En ny studie ledd av Texas A&M AgriLife-forskare har avslöjat viss resistens mot zebrachipssjukdom bland vissa vilda potatisarter.

Studien av 52 vilda potatisarter – varav en tillträde var resistent och tre var toleranta mot sjukdomen – ägde rum som en del av ett försök att identifiera ny genetisk resistens mot sjukdomen, som påverkar potatisproduktionen över hela världen.

Studien, "Identifiering och karaktärisering av potatiszebrachipsresistens bland vilda Solanum-arter", publicerades nyligen i tidskriften Frontiers in Microbiology .

Den primära utredaren för studien var Kranthi Mandadi, Ph.D., en Texas A&M AgriLife Research-forskare vid Texas A&M AgriLife Research and Extension Center i Weslaco och docent vid Texas A&M:s avdelning för växtpatologi och mikrobiologi.

Studiens medutredare inkluderar Isabel Vales, Ph.D., AgriLife Research-docent och potatisförädlare, Bryan-College Station, och Carlos Avila, Ph.D., AgriLife Research-docent och grönsaksförädlare, Weslaco, båda vid Institutionen för Trädgårdsvetenskaper; och Freddy Ibanez, Ph.D., en AgriLife Research-forskare vid centret och biträdande professor vid Texas A&M Department of Entomology.

Andra inblandade i studien var Texas A&M AgriLife Research-forskarna Victoria Mora, M.S., Manikandan Ramasamy, Ph.D., Mona Damaj, Ph.D. och Sonia Irigoyen, Ph.D., vid Weslaco-centret, samt Veronica Ancona, Ph.D., växtpatolog och docent vid Texas A&M University-Kingsville.

"Den här typen av resultat var precis vad AgriLife Research föreställde oss när vi bestämde oss för att finansiera utsädesstipendier för insektsvektorsjukdomar", säger Henry Fadamiro, Ph.D., chief scientific officer och biträdande direktör, AgriLife Research, och biträdande dekanus, Texas A&M College of Jordbruk och biovetenskap. "Vi vill tacka Texas Legislature för att ha finansierat AgriLife Researchs IVD Exceptional Item Request som har gjort dessa utsädesanslag möjliga. Deras fortsatta stöd är ovärderligt."

Vad är zebrachipssjukdom?

Zebrachips är en komplex sjukdom på grund av dess associering med den oodlingsbara bakterien Candidatus Liberibacter solanacearum och överföring av en insektsvektor, potatis-psylliden. Sjukdomen rapporterades först i Saltillo, Mexiko, och därefter i södra Texas, och upptäcktes i många andra stater och kommersiella potatisodlande regioner i världen. Om det inte är markerat kan det resultera i förluster av potatisavkastning på upp till 94 %.

Ovanjordiska symtom på växter som drabbats av zebrachips inkluderar lila missfärgning av unga blad, rullning uppåt av topplöven, förekomsten av luftknölar, vissnande, hämmad tillväxt och växtdöd.

"Zebra chip-påverkade knölar är av dålig kvalitet, uppvisar vaskulär ringbruning och bruna fläckar," sa Mandadi. "Dessa chips har också en bitter smak och mörkbrunt randiga, zebraliknande mönster när de steks."

Han sa att sjukdomen i slutändan sänker avkastningen och knölkvaliteten blir osäljbar.

"Om sjukdomen lämnas okontrollerad kan den bli en betydande skada för potatisproduktionen."

Varför studien?

Potatisen odlas i över 160 länder och anses vara den fjärde viktigaste basfödogrödan efter vete, majs och ris. Det är en rik källa till kolhydrater och ger andra viktiga näringsämnen, såsom kostfiber, vitaminer, mineraler, protein och antioxidanter.

"Potatisen är en viktig matgröda över hela världen," sa Mandadi. "När efterfrågan på färska och bearbetade potatisprodukter ökar globalt, finns det ett behov av att hantera och kontrollera nya sjukdomar som zebrachips."

I Texas odlas potatis i alla regioner som har en betydande mängd kommersiell grönsaksproduktion. Kommersiellt areal för potatisproduktion finns i South Plains, Panhandle och Rolling Plains, såväl som i Winter Garden och Rio Grande Valley-områdena.

