Γενετική και μοριακή μελέτη της ετεροκαρύωσης στον φυτοπαθογόνο μύκητα Verticillium

Abstract

Ο παραφυλετικός κύκλος στους ασκομύκητες ξεκινά με την αναστόμωση σπορίων ή υφών διαφορετικών γονοτύπων προς σχηματισμό ετεροκαρύων, ο οποίος ωστόσο συχνά παρεμποδίζεται στους φυσικούς πληθυσμούς από συστήματα ετεροκαρυωτικής ασυμβατότητας. Οι αφυλετικοί φυτοπαθογόνοι μύκητες του γένους Verticillium έχουν μεγάλη οικολογική και οικονομική σημασία διεθνώς. Βάσει της μεθόδου συμπληρωματικότητας μεταλλαγών nit (στο μονοπάτι αφομοίωσης των νιτρικών ιόντων) τα στελέχη των μυκήτων κατατάσσονται σε Ομάδες Βλαστητικής Συμβατότητας (Vegetative Compatibility Groups, VCGs), οι οποίες θεωρείται παραδοσιακά πως αποτελούν γενετικά ομοιογενείς και απομονωμένες ενδοειδικές υποομάδες. Ο στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της ετεροκαρύωσης/ετεροκαρυωτικής ασυμβατότητας κυρίως στο είδος V. dahliae με παράλληλες προσεγγίσεις πληθυσμιακής βιολογίας, γενετικής, κυτταρικής βιολογίας-φυσιολογίας και μοριακής βιολογίας-γονιδιωματικής ανάλυσης. Με αυτές τις μεθόδους (α) αναπτύχθηκαν νέα μοριακά εργαλεία για την ταχεία και αξιόπιστη πρόβλεψη της κατάταξης πληθυσμών του μύκητα σε VCGs, (β) αναπτύχθηκε νέα μεθοδολογία μεγάλης κλίμακας για την κατάταξη στελεχών του μύκητα σε VCGs με βάση τη συμπληρωματικότητα μεταλλαγών nit, (γ) αποδείχθηκε πως οι VCGs του V. dahliae δεν είναι γενετικά ομοιογενείς ομάδες και ότι δεν υφίστανται απόλυτοι γενετικοί φραγμοί μεταξύ αυτών, (δ) αποδείχθηκε πως οι εκάστοτε γενετικοί δείκτες που χρησιμοποιούνται για την κατάταξη στελεχών σε VCGs επιδρούν καθοριστικά στα αποτελέσματα της κατάταξης, (ε) μελετήθηκε η αναστόμωση κονιδίων του μύκητα σε φάση βλάστησης και η επίδραση φυσιολογικών παραμέτρων στη διαδικασία, και αποδείχθηκε πως η διέλευση πυρήνων μέσω αναστομώσεων προς δημιουργίαν ετεροκαρύων είναι δυνατή στο Verticillium, (στ) βρέθηκε ότι ο κύριος φαινότυπος ασυμβατότητας στο V. dahliae συνίσταται στην αμοιβαία «ανοχή» και σύντηξη των ασύμβατων υφών προς σχηματισμό ασύμβατων ετεροκαρύων, τα οποία υποβάλλονται σε απομόνωση και καταστροφή, (ζ) στα γονιδιώματα των ειδών του Verticillium εντοπίσθηκαν γονίδια με ομολογία προς γνωστά γονίδια ετεροκαρυωτικής ασυμβατότητας, καθώς και άλλα που κωδικοποιούν για πρωτεΐνες με πιθανώς σχετιζόμενα μοτίβα, και (η) κατόπιν ανάπτυξης αποδοτικών συστημάτων γενετικού μετασχηματισμού του V. dahliae, επιλεγμένα γονίδια (het-c1, het-c2, un-24, vib-1, hex-1 και MAT1-2-1) μελετήθηκαν λειτουργικά μέσω στοχευμένης γονιδιακής απαλοιφής, αποκαλύπτοντας πληθώρα λειτουργιών σχετικών τόσο με την ετεροκαρυωτική ασυμβατότητα, όσο και με θεμελιώδεις μορφογενετικές και φυσιολογικές διαδικασίες.