Random amplified polymorphic DNA variability among geographic isolates of western gall rust fungus in Canada

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Abstract:

Geographic variability among western gall rust (WGR) fungus (Endocronartium harknessii (J.P. Moore) Y. Hiratsuka) was studied by random amplified polymorphic DNA (RAPD). Samples were taken from lodgepole pine (Pinus contorta Dougl. ex Loud. var. latifolia Engelm.) host at four locations in British Columbia and Alberta and from jack pine (Pinus banksiana Lamb.) host at nine locations in Alberta, Saskatchewan, Manitoba, and Ontario. Of 90 random oligonucleotide primers screened, 9 were chosen for analysis. These nine primers consistently amplified 41 sharp and reproducible RAPDs (fragments) of the WGR fungal isolates over several independent runs. Eighteen of the 41 RAPDs were polymorphic (showing the presence of both marker and null phenotypes), of which 15 could discriminate WGR isolates of lodgepole pine hosts from jack pine ones. Of these 15 RAPDs, five were unique to isolates of lodgepole and five to jack pine. The remaining five RAPDs were significantly heterogeneous in the RAPD frequency between WGR isolates of the two host origins. The RAPD pattern of WGR isolates from lodgepole pine was uniform. However, isolates from jack pine differed significantly in the frequency of four RAPDs among locations, with an east-west trend of decreasing similarity in RAPD. Analysis of molecular variance apportioned 76.3, 14.4, and 9.3% of the total RAPD variability to differences among hosts, to differences among locations within hosts, and to differences within locations, respectively. The large differentiation between WGR fungal isolates sampled in lodgepole pine and jack pine hosts might suggest that selective pressure for host specificity in sampled populations was strong.

La variabilité géographique du champignon (Endocronartium harknessii (J.P. Moore) Y. Hiratsuka) responsable de la rouille-tumeur autonome a été étudiée au moyen de la technique d'amplification au hasard des polymorphismes de l'ADN (RAPD). Des échantillons ont été prélevés chez le pin lodgepole (Pinus contorta Dougl. ex Loud. var. latifolia Engelm.) à quatre endroits en Colombie-Britannique et en Alberta et chez le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) à neuf endroits en Alberta, en Saskatchewan, au Manitoba et en Ontario. Neuf des 90 amorces d'oligonucléotides sélectionnées au hasard ont été retenues pour les analyses. Ces neuf amorces ont constamment amplifié de façon nette et reproductible 41 fragments chez les isolats du champignon responsable de la rouille-tumeur lors de plusieurs essais indépendants. Dix-huit des 41 fragments étaient polymorphes, montrant à la fois les phénotypes marqueur et nul et quinze de ces 18 fragments pouvaient distinguer les isolats provenant du pin lodgepole de ceux du pin gris. De ces 15 fragments, cinq fragments étaient uniques aux isolats du pin lodgepole et cinq autres étaient uniques aux isolats du pin gris. Les cinq fragments restant apparaissaient avec une fréquence très irrégulière chez les isolats provenant des deux hôtes. Les patrons RAPD des isolats provenant du pin lodgepole étaient uniformes. Par contre, chez le pin gris la fréquence de quatre fragments variait de façon significative selon la provenance, et la similarité des patrons d'ADN avait tendance à diminuer d'est en ouest. L'analyse de la variance moléculaire attribuait respectivement 76,3, 14,4 et 9,3% de la variabilité totale des patrons d'ADN aux différences entre les hôtes, aux différences entre les provenances pour chaque hôte et aux différences dans les provenances. La grande différenciation entre les isolats du champignon responsable de la rouille-tumeur autonome échantillonnés sur le pin lodgepole et le pin gris pourrait indiquer qu'il y a dans la population échantillonnée une forte pression de sélection pour le caractère de spécificité face aux hôtes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2001

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