Genetic analysis of pathogenic and nonpathogenic Fusarium oxysporum from tomato plants Jian R. Bao, Deborah R. Fravel, Nichole R. O’Neill, George Lazarovits, and Peter van Berkum Abstract: Forty-three Fusarium oxysporum strains and one Fusarium solani strain were analyzed for genetic diversity. These strains represent a wide range of geographic locations and were collected primarily from tomato (Lycopersicon esculentum) roots. Among all 43 F. oxysporum strains, 21 were not pathogenic to tomato, 20 were pathogenic, includ- ing 13 strains of Fusarium oxysporum lycopersici and seven strains of Fusarium oxysporum radicis-lycopersici, and two were other formae speciales of the fungus. Genetic diversity of all 43 strains was assessed by vegetative compati- bility group (VCG), sequence analysis of the rDNA internal transcribed spacers (ITS1 and ITS2) and the 5.8S rRNA gene, and amplified fragment length polymorphism (AFLP). Most of the F. o. lycopersici strains were assigned to VCG 0030, while most nonpathogenic ones were incompatible with each other. ITS region analysis grouped the strains into four clusters. The nonpathogenic F. oxysporum strains were in two groups, while the pathogenic strains were placed in two different groups. Pathogenic and nonpathogenic strains were also separated into different clusters based on AFLP data, although some nonpathogenic strains grouped with pathogenic strains. The population of pathogenic strains was less diverse than that of the nonpathogenic strains, suggesting that the pathogenic strains were possibly of monophyletic origin. For both pathogenic and nonpathogenic F. oxysporum strains, no relationship was observed be- tween the genetic profiles and geographic origin; this may indicate that pathogens did not originate independently at each locality. Key words: Fusarium oxysporum, VCG, rDNA (ITS) sequence, AFLP. Résumé : Les auteurs ont analysé la diversité génétique chez 43 souches du Fusarium oxysporum et une souche du Fusarium solani. Ces souches proviennent d’un grand nombre de localités géographiques et ont été récoltées surtout sur des racines de tomate (Lycopersicon esculentum). Sur l’ensemble des 43 souches du F. oxysporum, 21 ne sont pas pathogènes pour la tomate, 20 sont pathogènes, incluant 13 souches du Fusarium oxysporum lycopersici et sept sou- ches de Fusarium oxysporum radicis-lycopersici, alors que deux autres constituent des formae speciales du champi- gnon. La diversité génétique de l’ensemble des 43 souches a été évaluée selon les groupes de compatibilité végétative (VCG), par l’analyse séquentielle de l’ADNr des espaceurs internes transcrits (ITS1 et ITS2) et de l’ARNr du gène 5,8S, ainsi que par l’amplification du polymorphisme de la longueur des fragments (AFLP). La plupart des souches du F. o. lycopersici appartiennent au VCG 0030, alors que la majorité des souches non-pathogènes sont incompatibles les unes avec les autres. L’analyse des régions ITS regroupe les souches en quatre ensembles. Les souches non-pathogènes du F. oxysporum constituent deux groupes, alors que les souches pathogènes se retrouvent dans deux groupes diffé- rents. Les souches pathogènes et non-pathogènes se retrouvent également dans des ensembles différents sur la base des données de l’ AFLP, bien que certaines souches non-pathogènes se regroupent avec des souches pathogènes. La popula- tion des souches pathogènes est moins diversifiée que celle des souches non-pathogènes, ce qui suggère que les sou- ches pathogènes sont possiblement d’origine monophylétique. Pour les souches pathogènes aussi bien que non- pathogènes du F. oxysporum, on ne perçoit pas de relation entre les profiles génétiques et l’origine géographique, ce qui peut indiquer que ces champignons pathogènes n’ont pas d’origine indépendante dans chaque localité Mots clés : Fusarium oxysporum, VCG, séquence de l’ADNr (ITS), AFLP. [Traduit par la Rédaction] Bao et al. 279 Can. J. Bot. 80: 271–279 (2002) DOI: 10.1139/B02-004 © 2002 NRC Canada 271 Received 22 June 2001. Published on the NRC Research Press Web site at http://canjbot.nrc.ca on 14 March 2002. J.R. Bao and D.R. Fravel. 1 USDA-ARS, Vegetable Laboratory, Rm. 238, Bldg. 010A, BARC-West, Beltsville, MD 20705, U.S.A. N.R. O’Neill. USDA-ARS, Molecular Plant Pathology Laboratory, Rm. 3-1, Bldg. 009, BARC-West, Beltsville, MD 20705, U.S.A. G. Lazarovits. Agriculture and Agri-Food Canada, Southern Crop Protection and Food Research Center, 1391 Sandford St., London, ON N5V 4T3, Canada. P. van Berkum. USDA-ARS, Soybean Genomics and Improvement Laboratory, Rm. 17, Bldg. 011, BARC-West, Beltsville, MD 20705, U.S.A. 1 Corresponding author (e-mail: fraveld@ba.ars.usda.gov).