El laboratori d’Andrea Skantar, del Beltsville Agricultural Research Center, es dedica al coneixement molecular dels nematodes que parasiten cultius farratgers. Un exemple de la feina que fan el trobem en un article publicat aquesta setmana al Journal of Nematology en el que fan la caracterització molecular i morfològica de nematodes heterodèrids formadors de quist del grup Avenae en mostres procedents de Grècia. Dins del gènere Heterodera s’han catalogat 87 espècies d’importància econòmica com a paràsits de plantes. El grup Avenae d’aquest gènere inclou 12 espècies. Les mostres analitzades per Skantar et al. van ser preses en diferents localitats gregues entre el 2013 i el 2021. Es tractava de mostres de camps de patata, de gespa d’estadis esportius i d’un camp d’all. Skantar et al. recuperaren d’aquestes mostres quists del gènere Heterodera, i en feren extraccions d’ADN, que sotmeteren a anàlisis de seqüència per gens ribosomals (28S, ITS1 i ITS2), mitocondrials (COI) i nuclears (Hsp90). Hi han detectat tres espècies: H. filipjevi (en camps de patata i gespa), H. hordecalis (en camps de patata) i H. mani (en el camp d’all). Aquestes tres espècies no havien estat detectades abans a Grècia. L’anàlisi d’haplotips mostra la relació d’aquestes poblacions gregues amb d’altres de la Conca Mediterrània i d’altres regions del món.
Electromicrografia d’un nematode paràsit de la soja al costat d’un ou seu, realitzada per l’Agricultural Research Service dels Estats Units en el 2006
Nematodes quístics del grup Avenae a Grècia
Els autors d’aquesta recerca són Andrea M. Skantar (del Mycology and Nematology Genetic Diversity and Biology Laboratory, USDA-ARS-NEA-BA, amb seu a Beltsville), Zafar A. Handoo (USDA-ARS-NEA-BA), Maria N. Hult (USDA-ARS-NEA-BA), Alemayehu Habteweld (USDA-ARS-NEA-BA), Maria Kormpi (de l’Institut Fitopatològic Benaki, amb seu a Kifisia) i Emmanuel A. Tzortzakakis (de l’Institut de l’Olivera, amb seu a Heraklion). L’article fou tramès al Journal of Nematology el 23 de setembre del 2024. L’edició anà a càrrec de Cynthia Gleason.
Habteweld agraeix la beca que li administra l’Oak Ridge Institute for Science and Education. Els autors agraeixen a Salvatore Lombardo les mostres procedents d’Itàlia. També agraeixen a Mihail Kantor i Steve Rogers l’ajut en el processament d’espècimens.
Les 87 espècies conegudes del gènere de nematodes quístics Heterodera es poden dividir en nou grups principals: Afenestrata, Avenae, Bifenestrata, Cardiolata, Cyperi, Schachtii, Sacchari, Goettingiana i Humuli.
Dins del grup Avenae es reconeixen 12 espècies que són paràsites de cultius de plantes monocotiledònies. Aquestes espècies són H. arenaria Cooper, 1955; H. avenae Wollenweber, 1824; H. aucklandica Wouts & Sturhan, 1995; H. australis Subbotin, Rumpenhorst, Sturhan & Moens, 2002; H. filipjevi (Madzhidov, 1981) Stelter, 1984; H. hordecalis Andersson, 1975; H. latipons Franklin, 1969, 1984; H. mani Matthews, 1971; H. pratensis Gäbler, Sturhan, Subbotin & Rumpenhorst, 2000; H. riparia (Kazachenko, 1993) Subbotin, Sturhan, Rumpenhorst & Moens, 2003; H. sturhani Subbotin, 2015; i H. ustinovi Kirjanova, 1969.
A Grècia ha estat identificada la presència de H. avenae, H. fici i H. schachtii com a paràsits de cereals, figues o remolatxes. També hi ha reports de H. latipons i H. humuli.
Mostres de sòls
Les mostres de sòls de cultius de patata d’aquest estudi foren recollides en el marc d’una recerca sobre la presència del nematode quístic de la patata Globodera spp. per part dels Laboratoris de Nematologia d’Atenes i d’Iraklion.
Un pot de Fenwick
Les mostres de sòl eren assecades i es feia passar una alíquota pel pot de Fenwick, eina clàssica per a l’observació i extracció de quists. Hom hi trobà quists de Globodera i d’Heterodera.
En aquest estudi també s’inclouen mostres de sòl d’un camp d’alls i de la gespa d’un estadi d’atletisme. També aquestes mostres foren processades per a l’extracció de quists.
Els quists eren preservats en la solució salina DESS, i fou així com foren tramesos des de Grècia al laboratori de Beltsville, a Maryland.
En el marc d’aquest estudi també s’han fet anàlisis moleculars d’espècimens de quists conservats a -80 ºC que procedien de Sicília i d’Oregon.
Per a les anàlisis morfològiques es fixaren espècimens juvenils en formaldehid al 3%, processats pel mètode de la formalina-glicerina. També es fixaren femelles en formaldehid. S’obtingueren fotomicrografies de cons vulvals quístics, de femelles i juvenils J2.
Per a les anàlisis moleculars es partien de nematodes individuals, que eren tallats amb bisturí en un tampó d’extracció. S’obtenia un extracte d’ADN que era aliquotat per a fer-hi reaccions d’amplificació (PCR). Cada població era representada per 2-5 nematodes individuals. Les PCR es feien sobre seqüències 28S i ITS (del gen rRNA), mtCOI i Hsp90. Alguns amplicons de ITS i tots els de Hsp90 eren clonats amb un kit d’Agilent i seqüenciats per Genewiz, Inc. Els altres amplicons eren extrets i seqüenciats directament. Les seqüències obtingudes foren presentades al GenBank.