"I Texas har vi hanterat problemen med zebrachips i mer än 20 år," sa Vales. "Under den tiden har sjukdomen blivit genomgripande och har expanderat inte bara i detta tillstånd utan även i andra potatisproducerande stater."

Bakterien och insektsvektorn förknippad med zebrachipssjukdom kan också påverka andra grönsaksgrödor och produkter, inklusive tomater, paprika och morötter.

Vales sa att nuvarande strategier för hantering av zebrachips främst kretsar kring att kontrollera psyllidvektorn med insekticider eller genom att ändra kulturell praxis, som att ta tid för planteringsdatum för att fördröja exponeringen för psyllidpopulationen.

"Men båda dessa har bara marginella fördelar, och medan användningen av kemiska åtgärder har hjälpt till att kontrollera psyllidpopulationen, är detta tillvägagångssätt förknippat med höga kostnader och potentialen för ökad resistens mot insektsmedel," sa hon. "Därför är identifiering och förädling av ny genetisk resistens och tolerans mot zebrachipsen en annan viktig väg för att uppnå integrerad skadedjursbekämpning."

Vales sa att tidigare studier har rapporterat variationer i psyllidens preferens för vilda potatisarter och deras avelskloner.

Studieresultaten

"Under de senaste fyra åren har vårt team studerat metoder för att kontrollera zebrachipssjukdom tack vare fröfinansiering från projekt associerade med Insect Vector Diseases Grant Program," sa Mandadi.

Växtmaterialet av 52 vildpotatisaccessioner tillhörande en Solanum-sekt. Petota diversity panel, odlad från äkta potatisfrön erhållna från U.S. National Plant Germplasm System i Wisconsin, användes i studien.

"Nya källor till motstånd mot zebrachips identifierades bland en vild samling av knölbärande Solanum-arter som finns i Petota-panelen," sa Mandadi. "Denna panel av vildpotatis är en taxonomiskt välkarakteriserad och mångsidig samling från vilken man kan bryta efter värdefulla potatisegenskaper."

Flera av de 52 anslutningarna var mottagliga och måttligt mottagliga, och visade uppåtgående bladrullning, kloros och växtförsämring, sa Mandadi.

"Men efter screening, fenotypiska utvärderingar och kvantifiering av bakterierna i accessioner infekterade med bakteriebärande psyllider, identifierade vi en zebrachipsresistent accession, Solanum berthaultii, tillsammans med tre andra accessioner som var måttligt toleranta mot zebrachip."

De tre accessioner som identifierades i studien som måttligt toleranta mot zebrachips var S. kurtzianum, S. okadae och S. raphanifolium.

Mandadis team fann också att S. berthaultii har täta körtelbladstrikomer, och denna bladstrukturella modifiering kan vara en faktor som är ansvarig för mycket av det observerade motståndet mot zebraspån.

"Lövdelen producerar en klibbig substans som verkar fånga psylliden till växten när den kommer i kontakt med den," förklarade Mandadi. "Som ett resultat dör många psyllider innan de reproducerar sig, vilket minskar överföringen av bakterien till växter."

Han noterade att S. berthautii-tillträdet av vildpotatis hade sitt ursprung i Bolivia, som gränsar till Peru, historiskt identifierad som den odlade potatisens "födelseplats".

Han sa att S. berthaultii är en lovande källa för psyllidresistens för zebrachips som kan studeras ytterligare för att förstå mekanismer för insektsresistens och införlivas i potatisproduktionssystemet.

"Det kan möjligen användas för att odla nya potatissorter eller till och med som en "fälla" som kan planteras bredvid mer traditionella potatissorter som ett sätt att hjälpa till att eliminera psyllider, säger Mandadi.

Han noterade också att liknande tillvägagångssätt för att identifiera ny genetisk resistens och tolerans hos vilda växtarter kan hjälpa till att kontrollera andra förödande grödasjukdomar, såsom potatisblommor, citrusgrönning, Pierces druvsjuka och banansjuka. + Utforska vidare

Ny sort av zebrachipssjukdom hotar potatisproduktionen i sydvästra Oregon