שיטה מהירה ויעילה להערכת פתוגניות של מיאדי אוסטילגו על קווי תירס וטוסינטה

מחלות פטרייתיות של צמחים מייצגות את אחד האיומים הבולטים ביותר על החקלאות. הצורך לפתח יבולים עם עמידות משופרת למחלות הולך וגדל בשל צורכי המזון של אוכלוסיית העולם ההולכת וגדלה. פתוגנים צמחיים מדביקים באופן טבעי צמחי יבולים בתחום וגורמים למחלות המשפיעות לרעה על יבול⁶. הוכח כי זיהוי וניצול צמחים עמידים יכול לשפר את ההתנגדות ולהפחית את אובדן התשואה. זנים עמידים זוהו במיני צמחים רבים, כולל תירס, חיטה, אורז ובדורה על ידי כך שהם מחוסנים את הצמחים בפתוגן צמחי ובוחרים לקווים עמידים⁷. לכן, פיתוח ושימוש בשיטת חיסון יעילה יאפשרו לצמחים רבים להיות מחוסנים ומוקרנים להתנגדות. שיטות חיסון שונות שימשו כולל חיסון לטבול, pipeting את תרבות ההשעיה תא פתוגן לתוך המערבולת של הצמח, וחיסון הזרקת מחט^8-11. עם כל שיטה, הפתוגן חייב להיות הציג באופן אמין בין הצמח עוזב שבו הפתוגן נכנס לצמח באמצעות היווצרות של appresoria כדי להבטיח פיתוח פתוגן וזיהום צמחי^12,13.

שיטת חיסון הטבילה כרוכה בהשקעת שתיל צמחי לתוך תרבות השעיית תאים פתוגן, בעוד שיטת הצינור דורשת הצבת תרבות המתלים של תאי הפתוגן למערבולת של שתיל הצמח. עם זאת, קיימות בעיות בשתי השיטות. ראשית, שתי השיטות תלויות בתנועה הטבעית של הפתוגן מפני השטח של העלה לרקמת הצמח המשתנה מאוד. רוב הפתוגנים נכנסים באופן טבעי לצמח דרך פתחים סטומטליים או פצעים על פני השטח של עלה הצמח. עם זאת, קיימת שונות משמעותית ביכולת הפתוגנים לחדור את משטח עלה הצמח דרך הסטומטה ו/או הפצעים על פני העלה. לכן, חדירת פתוגן לא ניתן לשלוט עם כל שיטת חיסון פוטנציאל וכתוצאה מכך נתונים לא עקביים. שנית, כאשר סינון מספר רב של צמחים, שקיעת השתילים לתוך תרבות השעיית תא פתוגן יכול להיות זמן רב ועשוי להגביל את מספר הצמחים שניתן לסנן. לעומת זאת, פרוטוקול חיסון הזרקת המחט המתואר בזאת מספק את תרבות ההשעיה של תאי הפתוגן בין עלי הצמח המקלים על היווצרות^{נספחים 14}. לאחר מכן הפתוגן מנצל את התוספתן החדש שפותח כדי להיכנס לצמח ומבטל את בעיית החדירה לפתוגן. בנוסף, פרוטוקול חיסון הזרקת מחט מספק מגוון של פנוטיפים עבור תירס וצמחי teosinte כי כבר מחוסנים עם U. maydis ולהפגין זיהום טוב. הפנוטיפים יכולים לשמש כסמן כדי לקבוע את הריכוז הטוב ביותר עבור תרבות השעיית תאי הפתוגן וכתוצאה מכך פנוטיפים צמחיים עקביים בתוך ובין ניסויים שונים.

בעקבות חיסון צמחים עם תרבות השעיית תא פתוגן, צמחים מוקרנים בדרך כלל כדי לזהות פנוטיפ עמיד או רגיש^8-11,15. בעוד קשקשי דירוג המחלות נמצאים בשימוש נרחב כדי לסנן ולסווג פנוטיפים צמחיים, סולמות הדירוג משתנים בהתאם לפתוגן המנותח. לכן, הקמת פרוטוקול סולם דירוג מחלה עבור U. maydis ו אינטראקציות תירס יכול להיות מנוצל עבור פתוגנים פטרייתי דומה¹⁶.

סדרת הפרוטוקולים הנוכחית מפרטת חיסון הזרקת מחט עם תרבות השעיית תאים U. maydis והקרנת תגובת עמידות למחלות של תירס, טאוסינט וקווי אינטרוגרסיה של תירס x teosinte. הפרוטוקולים הנוכחיים אינם מוגבלים לחיסון הזרקת מחט של U. maydis לתוך צמחים תירס אבל יכול להיות מנוצל עבור כל פתוגן פטרייתי יחסית מיני צמחים. לכן, הכללת הפרטים של שתי השיטות באותו פרוטוקול תאפשר לחוקרים לנצל ישירות את הפרוטוקולים לחיסון וסינון או לתפעל את הפרוטוקולים המקוריים כך שיתאימו טוב יותר למיני הפתוגן והצמחים המעניינים.