Perunan varsista eristettyjen Pectobacterium carotovorum -kantojen vaikutus perunan terveyteen

Tämän maisterintyön pohjana ovat aikaisemmat tutkimukset, joissa mädäntyneistä perunan varsista ja mukuloista eristettiin Pectobacterium-kantoja. Kannat määritettiin P. carotovorum alalajiksi carotovorum biokemiallisten ominaisuuksien perusteella. Varsista eristetyt isolaatit poikkesivat kuitenkin acnA-geeniä koodavan alueen sekvensseiltään P. carotovorum alalajin carotovorum -tyyppikannasta sekä kannoista, joita oli eristetty mädäntyneistä perunan mukuloista samassa tutkimuksessa. Varsinäytteistä löydetyt kannat eivät kuitenkaan jatkotutkimuksissa itse kyenneet aiheuttamaan tyvimätää, eli kasvin varsien tummumista ja mädäntymistä pellolla. Tässä tutkielmassa oli tavoitteena selvittää, ovatko tyvimätäisistä varsista eristetyt kannat itsessään patogeeneja, vai voisivatko ne olla ympäristöstä leviäviä sekundääri-infektoijia. Yksi työn päämääristä oli myös selvittää pystyvätkö kannat tuottamaan yhdisteitä, jotka estävät muiden tyvimätäbakteerien kasvua, ja voivatko ne tehdä tyvi- ja märkämätäbakteereilla saastuneesta perunasta tautivapaan pelto-olosuhteissa. Tätä selvitettiin in vitro -testeissä ja kenttäkokeessa kahdella perunalajikkeella. Varsista eristetyt kannat kykenivät tuottamaan toksisia yhdisteitä in vitro -testeissä ja estivät useiden muiden tyvi- ja märkämätäbakteerien kasvua, kun taas mukuloissa elävät kannat eivät juurikaan vaikuttaneet muiden kantojen kasvuun. Perunan varsista eristetyillä kannoilla on siten ominaisuuksia, joiden avulla ne voisivat levitä ympäristöstä ja kilpailla hyvin tyvimätäisessä solukossa tautia aiheuttavien tyvi- ja märkämätäbakteereiden kanssa. Kenttäkokeen aikana millään bakteerikannalla saastutetuissa kasveissa ei havaittu tyvimätäoireita, mutta joissakin tapauksissa ne aiheuttivat märkämätää, eli perunan mukuloiden mädäntymistä, sekä kasvien kitukasvuisuutta. Kenttäkokeessa käytettyjen perunalajikkeiden, Rikean ja Fontanen, vaste kokeessa eri bakteerikantoja vastaan oli erilainen eri lajikkeissa. Vaikka in vitro -tulokset antoivat olettaa, että varsista eristetyt kannat voisivat toimia biologisina torjuntaeliöinä, kenttäkokeen tuloksien perusteella osalla kannoista voi olla patogeenisia ominaisuuksia eivätkä ne kelpaa biologisiksi torjuntaeliöiksi.In a previous study, Pectobacterium strains were isolated from rotten potato tubers and stems. Strains were identified as P. carotovorum subspecies carotovorum by their biochemical properties. In acnA gene sequence analysis the strains isolated from diseased potato stems were different from P. carotovorum subspecies carotovorum type strain and also from strains isolated from rotten potato tubers. However, the strains isolated from rotten potato stems were not able to cause typical blackleg symptoms, like rotting of stems, when inoculated in potato plants. The focus of this master’s thesis was to further study if the new strains are pathogenic in nature or whether they could have arrived to already rotten potato tissue as secondary infection. One goal was to find out if the strains can produce compounds that inhibit growth of known blackleg pathogens, and could they make already contaminated potatoes disease free in a field. This was tested in vitro as well as in a field trial with two potato varieties. As a result the strains isolated from stems were able to produce toxic compounds that inhibited the growth of several common soft rot and blackleg pathogens, whereas compounds produced by the strains isolated from tubers had no effect on the growth of the other bacteria. This suggests that the strains present in stems have properties that make it possible for them to spread from the environment to already infected stem lesions and compete with blackleg and soft rot bacteria already present in the tissue. Blackleg symptoms were absent during the field trial, but in some cases the inoculations caused soft rot of tubers and stunted growth of the inoculated plants. The two potato varieties used in the field trial, Rikea and Fontane, had a different response against the used strains. Although the in vitro results suggested that some of the strains that were originally isolated from stems could act as biological control agents, the results from the field trial contradicted this indicating that the strains might have pathogenic properties, which makes them unsuitable as biological control organisms