Kan vilde kartofler hjælpe med at tæmme zebrachips?

En ny undersøgelse ledet af Texas A&M AgriLife-forskere har afsløret en vis resistens over for zebrachipsygdom blandt visse vilde kartoffelarter.

Undersøgelsen af ​​52 vilde kartoffelarter - hvoraf en tilslutning var resistent og tre var tolerante over for sygdommen - fandt sted som en del af et forsøg på at identificere ny genetisk resistens over for sygdommen, som påvirker kartoffelproduktionen på verdensplan.

Undersøgelsen, "Identifikation og karakterisering af kartoffelzebrachipresistens blandt vilde Solanum-arter," dukkede for nylig op i tidsskriftet Frontiers in Microbiology .

Den primære efterforsker for undersøgelsen var Kranthi Mandadi, Ph.D., en Texas A&M AgriLife Research-forsker ved Texas A&M AgriLife Research and Extension Center i Weslaco og lektor i Texas A&M's afdeling for plantepatologi og mikrobiologi.

Undersøgelsesmedforskere inkluderer Isabel Vales, Ph.D., AgriLife Research lektor og kartoffelavler, Bryan-College Station, og Carlos Avila, Ph.D., AgriLife Research lektor og grøntsagsforædler, Weslaco, begge i Institut for Havebrugsvidenskab; og Freddy Ibanez, Ph.D., en AgriLife Research-forsker ved centret og assisterende professor i Texas A&M Department of Entomology.

Andre involveret i undersøgelsen var Texas A&M AgriLife Research-forskerne Victoria Mora, M.S., Manikandan Ramasamy, Ph.D., Mona Damaj, Ph.D., og Sonia Irigoyen, Ph.D., ved Weslaco-centret, samt Veronica Ancona, Ph.D., en plantepatolog og lektor ved Texas A&M University-Kingsville.

"Denne type resultat var præcis, hvad AgriLife Research forestillede sig, da vi besluttede at finansiere frøbevillinger til insektvektorsygdomme," sagde Henry Fadamiro, Ph.D., chief scientific officer og associeret direktør, AgriLife Research, og associeret dekan, Texas A&M College of Landbrug og biovidenskab. "Vi vil gerne takke Texas Legislature for at finansiere AgriLife Research's IVD Exceptional Item Request, som har gjort disse frøbevillinger mulige. Deres fortsatte støtte er uvurderlig."

Hvad er zebrachip-sygdom?

Zebrachip er en kompleks sygdom på grund af dens tilknytning til den udyrkelige bakterie Candidatus Liberibacter solanacearum og transmission af en insektvektor, kartoffelpsylliden. Først rapporteret i Saltillo, Mexico, og efterfølgende i det sydlige Texas, blev sygdommen opdaget i mange andre stater og kommercielle kartoffeldyrkningsområder i verden. Hvis det ikke er markeret, kan det resultere i tab af kartoffeludbytte på op til 94 %.

Overjordiske symptomer på planter, der er ramt af zebrachips, omfatter lilla misfarvning af unge blade, opadrullning af de øverste blade, tilstedeværelsen af ​​luftknolde, visnen, hæmmet vækst og plantedød.

"Zebra chip-påvirkede knolde er af dårlig kvalitet, udviser vaskulær ringbruning og brune pletter," sagde Mandadi. "Disse chips har også en bitter smag og mørkebrune stribede, zebra-lignende mønstre, når de steges."

Han sagde, at sygdommen i sidste ende sænker udbyttet, og knoldkvaliteten bliver uomsættelig.

"Hvis sygdommen ikke kontrolleres, kan den blive en betydelig skade for kartoffelproduktionen."

Hvorfor undersøgelsen?

Kartoflen dyrkes i over 160 lande og betragtes som den fjerde vigtigste basisfødevareafgrøde efter hvede, majs og ris. Det er en rig kilde til kulhydrater og giver andre vigtige næringsstoffer, såsom kostfibre, vitaminer, mineraler, protein og antioxidanter.

"Kartoflen er en vigtig fødevareafgrøde på verdensplan," sagde Mandadi. "Efterhånden som efterspørgslen efter friske og forarbejdede kartoffelprodukter stiger globalt, er der behov for at håndtere og kontrollere nye sygdomme såsom zebrachips."

I Texas dyrkes kartofler i alle regioner, der har en betydelig mængde kommerciel grøntsagsproduktion. Kommercielt areal til kartoffelproduktion findes i South Plains, Panhandle og Rolling Plains samt Winter Garden og Rio Grande Valley-områderne.

