Wir stellen ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Bewertung der Pappelresistenz gegen Stammkrebserreger unter Verwendung einer In-vivo-Blattinokulationsmethode zur Verfügung. Diese Methode eignet sich besonders für die großflächige Beurteilung der Resistenz von Cytospora chrysosperma und Botryosphaeria dothidea bei Nachkommen aus der Pappelzucht in China.
Stammkrebserkrankungen, die durch den Erreger Cytospora chrysosperma (Pers.) Fr.) und Botryosphaeria dothidea (Moug. ex Fr.) verursacht werden, Ces. sind die beiden größten Waldkrankheiten auf den Pappelplantagen in China, die mitunter alle Pappelsetzlinge vernichten oder ausgewachsene Pappelwälder schwer schädigen können. Die Hybridzüchtung ist die direkteste und effizienteste Methode zur Bekämpfung und zum Management von Baumkrankheiten. Die Bewertung der Krankheitsresistenz oder die Auswahl von Klonen mit Krankheitsresistenz auf der Grundlage der In-vitro-Stamminokulation ist jedoch ineffizient, zeitaufwändig und teuer, was die Entwicklung der Hybridzüchtung der Pappelstammkrebskrankheit einschränkt. In dieser Studie haben wir eine alternative Methode vorgeschlagen, um die Krankheitsresistenz gegen Stammkrebserreger durch in vivo Blattinokulation zu bewerten. Die bei dieser Methode verwendeten Testmaterialien können an 1-jährigen Pappelsetzlingen oder den einjährigen Zweigen mehrjähriger Pappeln im Gewächshaus oder auf dem Feld verwendet werden. Der entscheidende Schritt dieser alternativen Methode ist die Auswahl der inokulierenden Blätter: Die 5-7frisch gereiften Blätter könnten am besten geeignet sein. Der zweite kritische Schritt der Blattinokulationsmethode besteht darin, Wunden an den Pflanzenblättern durch Nadelstiche zu machen, um genügend Läsionen zu erzeugen, um die Schwere der Erkrankung zu messen. Für die ausreichende Anzahl von Blättern, die in der frühen Phase der Pappelzucht produziert werden, trägt diese In-vivo-Blattinokulation zu einem schnellen, genauen und groß angelegten Screening der krankheitsresistenten Pappelklone auf Krebspathogene bei. Darüber hinaus wird diese Blattinokulationsmethode auch als effiziente Methode zum Screening von Pathotypen von Erregern der Stammkrebskrankheit C. chrysosperma, B. dothidea oder anderen Erregern der Pappelstammkrebse dienen.
Erkrankungen des Pappelstammkrebses, die hauptsächlich durch zwei nekrotrophe Erreger, Cytospora chrysosperma (Pers.) Fr. und Botryosphaeria dothidea (Moug. ex Fr.) Ces. & de Not., bedrohen ernsthaft die Entwicklung und das Überleben von Pappelplantagen im Nordosten, Norden und Nordwesten (Drei-Norden) Chinas. Die Hybridzüchtung ist die direkteste und effizienteste Methode zur Bekämpfung und Bekämpfung von Baumkrankheiten. Verglichen mit den Fortschritten in der Züchtung von ertragreichen, schnellwüchsigen oder anderen Pappelhybridklone ist die Forschung zur Resistenzzüchtung bei Pappelkrebs jedoch spärlich. Es wurden nur begrenzte Studien zur Züchtung von krankheitsresistenten Hybriden berichtet 1,2,3, und es wurde kein krebsresistenter Hybridklon in Pappelaufforstungen kultiviert.
