بررسی روابط فیلوژنتیک ویروس موزاییک هندوانه بر اساس توالی HC-Pro

کد مقاله : 1417-23IPPC
نویسندگان
1استان گلستان، شهرستان علی آباد کتول، خیابان صاحب الزمان (عج)، کوچه قائم 7
2ایران - گلستان - کلاله - شهرک امام علی - خیرین 6
3ایران- گرگان- میدان بسیج دانشکده کشاورزی پردیس گروه گیاهپزشکی
4دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گروه گیاهپزشکی
چکیده
کدوئیان گروه بسیار متنوعی از گونه‏های گیاهی را تشکیل می‏دهند که در سراسر جهان در شرایط مختلف و با هدف‌های گوناگون پرورش داده می‏شوند. انواع زراعی مهم شامل خیار، خربزه، هندوانه و کدو هستند. عوامل بیمارگر مختلفی باعث خسارت بر این گیاهان می‌شوند که در این میان بیماری‌های ویروسی ویرانگرتر بوده و به علت کنترل دشوار آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. در این مطالعه به منظور بررسی روابط تکاملی ویروس موزاییک هندوانه (WMV) به بررسی پروتئین HC-Pro پرداخته شد. نمونه‌های گیاهی آلوده در تابستان 96 از چندین مزرعه هندوانه استان گلستان تهیه شده و تحت بررسی سرولوژیک به وسیله آنتی‌بادی‌های اختصاصی WMV قرار گرفتند. به منظور توالی‌یابی پروتئین HC-Pro دو جفت پرایمر با کمک نرم افزار Primer-BLAST موجود در سرور NCBI برای تکثیر دوقطعه 850 نوکلئوتیدی همپوشان طراحی گردید. پس از ویرایش و مونتاژ کردن توالی‌های خام، توالی‌کامل پروتئین HC-Pro به طول 1360 نوکلئوتید (454 آمینواسید) به دست آمد. نتایج BLAST نشان داد که این جدایه با 98 دردصد تشابه بیشترین قرابت را به جدایه‌های فرانسوی و ایتالیایی دارد. به منظور بررسی‌های فیلوژنتیک تمامی توالی‌های کامل ویروس موزاییک هندوانه (85 جدایه) موجود در GenBank با جدایه مورد مطالعه به کمک نرم‌افزار MAFFT همردیف‌سازی گردید. در بین توالی‌های مورد بررسی تنها یک توالی کامل از ایران شناسایی گردید. در ابتدای امر توالی‌های همردیف‌سازی شده برای حذف نویزهای تکاملی توسط نرم افزار RPD4 آنلایز گردیدند. در مجموع 8 جدایه به عنوان جدایه نوترکیب شناسایی و حذف گردید که در بین آن ها جدایه ایرانی نیز قرار داشت، به همین علت جدایه توالی‌یابی شده در این مطالعه تنها نماینده ایران می باشد. مدل تکاملی GTR+G+I به کمک نرم افزار SMS بدست آمد و بررسی فیلوژنتیک براساس این مدل توسط نرم افزار PhyML3 انجام گرفت. همچنین این درخت فیلوژتیک به کمک ویروس موزاییک سویا ریشه‌دار گردید. براساس نتایج به دست آمده جدایه‌های ویروس موزاییک هندوانه در چهار گروه قرار می‌گیرند. همانند نتایج BLAST، جدایه ایرانی مورد مطالعه همراه با جدایه‌های اروپایی در یک گروه قرار گرفت. جدایه‌های فرانسوی و کره‌ای در تمامی گروه‌ها پراکنده می‌باشند و یک جدایه چینی (KX926428) در قاعده درخت از سایر ایزوله‌ها تفکیک شده است. این شواهد تاییدی بر تاریخ انتشار هندوانه در جهان می باشد، این گیاه بومی آفریقا بوده و ابتدا از این قاره به کشورهای آسیایی و به‌ویژه چین و سپس به اروپا و از اروپا به قاره‌ی آمریکا وارد گردیده است. همچنین تنوع ژنتیکی جدایه‌های کره‌ای ارتباط مستقیمی با واردات هندوانه از کشورهای غربی به کره‌ی جنوبی دارد. بنابر این شواهد جدایه ایرانی نیای مشترکی با جدایه های اروپایی داشته و احتمالا منشا اروپایی دارد. این بررسی اولین مطالعه پروتئین HC-Pro ویروس موزاییک هندوانه در ایران می‌باشد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Investigating phylogenetic relationships of Watermelon mosaic virus based on HC-Pro
Authors
samane vatani, Musa Mohammadi, Saeed Nasrollanejad, Elham Mahmoodi
Abstract
Cucurbits are very diverse group of plant species that are cultivated throughout the world under various conditions and with different purposes. Economically important crops include cucumbers, melons, watermelons and squash. Various pathogens affect these plants, in which viral diseases are more devastating and of particular importance due to their difficult control methods. In this study, HC-Pro protein was evaluated to better understand the evolutionary relationship of Watermelon mosaic virus (WMV) isolates. Contaminated plant samples were collected from several watermelon farms in Golestan province in the summer of 2017 and were subjected to serological assay by specific WMV antibodies. In order to sequence the HC-Pro protein, two pairs of primers were designed with the help of the Primer-BLAST, available on the NCBI server, to amplify two overlapping fragments (each 850 nucleotides). After editing and assembling the raw sequences, the complete sequence of HC-Pro was obtained with length of 1360 nucleotides (454 amino acids). The results of BLAST indicated that our isolate with 98% identity is most closely related to the French and Italian isolates. For phylogenetic studies, all complete sequences of watermelon mosaic virus (85 isolates) available in GenBank were aligned with our isolate by MAFFT software. Among the available sequences, only a one complete sequence of Iranian isolate was identified. Initially, sequences were analyzed by RPD4 to remove evolutionary noise. A total of 8 isolates were identified and eliminated as recombinant, among which there was also Iranian isolate. Therefore, our sequenced isolate is the only representative of Iranian isolates. The evolutionary model of GTR + G + I was obtained using SMS software. Phylogenetic analysis was performed based on this model using PhyML3. Also, the phylogenic tree was rooted by the Soybean mosaic virus. Based on the results, the isolates of Watermelon mosaic virus are divided into four groups. Similar to the results of BLAST, the Iranian isolate was located in a group with European isolates. French and Korean isolates are scattered across all groups, and a Chinese isolate (KX926428) is separated from others at the base of the tree. These evidences confirm the history of watermelon culture in the world, a native of Africa, introduced to Asian countries, especially China, then to Europe and American. Also, the genetic diversity of Korean isolates is directly linked to the import of watermelons from western countries to South Korea. Therefore, the evidence suggests the European ancestors for our Iranian isolate. This is the first study of the HC-Pro protein of Watermelon mosaic virus in Iran.
Keywords
WMV, Phylogeny, sequencing, Evolution, PCR