"I Texas har vi beskæftiget os med problemer med zebrachips i mere end 20 år," sagde Vales. "I løbet af den tid er sygdommen blevet udbredt og har udvidet sig ikke kun i denne tilstand, men også i andre kartoffelproducerende stater."

Bakterien og insektvektoren, der er forbundet med zebrachip-sygdom, kan også påvirke andre vegetabilske afgrøder og produkter, herunder tomater, peberfrugter og gulerødder.

Vales sagde, at de nuværende strategier til håndtering af zebrachips primært drejer sig om at kontrollere psyllid-vektoren med insekticider eller ved at ændre kulturelle praksisser, såsom timing af plantedatoer for at forsinke eksponeringen for psyllid-populationen.

"Men begge disse har kun marginale fordele, og mens brug af kemiske foranstaltninger har hjulpet med at kontrollere psyllid-populationen, er denne tilgang forbundet med høje omkostninger og potentialet for øget resistens mod insekticider," sagde hun. "Derfor er identifikation og avl af ny genetisk resistens og tolerance over for zebrachippen en anden vigtig vej til at opnå integreret skadedyrsbekæmpelse."

Vales sagde, at tidligere undersøgelser har rapporteret variationer i psyllidens præference for vilde kartoffelarter og deres ynglekloner.

Undersøgelsens resultater

"I de sidste fire år har vores team studeret tilgange til at kontrollere zebrachip-sygdomme takket være frøfinansiering fra projekter forbundet med Insect Vector Diseases Grant Program," sagde Mandadi.

Plantematerialet af 52 vilde kartoffel-accessioner tilhørende en Solanum-sekt. Petota diversitetspanel, dyrket af ægte kartoffelfrø opnået fra U.S. National Plant Germplasm System i Wisconsin, blev brugt i undersøgelsen.

"Nye kilder til modstandsdygtighed over for zebrachips blev identificeret blandt en vild samling af knoldbærende Solanum-arter til stede i Petota-panelet," sagde Mandadi. "Dette panel af vilde kartofler er en taksonomisk velkarakteriseret og mangfoldig samling, hvorfra man kan hente værdifulde kartoffelegenskaber."

Flere af de 52 tiltrædelser var modtagelige og moderat modtagelige, hvilket viste noget opadgående bladrullning, klorose og plantehæmning, sagde Mandadi.

"Men efter screening, fænotypiske evalueringer og kvantificering af bakterierne i de accessioner, der var inficeret med bakteriebærende psyllider, identificerede vi en zebrachip-resistent accession, Solanum berthaultii, sammen med tre andre accessioner, der var moderat tolerante over for zebrachip."

De tre accessioner, der i undersøgelsen blev identificeret som moderat tolerante over for zebrachips, var S. kurtzianum, S. okadae og S. raphanifolium.

Mandadis team fandt også ud af, at S. berthaultii har tætte kirtelbladstrikomer, og denne bladstrukturelle modifikation kan være en faktor, der er ansvarlig for meget af den observerede modstandsdygtighed over for zebraspåner.

"Løvdelen producerer et klæbrigt stof, der ser ud til at fange psylliden til planten, når den kommer i kontakt med den," forklarede Mandadi. "Som et resultat dør mange psyllider, før de formerer sig, hvilket reducerer overførslen af ​​bakterien til planter."

Han bemærkede, at S. berthautii-tiltrædelsen af ​​vilde kartofler stammer fra Bolivia, som støder op til Peru, historisk identificeret som den forfædres "fødested" for den dyrkede kartoffel.

Han sagde, at S. berthaultii er en lovende kilde til zebrachip psyllid-resistens, som kan studeres yderligere for at forstå insektresistensmekanismer og indarbejdes i kartoffelproduktionssystemet.

"Det kan muligvis bruges til at avle nye kartoffelsorter eller endda som en "fældeafgrøde", der kan plantes ved siden af ​​mere traditionelle kartoffelsorter som en måde at hjælpe med at eliminere psyllids," sagde Mandadi.

Han bemærkede også, at lignende tilgange til at identificere ny genetisk resistens og tolerance hos vilde plantearter kunne hjælpe med at kontrollere andre ødelæggende afgrødesygdomme, såsom kartoffelskimmel, citrusgrønning, Pierces sygdom af druer og bananvisne. + Udforsk yderligere

Ny sort af zebrachip-sygdomme truer kartoffelproduktionen i det sydvestlige Oregon