Der entscheidende Schritt der regulären Hybridzüchtung ist die Klonselektion auf Basis des Phänotyperwerbs der Hybridnachkommen. Der Erwerb pathologischer Phänotypen (Pathotypen) ist jedoch ein zeitaufwändiger, mühsamer, ermüdender, teurer und expertenabhängiger Prozess. Für Gehölze ist es aufgrund des zeit-, arbeits- und wirtschaftlichen Aufwands, der durch ihren langen Lebenszyklus, ihr langsames Wachstum und ihren massiven Körper verursacht wird, eine größere Herausforderung. Zum Beispiel wurde bei Pappeln das Krebsresistenz-Screening von Hybridnachkommen 5-7 Jahre nach der Hybridisierung durch konventionelle in vitro Stamminokulationsmethoden durchgeführt 1,2,3. Darüber hinaus selektierten die Forscher, eingeschränkt durch diese wenig effiziente und aufwändige krankheitsresistente Screening-Methode, die krebsresistenten Klone aus einer kleinen Untergruppe (z. B. den ausgewählten ertragreichen oder schnell wachsenden Pappelklonen), nicht aus allen Hybridnachkommen. Daher ist es bei Verwendung der regulären Stamminokulationsmethoden nicht sicher, die authentischen resistenten Klone zu identifizieren, und kann die krankheitsresistente Vielfalt der Zuchtnachkommen nicht aufdecken, was die Erforschung von krankheitsresistenzrelevanten Genen oder Genmodulen einschränkt. Verglichen mit der rasanten Entwicklung der Pappel-Schnellwuchs-/Ertragszüchtung können diese Züchtungsprogramme in den ersten zwei Jahren der Züchtung Hybriden durch phänotypische Selektion oder sogar genomische Selektion erhalten4, die Pappelkrebs-Resistenz-Züchtung entwickelte sich langsam. Das krankheitsresistente Screening (oder der Nachweis) von Hybridnachkommen oder die Methode der Erregerinokulation ist zum entscheidenden geschwindigkeitsbegrenzenden Schritt in der Züchtung von Pappelkrebs geworden.
In diesem Protokoll stellen wir eine neuartige Inokulationsmethode für Erreger von Pappelstängelkrebs vor, die In-vivo-Blattinokulationsmethode. Mit dieser Methode können wir schnell und effizient die Resistenz von Dutzenden von Pappelarten (Kultivare oder Klone) innerhalb von 5-7 Tagen testen. Der Validierungsassay zeigte, dass die in vivo Blattinokulation mit der traditionellen in vitro Stamminokulation bei der Resistenzdetektion der Stammkrebskrankheit konsistent ist, was darauf hindeutet, dass die Blattinokulationsmethode für ein groß angelegtes Resistenzscreening von Pappelkrebskrankheiten geeignet ist, wie z. B. die Selektion des gesamten Genotyps von Resistenznachkommen bei der Züchtung der Stammkrebskrankheit. Diese Methode löst das pathologische Problem der Selektion resistenter Nachkommen in der Hybridzüchtung von Pappelkrebsen.
Dieses Protokoll bietet eine schnelle und effiziente Inokulationsmethode für Erreger der Pappelkrebsresistenz, die sich für Forschungsbereiche eignet, die ein groß angelegtes Screening auf Krankheitsresistenz erfordern, wie z. B. die Hybridzüchtung von Pappelkrebsresistenzen und das Pathogenitätsscreening von Stammkrebserregern.
Der erste wichtige Punkt der Methode ist die Bewertung der Krankheitsresistenz durch die Inokulation von neu gereiften Blätter…
The authors have nothing to disclose.
Diese Forschung wurde gemeinsam von der Central Public-Interest Scientific Institution Basal Research Fund des State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding (Fördernummer CAFYBB2020ZY001-2) und der National Natural Science Foundation of China (Fördernummer 32171776) an Jiaping Zhao finanziert.
Aluminum foil | Biosharp | BS-QT-027B | |
C. chrysosperma isolate | China Forestry Culture Collection Center | CFCC86775 | Separation and preservation by our laboratory |
Cytospora chrysosperma | Plant Physiology Laboratory, Institute of Forestry New Technology, Chinese Academy of Forestry | NCBI accession number: MK994101 for rRNA-ITS and MN025273 for EF1α gene CGMCC number:40575 | Separation and preservation by our laboratory |
Epson Perfection V370 Photo | Epson | V370 | Scanner; Scan the leaves into image |
PDA (Potato Dextrose Agar) | Solarbio | P8931 | Provide nutrition for fungal growth |
PE plastic film | To fix fungi on the leaves | ||
Populus alba var. Pyramidalis | Plant Physiology Laboratory, Institute of Forestry New Technology, Chinese Academy of Forestry | Cultivated by our laboratory | |
SPSS | IBM | Data analysis software | |
Thermostatic incubator | Shanghai Kuntian Laboratory Instrument Co., Ltd | KTD-6000 | Provide an environment for fungal growth |
Tough TG-6 camera | OLYMPUS | To take photos of diseased leaves |