Les seqüències obtingudes eren analitzades bioinformàticament (Clustal W, MAFFT), per valorar-hi la variació intraspecífica. S’obtingueren arbres filogenètics.
Heterodera filipjevi
El grup Avenae es caracteritza per un quist en forma de llimona, amb conus bifenestrat, una breu fenedura vulval i la presència de bullae.
Skantar et al. identifiquen en les mostres una població grega d’Heterodera filipjevi. En els juvenils d’aquesta població la regió labial és marcada per dos annuli. L’estilet es troba ben desenvolupat, amb protuberàncies basals en forma d’àncora. La cua és cònica amb un final hialí. El camp lateral mostra quatre línies, de les quals les dues interiors són més marcades.
Els quists tenen forma de llimona i una coloració bruna clara. Són bifenestrats. La paret és prima i amb un patró en ziga-zaga. Els cons vulvals bifenestrats tenen semifenestres en forma de ferradura.
Les seqüències de Hsp90 són les primeres que entren en el GenBank d’aquesta espècie. El grau d’identitat de seqüència amb H. avenae és del 87%.
En les poblacions gregues, la seqüència ITS marca dos haplotips principals, Hf1 i Hf2. Mentre que Hf1 té una distribució geogràfica àmplia, Hf2 sembla circumscrit a Grècia i Turquia.
La seqüència mtCOI permet destriar els haplotips HfA10 (present a Livadia, Creta i Turquia), HfA17 (Viotia) i HfA18 (Atenes).
Heterodera hordecalis
En els juvenils trobats la regió labial es troba lleugerament marcada amb 3-4 annuli. El camp lateral és de quatre línies, les exteriors de les quals són aerolades. L’estilet presenta protuberàncies projectades cap endavant. El final de la cua és arrodonit.
Els quistos són ovoides, amb un coll ben desenvolupat. Són semifenestrats. La longitud de la fenedura vulval és de 17-23 μm. No hi ha bullae.
Les seqüències de Hsp90 són les primeres que entren en el GenBank d’aquesta espècie. El grau d’identitat de seqüència amb H. avenae és del 83%.
Les seqüències ITS indiquen que les poblacions gregues d’aquesta espècie són filogenèticament properes amb haplotips comuns a Algèria i Tunísia.
Les seqüències mtCOI indiquen la presència de l’haplotip HhC1.
Heterodera mani
Els juvenils presenta una regió labial amb 4 annuli. El camp lateral consta de quatre línies, de les quals les dues interiors són clarament visibles. L’estilet és ben desenvolupat, amb protuberàncies amb finalitzacions profundament còncaves. La cua és conoide, amb una punta arrodonida.
Els quists són esfèrics, d’un color bru. La paret compta amb línies en ziga-zaga. Hi ha una capa subcristal·lina gruixuda. Són bifenestrats i compten amb bullae.
Les seqüències de Hsp90 són les primeres que entren en el GenBank d’aquesta espècie. El grau d’identitat de seqüència amb H. avenae és del 93%.
Les seqüències ITS indiquen que les poblacions gregues d’aquesta espècie comparteixen haplotips amb Austràlia i Alemanya.
L’aplicació agronòmica d’aquest coneixement filogenètic
Aquest és el primer report a Grècia de les espècies H. filipjevi, H. hordecalis i H. mani.
H. filipjevi fou originàriament descrit per Kirjanova el 1941 en camps de blat de la regió de Sverdlovsk. Llavors fou classificat com a H. avenae. En el 1981, Madzhidov li donà la categoria d’espècie. Des de llavors se l’ha trobat en una vintena d’espècies diferents de cereals i herbes. És una plaga important de cereals a nivell global (Europa, Àsia i Amèrica del Nord). A la Conca Mediterrània ha estat descrita a Itàlia, Espanya, Súria i Turquia.
H. hordecalis fou descrita per primera vegada el 1975 per Andersson en camps d’ordi de Suècia. A la Conca Mediterrània ha estat identificada a França, Itàlia, Israel, Algèria, Marroc i Tunísia.
La presència de H. filipjevi i H. hordecalis en camps de patates de Grècia pot semblar paradoxal, però Skantar et al. pensen que això es degut que en els mateixos camps es fan rotacions de patates i cereals.
H. mani fou descrita originàriament com a paràsit d’herbes d’Irlanda del Nord, especialment de margall (Lolium perenne). Ha estat reportada en pastures d’Europa, Sud-Àfrica, els Estats Units, Austràlia Occidental i Tasmània. En aquest estudi és reportada per primera vegada e un camp d’alls. És possible que això sigui degut a una parasitació de males herbes presents en el cultiu d’all o bé a la rotació amb cultius anteriors.
Skantar et al. pensen que el gen Hsp90 és prometedor com a marcador de la variabilitat interna del gènere Heterodera. El coneixement d’aquesta variabilitat és essencial per a poder destriar l’amenaça que suposen les diferents poblacions per als cultius de cereals i de farratge.
Lligams:
– Molecular and morphological characterization of Avenae-group cyst nematodes (Heteroderidae) from Greece. Andrea M. Skantar, Zafar A. Handoo, Maria N. Hult, Alemayehu Habteweld,
Maria Kormpi, Emannuel A. Tzortzakakis. J. Nematol. 57:20250008 (2025).
Des de la Mediterrània 