลีลผสมพันธุ์บวกและสองมีอัลลีลมากลบ . . scitaminea จึงทั้งตนเองและ outcross ,แต่ความถี่ในการผสมข้ามตามธรรมชาติ และไม่รู้จัก เป็นเส้นใย dikaryotic พัฒนาหลังจากการเข้ากันได้ sporidia . เส้นใย dikaryotic นี้ติดเชื้อ ด้านหลังเกล็ดแตกหน่อและแพร่กระจายไปยังโซน meristematic ของหน่อ เจริญอย่างเป็นระบบ colonizes พืชโดยการเติบโตในความสัมพันธ์กับแต่ละการพัฒนาหน่อล ( เฟร์ และ คอมสต็อก , 1989 )ในที่สุด เนื้อเยื่อเจริญปลายของอ้อยก็ติดผลิตแส้ยาวเหมือนโครงสร้างเรืองพันล้าน teliospores ( เช่นซอรัส ) แผลที่ถูกปกคลุมด้วยเยื่อบางๆสีเงินซึ่งเร็วๆ นี้จะแตกและสปอร์จะแพร่กระจายโดยลม

ความรู้เรื่องโครงสร้างพันธุกรรมวิวัฒนาการและศักยภาพของเชื้อโรคที่จำเป็นสำหรับการปรับปรุงพันธุ์และการจัดการพืชต้านทาน ( Leung et al . ,1993 และ แมคโดนัลด์ และ ลินเดอ , 2002 ) การวิเคราะห์โครงสร้างประชากรยังสามารถช่วยระบุแหล่งของความต้านทาน ซึ่งคาดว่าในพื้นที่ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมของเชื้อและโฮสต์เป็นสูงสุด ในที่สุด การวิเคราะห์เหล่านี้อาจจะถูกใช้เพื่อประเมินความสำคัญสัมพัทธ์ของปัจจัยต่างๆ เช่น การแลกเปลี่ยนยีนและยีนไหลในวิวัฒนาการของเชื้อโรคเหล่านี้ ปัจจัยเหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการและระบบการกระจายอาจเงื่อนไขทางเลือกของพันธุ์ต้านทานกลยุทธ์และการใช้งาน ( McDonald และลินเดอ , 2002 ) ustilaginales ได้รับงานสอบสวนในประเด็นนี้ แม้ว่าพวกเขาเป็นแมลงศัตรูพืชที่สำคัญ และถือว่าเป็นระบบรูปแบบ ( มาร์ติเนซ Espinoza et al . , 2002 ) .

ใน scitaminea ustilago ,ขาดความเชื่อถือได้และสัณฐานวิทยาสรีรวิทยาเครื่องหมายมี hampered ประชากรพันธุศาสตร์การศึกษา แม้จะมีความพยายามบางอย่าง ( lambat et al . , 2511 และ amire et al . , 1982 ) เพียง เมื่อเร็ว ๆนี้รายงานขั้นต้น ( เบรทเวต et al . , 2004 ) พบว่าประชากรอเมริกัน scitaminea มีระดับต่ำมากของความหลากหลายทางพันธุกรรม ยกเว้นในเอเชีย อย่างไรก็ตามการศึกษานี้ถูก จำกัด ให้มีขนาดเล็กจำนวนของสายพันธุ์และการใช้เครื่องหมาย AFLP เช่นเดียวกับการสุ่มตัวอย่างวิธีการป้องกันคำอธิบายที่เข้มงวดของพันธุกรรมและความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์ ใช้ในระบบการสืบพันธุ์ ในการศึกษา เราได้พัฒนาเครื่องหมายไมโครแซทเทลไลท์สำหรับการวิเคราะห์ของประชากรสหรัฐ scitaminea .เครื่องหมายเหล่านี้มีความได้เปรียบของการเป็น codominant และสูงที่มีจำนวนชนิดและสายพันธุ์ที่แยกได้จากทั่วโลกได้มาจากที่เดียว teliospore อ้อยผลิตประเทศ การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์ ( 1 ) เพื่อพัฒนาอธิบายถึงความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรของสหรัฐอเมริกา scitaminea ทั่วโลกโดยใช้เลขขนาดใหญ่ของสายพันธุ์มากกว่าก่อนการศึกษา( 2 ) เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่างประชากรต่างทางภูมิศาสตร์จุดกำเนิด และ ( 3 ) การอนุมานการสืบพันธุ์โหมดของประชากรเหล่านี้