Study of genetic variability among monopycnidial and monopycnidiospore isolates derived from single pycnidia of Stagonospora ssp. and Septoria tritici with the use of RAPD-PCR, MP-PCR and rep-PCR techniques

Thirty-six isolates of Stagonospora avenae f. sp. triticea, S. nodorum and Septoria tritici recovered from asexual fruiting bodies - pycnidia and their spores were assessed for DNA polymorphism with the use of three molecular techniques: microsatellite-primed polymerase chain reaction (MP-PCR), primers correspond to dispersed repetitive elements (rep-PCR) and random amplified polymorphic DNA (RAPD-PCR). These polymerase chain reaction (PCR)-based techniques were simultaneously evaluated for their capacity to detect genetic variation at DNA level. The most polymorphic DNA profiles of monopycnidial and monopycnidiospore isolates were detected with diverse microsatellite motifs used for PCR priming. The lowest similarity values 0.86, 0.76 and 0.84 were identified among monopycnidiospore isolates derived from the same pycnidium of S. avenae f. sp. triticea, S. nodorum and S. tritici, respectively. The above, rather low similarities, found for isolates recovered from single pycnidia, supported a hypothesis that heterokaryosis resulted from high mutation rate of microsatellites and transposons activity. This would have fundamental consequences for the genetic status of asexual populations of Stagonospora spp. and S. tritici. The data produced by this study indicate that more attention should be paid to asexual reproduction as a possible source of genetic variability among populations of the pathogens. Zusammenfassung Untersuchung der genetischen Variabilitat Einzelpyknidien- und Einzelpyknidiosporenisolaten aus Einzelpyknidien von Stagonospora spp. und Septoria tritici mit Hilfe von RAPD-PCR, MP-PCR und rep-PCR-Methoden 36 Isolate von Stagonospora avenae f.sp. triticea, S. nodorum und Septoria tritici, die sowohl von den Pyknidien also auch von den Pyknidiosporen gewonnen wurden, sind auf DNA-Polymorphismus mit Hilfe von drei molekularen Methoden: MP-PCR, rep-PCR und RAPD-PCR untersucht worden. Gleichzeitig wurden diese, auf der Polymerasekettenreaktion (PCR) basierenden Methoden auf ihre Fahigkeit, genetische Variationen in der DNA-Ebene nachweisen zu konnen, getestet. Die polymorphischen DNA-Profile der Einzelpyknidien- bzw. Einzelpyknidiosporenisolate wurden hauptsachlich mit Hilfe von diversen Mikrosatellitmotiven als PCR-Primer detektiert. Die niedrigsten Ahnlichkeitswerte 0,86, 0,76 und 0,84 wurden bei Einzelpyknidiosporisolaten ermittelt, die aus einem Pyknidium von S. avenae f.sp. triticea, S. nodorum bzw. S. tritici gewonnen worden waren. Diese relativ niedrigen Ahnlichkeitswerte fur Isolate aus einem Pyknidium unterstutzen die Hypothese, das Heterokaryose eine Folge der hohen Mutationsrate der Mikrosatelliten sowie der Trasposonsaktivitat ist. Auserdem werden grundlegende Konsequenzen des genetischen Status asexueller Populationen von Stagonospora spp. und S. tritici in Frage gestellt. Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, das die asexuelle Vermehrung eine mogliche Quelle von genetischen Variationen in Pathogenpopulationen sein kann.