Dr. Váczy Kálmán Zoltán
Eszterházy Károly Főiskola Regionális Egyetemi Tudásközpont
A környezet fogalma • STABIL
• DINAMIKUS
• kiszámítható
• nehezen előre jelezhető
EGYSZERŰ
KÖRNYEZET • KOMPLEX • nehezen előre jelezhető
ÖSSZETETT
• TURBULENS • kiszámíthatatlan
A környezet és mikróbák viszonya
MIKRÓBÁK
KÖRNYEZET
ÁLLAPOT JELZŐK
A környezeti hatások szerepe Az állapotjelzők változásának hatása a környezeti feltételek változásának tükrében:
- szaporodási ütem - fertőzőképesség - anyagcsere folyamatok - anyagcsere termékek - alkalmazkodó képesség - egyéb tulajdonságok
KÓROKOZÓK
Genetikai alapok Az élőlények, így a kórokozó mikróbák változásához, változékonyságához és evolúciójához a szükséges alapot a genetikai lehetőségeik biztosítják.
A genetikai alap különböző populációgenetikai mechanizmusok hatása alatt áll. • természetes szelekció; • mutáció; • migráció - genetikai sodródás; • adaptáció - alkalmazkodás; • fajképződés; • kompetíció - versengés;
A virulencia evolúciója Gazda-kórokozó kapcsolat A hagyományos nézet Elegendő idő alatt minden gazda-parazita kapcsolat békés együttéléssé
szelídül. Indoklás: jobban terjed a betegség, ha tovább életben marad a gazda. Folyomány: a virulens fertőzések fiatal evolúciós múltra tekintenek
vissza, azaz nemrég terjedt át a kórokozó az új gazdára. Példák: HIV, Ebola, Legionella, SARS, stb.
Ellenpéldák: kanyaró (~10000 év), malária (~100000 év), fügedarazsak fonálféreg parazitái (több millió év), stb.
A virulencia evolúciója Mit akar a kórokozó?
A kórokozó evolúciója: • Magas mutációs ráta • Gyors többszöröződés, rövid generációs idő • De: rövidlátó evolúció
A gazdaszervezet evolúciója: • Lassabb • De: a hosszabb túlélés közvetlen előny
Változások a mindennapokban? Hogyan észlelhetjük a változásokat? • Életciklus változás
INFORMÁCIÓ
• Fungicid rezisztencia • Új kórokokozók • Új betegségek • Új fajok
ÚJDONSÁG
• Új rasszok • Virulencia
FELFEDEZÉS
Változó szőlő-lisztharmat? Változások a nevezéktanban:
Uncinula necator
helyett
Erysiphe necator
kleisztotécium
helyett
kazmotécium
A szőlő-lisztharmat Gyorsabb sporulációs / terjedési lehetőségek: mikrociklikus konidiogenezis
Pintye és mtsai, 2009
A szőlő-lisztharmat Változások az életciklusban:
konídiumtartó
csírázás mikrociklikus konidiogenezis csírázás
konídiumok
aszkospórák
ivaros folyamat aszkusz
kazmotécium Pintye Alexandra rajza
A szőlő-lisztharmat Az ivaros folyamatok által generált változások: Breewer és mtsai, 2011
A konídiumokból kialakuló micélium-telepek mindig a két párosodási típus egyikéhez tartoznak PÁROSODÁSI TÍPUSOK: folyamatos ivaros rekombináció, nagyfokú genetikai változékonyság szőlőlisztharmat-rasszok kimutatása
A szőlő-lisztharmat Az ivaros folyamatok által generált változások: szőlő-lisztharmat rasszok? Két komplex szőlőhibrid-vonalon különböző lisztharmat-törzsek fertőzőképessége eltérően alakult 1. ‘Bloodworth 81-107-11’, amely Vitis rotundifolia, V. vinifera, V. berlandieri, V. rupestris, V. labrusca, és V. aestivalis hátterű 2. ‘Tamiami’ , amely V. aestivalis és V. vinifera hátterű
Ramming és mtsai, 2011
A szőlő-lisztharmat Az ivaros folyamatok által generált változások: eltérő patogenitású törzsek?
•A V. rotundifolia-ról származó szőlőlisztharmat-törzsek nem fertőzték az egyéb Vitis-fajokat
• A különböző szőlőlisztharmat-törzsek eltérő mértékben fertőzték a V. labruscana cv. Niagara-t
Frankel és mtsai, 2012
A szőlő-lisztharmat Változások a populáció szerkezetben: ivartalan terjedés
1845
Pár évvel 1850 után
1847
1850
Forrás: Kiss Levente A szőlőlisztharmatot a 19. században hurcolták be Európába É-Amerikából, és néhány év alatt az egész kontinensen elterjedt
A szőlő-lisztharmat Változások a populáció szerkezetben: új variációk A DNS-markerek nem utalnak az USA-ból Európába történt 19. századi behurcolásra??!! Inkább az Európából Kaliforniába történt behurcolásra?!
