Screening van katoen genotypes voor Reniform nematode resistentie

Rotylenchulus reniformis (Linford en Oliveira), gewoonlijk aangeduid als reniform nematode, is een van de belangrijkste parasitaire soorten die aanwezig zijn in de bodems van het zuidoosten van de Verenigde Staten^1,2,3. De nematode is een obligate, sedentaire semi-endoparasiet die een gastheerplant nodig heeft om zijn levenscyclus^2,4te voltooien. Vermiform preadult vrouwelijke nematoden penetreren het hostwortel systeem om een voerplaats te creëren in de stele^2,3. Naarmate de nematode voedt en rijpt, zal het achterste gedeelte dat buiten de gastheer wortel blijft opzwellen bij de eierproductie, een karakteristieke niervorm vormen (Figuur 1). Rotylenchulus reniformis is in staat om te voeden op het wortelsysteem van meer dan 300 plantensoorten, met inbegrip van katoen⁴. Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) wordt op grote schaal geteeld in het zuidoosten van de Verenigde Staten, maar het ontbreken van R. reniformis resistente rassen belemmert nematode Management^2,3. Beheer strategieën zoals nematicide behandeling en rotatie met niet-gastheer gewassoorten zijn gebruikt om bodem Rte verminderen. reniformis bevolkingsdichtheid^5,6, maar de opbrengst van zaad katoen kan vaak variëren van 1 tot 5%². Symptomen van R. reniformis infectie kan omvatten plant stunting, onderdrukt wortelgroei, Voedingstekorten, fruit abortus, en vertraagde volwassenheid². Symptomen kunnen echter niet duidelijk zijn als gevolg van de uniformiteit van de symptomen in het veld; Daarom zijn benaderingen voor de beoordeling van R. reniformis -infectie is nodig om resistente Upland katoen rassen te identificeren en te ontwikkelen. Evaluatie van R. reniformis resistentie in katoen wordt beschouwd als moeilijk⁷, omdat het geïnfecteerde wortelsysteem normaal kan lijken, hoewel de plant symptomen van infectie kan vertonen⁸.

Voor de identificatie van Ris een effectief nematode-screening protocol vereist. reniformis resistente toetredingen uit de katoen plasma collectie, en voor de bepaling van de resistentie genetica voor deze toetredingen. Een dergelijk protocol zal helpen bij de overdracht van resistentiegenen naar Upland Cotton. Er zijn verschillende bioassay methoden gebruikt om Rte beoordelen. reniformis -infectie in katoen^{8,9,10,11,12,13,14,15}. In het algemeen zijn er twee belangrijke benaderingen gebruikt voor de identificatie van R. reniformis resistente katoen genotypes. De meest gebruikte aanpak bestaat uit het extraheren van eieren en/of vermiforme nematoden uit besmette planten of bodems^{8,11,12,14,15}. De algemene methodologie voor deze aanpak omvat het planten van zaden voor de individuele katoen genotypen in afzonderlijke potten, waardoor de zaailingen zich gedurende 7 tot 14 dagen kunnen ontwikkelen, waarbij de zaailingen worden inentend door een mengsel van vermiforme stadia van Rtoe te voegen. reniformis naar de bodem, en waardoor de nematoden om het wortelstelsel te infecteren voor 30 aan 60 dagen. Vervolgens worden vermiforme nematoden en/of eieren geëxtraheerd uit het geïnfecteerde wortelsysteem van elke plant of uit de potgrond. Het aantal geëxtraheerde nematoden of eieren wordt vervolgens bepaald om de bevolkingsdichtheid en het voortplantings percentage te schatten, die worden vergeleken met de controle-genotypen om resistente genotypen te identificeren.

Een alternatieve aanpak, zoals hier beschreven, omvat microscopisch onderzoek van het katoen wortelsysteem dat is geïnfecteerd met nematoden om het aantal vrouwelijke nematoden dat de wortels parastiseert, te bepalen^10,16. Net als bij andere benaderingen, worden katoen genotypen geplant in afzonderlijke potten en geënt met vermiforme nematoden ongeveer 7 dagen na het planten. Binnen 30 dagen na de inoculatie wordt het wortelsysteem van de afzonderlijke planten verwijderd en wordt de grond van de wortels afgespoeld. Vervolgens worden de nematoden die aan het wortelsysteem zijn bevestigd gekleurd met rood voedsel kleur¹⁷, en wortels worden microscopisch onderzocht om het aantal infectie sites met resistente katoen genotypen te bepalen (geïdentificeerd op basis van het aantal nematoden per gram van de wortel) in vergelijking met een gevoelige controle¹⁶. Deze tweede benadering heeft als voordeel dat de doorvoer toeneemt door het aantal dagen dat nodig is voor evaluatie te verminderen en het aantal afzonderlijke genotypen dat in één experiment wordt geëvalueerd, te verhogen. Screeningsmethoden die de bevolkingsdichtheid of de reproductiesnelheid evalueren, zijn vaak meer tijdrovend dan die op basis van visuele waarnemingen van infectieverschijnselen⁷. Eén beperking van deze aanpak is echter dat de weerstand van gastheerplanten die de reproductie van nematode zoals bepaald door de eierproductie belemmert, niet¹³wordt beoordeeld.

Screening protocollen voor R. reniformis resistentie vernietigt vaak het wortelsysteem tijdens evaluatie⁷ en betrek de vegetatieve shoot die wordt weggegooid. Om deze beperking te overwinnen, is een methode van vegetatieve vermeerdering ontwikkeld om het herstel van planten voor zaadproductie¹⁸mogelijk te maken. Na verwijdering van het wortelsysteem voor nematode-evaluatie, wordt de vegetatieve shoot geplant in potgrond om het wortelsysteem opnieuw te laten groeien. Deze methode heeft brede toepassingen voor de meeste R. reniformis screening protocollen. Een eenvoudige en snelle methode van vegetatieve vermeerdering is van cruciaal belang voor de fokkerij R. reniformis resistente Upland katoen rassen, waarbij het herstel van de nakomelingen is vereist om te voor gaan resistente genotypen naar de volgende generatie.

Er wordt een protocol gepresenteerd voor de grootschalige screening van katoen genotypen voor reniform nematode resistentie. Het doel is om een eenvoudige en snelle niet-destructieve screeningsmethode te ontwikkelen om de katoen kweek populaties voor nematode resistentie te evalueren om te helpen bij het fokken van resistente Upland katoen variëteiten. Met behulp van dit protocol, gegevens worden meestal verkregen binnen 35 dagen, met meer dan 300 genotypen geëvalueerd in een enkel experiment. Gegevens worden gepresenteerd voor resistente en gevoelige genotypen ter illustratie van de variatie die vaak wordt waargenomen met behulp van deze methoden.