Aphanomyces root rot in pea: genomic insights into pathogen diversity and disease resistance

Odlingen av ärt (Pisum sativum) står inför betydande utmaningar på grund av rotröta, främst orsakad av patogenen Aphanomyces euteiches, en marklevande algsvamp. Det saknas kommersiella ärtsorter som är resistenta mot rotröta, och metoder för att begränsa sjukdomen inkluderar en varierad växtföljd och att undvika odling av ärt på mycket angripna fält. Avhandlingsarbetet integrerar populationsgenetiska, transkriptomiska och jämförande genomiska analyser för att förbättra vår förståelse av aphanomyces rotröta i ärter, och ger värdefull kunskap att basera framtida insatser inom förädlings- och sjukdomsbegränsning på.  Genetiska analyser av A. euteiches i Europa avslöjade tre distinkta grupper på en nord-sydlig gradient: den nordöstra (NE), centraleuropeiska (CE) och södra (S) gruppen. Gemensama multilocus-genotyper mellan geografiskt avlägsna regioner indikerar förflyttning av A. euteiches mellan länder. S-gruppen skiljde sig åt i virulens och storlek på oosporer jämfört med NE och CE, och visade tecken på genetisk isolering, sammantaget tyder resultaten på att grupp S kan betraktas som en separat Aphanomyces art. Användningen av partiell resistens mot ärtrotröta från genotyp PI180693 utvärderades i korsningar med den mottagliga, kommersiella sorten Linnea under kontrollerade förhållanden och i fält. De nya förädlingslinjerna visade förbättrad sjukdomsresistens mot ärtrotröta jämfört med den mottagliga föräldern. Dessutom underströk resultaten svårigheterna med att förutsäga förädlingslinjernas prestanda i fält baserat på försök under kontrollerade förhållanden och att bryta kopplingen mellan sjukdomsresistens och ogynnsamma egenskaper i klassisk förädling. Det transkriptomiska immunsvaret hos Linnea och PI180693 mot infektion med A. euteiches visade sig vara tids- och genotypberoende, och involverade differentierad reglering av transkriptionsfaktorer och gener associerade med hormonell signalering. En jämförelse med gener som är fysiskt lokaliserade i genomiska regioner som segregerar med sjukdomsresistens ledde till identifiering av 39 kandidatgener för sjukdomsresistens, inklusive en förmodad immunreceptor med NLR-struktur som var polymorf mellan ärtgenotyperna.