Haraszthy Ágoston
A szőlő-lisztharmat Az áttelelés és elsődleges fertőzések kérdése: Fotó: Schmidt Ágnes
Áttelelés micélium formájában a rügyekben, tavasszal „zászlós hajtások” (akárcsak az almalisztharmat esetében)
Fotó: Kiss Levente
Áttelelés aszkospórák formájában a tőkék kérgére ősszel lemosódott kazmotéciumokban; tavasszal a kiszóródó aszkospórák először a fiatal levelek fonákját fertőzik meg
A szőlő-lisztharmat Az áttelelés és elsődleges fertőzések kérdése:
A dogma: a kazmotéciumok ősszel képződnek, áttelelnek, tavasszal ontják az aszkospórákat 4 éves vizsgálat: akár már ősszel is kiszóródhat az aszkospórák legnagyobb része! Rossi és mtsai, 2010
A szőlő-lisztharmat Az áttelelés és elsődleges fertőzések kérdése: • Akár már az őszi időjárás is jelentősen befolyásolhatja a következő tavaszi lisztharmat-fertőzések mértékét • Az ősszel képződő ivaros termőtestek (kazmotéciumok) gyérítése csökkentheti a tavaszi lisztharmat-fertőzések mértékét ŐSZI LEMOSÓ PERMETEZÉS
A szőlő-lisztharmat Az áttelelés és elsődleges fertőzések kérdése: A tavaszi lisztharmat-fertőzések mértékét a tőkék kérgén, a Primer kazmotéciumok belsejében lisztharmat telepek áttelelt, tavasszal fertőzőképes aszkospórák mennyisége határozza meg Sporuláció, konídium képzés
Aszkospórák
JÁRVÁNY
Kevesebb elsődleges (aszkospórás) fertőzés tavasszal : kevesebb konídium képződik KISEBB FERTŐZÉSI NYOMÁS
A szőlő-lisztharmat Az elsődleges fertőzések kialakulásának kérdése:
Callonec és mtsai, 2008
A szőlő-lisztharmat Az elsődleges fertőzések és a spóramennyiség viszonya:
Gadouri és mtsai, 2012
A fungicid rezisztencia A növényvédőszerek
-Fungicidek „hadrendbe” állítása - Generációváltások és evolúció - Hataásspektrum - Hatóanyag fejlesztések - specifius célzott hatás a kórokozóra
- egészségkárosító hatás kiküszöbölése - Fungicid rezisztencia
A fungicid rezisztencia Mit jelent a fungicid rezisztencia?
A KÓROKOZÓ GOMBA ÉRZÉSKENYSÉGE CSÖKKEN MAJD MEGSZŰNIK EGY ADOTT FUNGICIDDEL SZEMBEN
A fungicid rezisztencia Hogyan alakul ki a fungicid rezisztencia?
- Genetikai változékonyság a populációkban - Mutációk – mutagén tényezők - „Jó” genetikai háttérrel rendelkező egyedek túlélése és kiszelektálódása - A szelektálódott, „rezisztens” egyedek felszaporodása - Rezisztens populációk kialakulása, terjedése - Hatástalanság kialakulása Mi a megoldás vagy inkább lehetőség? – HELYES VÉDEKEZÉSI STRATÉGIA
ALKALMAZÁSA
A fungicid rezisztencia Egy klasszikus történet: - strobilurin rezisztencia
egy hatáshely: a strobilurin-molekulák a mitokondriumok ún. citokróm-bc1 fehérje-komplexumához kötődnek, zavart okozva a gombák légzésében
Kiss Levente ábrái
A fungicid rezisztencia A fungicid-molekulák kapcsolódása a célfehérjéhez (a citokróm-bc1 komplexhez a mitokondriumokban): mint kulcs a zárba…
A fungicid rezisztencia CYTB-gén az mtDNS-ben: fungicid-rezisztens kórokozókban (lisztharmat-, peronoszpóra-, szürkerothadás-, stb. kórokozóiban EGYARÁNT) egy pontmutáció:
…GGT… helyett …GCT…
glicin aminosav helyett alanin a célfehérje strobilurin-kötőhelyén (pontmutáció jele: G143A)
a fungicid-molekulák nem tudnak kötődni a célfehérjéhez (kulcs-zár…) Kiss Levente ábrái
A fungicid rezisztencia Ilyen gyorsan kialakult volna ez a pontmutáció?! valószínűbb, hogy MINDIG IS JELEN VOLTAK strobilurin-érzékeny
és „mutáns” = strobilurin-rezisztens lisztharmat-, peronoszpóra-, stb. törzsek…
Az egy hatáshelyű fungicideknél gyakori a rezisztencia!
natur-in-nrw.de
Strobilurus tenacellus: kiszorít más gombákat a környezetéből
A fungicid rezisztencia CYTB-gén vizsgálata: 24 mintában > 320 mtDNS-szekvencia két kunsági minta kivételével mindenütt kimutattuk a G143A mutációt!
PCR, klónozás
Köszönöm a figyelmet!
