تعیین گروههای آناستوموزی جدایه های ایرانی Rhizoctonia solani عامل شانکر ساقه و شوره سیاه سیبزمینی با استفاده از آنالیز فیلوژنتیکی توالی نواحی ITS-rDNA
کد مقاله : 1500-23IPPC
نویسندگان
1میدان جمهوری اسلامی- کوچه شهید علیرضا شهبازی- بن بست فرشته - مجتمع باران - واحد4
2مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، بخش تحقیقات گیاه پزشکی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران
3گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان
چکیده
سیبزمینی (Solanum tuberosum L.) یکی از مهمترین محصولات کشاورزی است که نقش مهمی در تغذیهی مردم جهان داشته و دارای تنوع ژنتیکی بسیار بالایی است. بیماری شانکر ساقه و شورهی سیاه، Rhizoctonia solani Kühn یک بیماری مهم و اپیدمی جهانی در مناطق مختلف کشت سیبزمینی، از جمله ایران است. به طور کلی، گروههای آناستوموزی AG-3، AG-1، AG-2-1، AG-4، AG-5 و AG-9 اصلی ترین گروه های عامل ایجاد این بیماری در سیبزمینی در دنیا هستند؛ اگرچه، AG-3 به عنوان مهمترین عامل ایجاد این بیماری با تنوع بسیار بالا میباشد. اخیراً، می توان با استفاده ازآنالیز توالی نواحی DNA ریبوزومی (rDNA)، گونه های ریزوکتونیا و گروههای آناستوموزی را تعیین نمود. در این راستا، تعداد 30 جدایه از این پاتوژن از مناطق مهم کاشت سیبزمینی کشور، شامل استانهای اصفهان، اردبیل، فارس، همدان، کردستان و کرمان جمعآوری گردید. بدین منظور، DNA ژنومی از تمامی جدایه ها با استفاده از روش CTAB استخراج شد. ناحیه ITS-rDNA برای تعیین گروههای آناستوموزی جدایهها با استفاده از پرایمرهای جهانی ITS4(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3')
و ITS5 (5'-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3') انجام شد. توالی جدایه ی Athelia rolfsii (AY684917) به عنوان یک out-group مورد استفاده قرار گرفت. یک پرایمر اختصاصی، برای تعیین گروه آناستوموزی AG-3 PT (نوع سیبزمینی) نیز انتخاب گردید. پرایمر forward به صورت Rs1F2 (5’-TTGGTTGTAGCTGGTCTATTT-3’) و پرایمر reverse به صورت AG-3PR2 (5’-ACACTGAGATCCAGCTAATA-3’) انتخاب شد. تکثیر نواحی ژنها با استفاده از PCR انجام و در نهایت تعیین توالی شد. برای تحلیل ارتباط 30 جدایه برای شناسایی گروههای آناستوموزی این قارچ، توالیهای این مطالعه و 13 توالی مرجع از گروهای مختلف آناستوموزی (AG-2-1، AG-3، AG-4 و AG-5) با استفاده از سیستم Clustal W با شمارهدهی و به صورت دستی درجهبندی شدند. آنالیزهای فیلوژنتیکی ناحیه rDNA-ITS توسط مدل پارامتر 2 کیمورا در MEGA 7.0 انجام شد. شاخههای بدست آمده از آنالیز Neighbor-joining توسط بوت استرپ با 1000 تکرار برای تخمین اطمینان گروه های قابل استنباط مونوفیلتیک ارزیابی شدند. تمامی فواصل به صورت داده های حذفی مشخص شدند. واکنش PCR نواحی ITS-rDNA تمامی 30 جدایه یک قطعه ی 711 جفت بازی را ایجاد نمود. آنالیز فیلوژنتیکی این ناحیه نشان داد که جدایهها در یک کلاستر که مربوط به گروه AG-3 است، با ضریب مشابهت (بوتاسترپ)94درصد قرار می گیرند. نتیجه همچنین نشان میدهد که این جدایهها در یک کلاستر sub-distinct با جدایههای مرجع AG-3 R. solani ( نوع سیبزمینی) با یک ارزیابی بوتاسترپ 97 درصد دستهبندی شدند. به علاوه، تشخیص جدایهها توسط تکثیر اختصاصی مثبت PCR با قطعهای 474 جفت بازی با استفاده از پرایمر اختصاصی Rs1F2/AG-3PR2 تأیید شد.
و ITS5 (5'-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3') انجام شد. توالی جدایه ی Athelia rolfsii (AY684917) به عنوان یک out-group مورد استفاده قرار گرفت. یک پرایمر اختصاصی، برای تعیین گروه آناستوموزی AG-3 PT (نوع سیبزمینی) نیز انتخاب گردید. پرایمر forward به صورت Rs1F2 (5’-TTGGTTGTAGCTGGTCTATTT-3’) و پرایمر reverse به صورت AG-3PR2 (5’-ACACTGAGATCCAGCTAATA-3’) انتخاب شد. تکثیر نواحی ژنها با استفاده از PCR انجام و در نهایت تعیین توالی شد. برای تحلیل ارتباط 30 جدایه برای شناسایی گروههای آناستوموزی این قارچ، توالیهای این مطالعه و 13 توالی مرجع از گروهای مختلف آناستوموزی (AG-2-1، AG-3، AG-4 و AG-5) با استفاده از سیستم Clustal W با شمارهدهی و به صورت دستی درجهبندی شدند. آنالیزهای فیلوژنتیکی ناحیه rDNA-ITS توسط مدل پارامتر 2 کیمورا در MEGA 7.0 انجام شد. شاخههای بدست آمده از آنالیز Neighbor-joining توسط بوت استرپ با 1000 تکرار برای تخمین اطمینان گروه های قابل استنباط مونوفیلتیک ارزیابی شدند. تمامی فواصل به صورت داده های حذفی مشخص شدند. واکنش PCR نواحی ITS-rDNA تمامی 30 جدایه یک قطعه ی 711 جفت بازی را ایجاد نمود. آنالیز فیلوژنتیکی این ناحیه نشان داد که جدایهها در یک کلاستر که مربوط به گروه AG-3 است، با ضریب مشابهت (بوتاسترپ)94درصد قرار می گیرند. نتیجه همچنین نشان میدهد که این جدایهها در یک کلاستر sub-distinct با جدایههای مرجع AG-3 R. solani ( نوع سیبزمینی) با یک ارزیابی بوتاسترپ 97 درصد دستهبندی شدند. به علاوه، تشخیص جدایهها توسط تکثیر اختصاصی مثبت PCR با قطعهای 474 جفت بازی با استفاده از پرایمر اختصاصی Rs1F2/AG-3PR2 تأیید شد.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Anastomosis groups detection of Iranian Rhizoctonia solani isolates associated with stem
canker and black scurf of potato by using Phylogenetic analysis of ITS-rDNA regions
Authors
Dorna Forghani, Mehdi Nasr Esfahani, Eidy Bazgir, Mostafa Darvishnia
Abstract
Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the most important products that play a vital role in feeding the world, and has the high degree of genetic diversity. Stem canker and black scurf of potato caused by Rhizoctonia solani Kühn is an important and epidemic disease in potato-growing regions worldwide, as well as in Iran. In general, the isolates AG-3, AG-1, AG-2-1, AG-4, AG-5 and AG-9 have been reported as the main isolates causing stem canker and black scurf on potato worldwide; however, AG-3 is considered as the most important isolate causing the disease with high variability. Recently, sequence analyses of ribosomal DNA (rDNA) regions have been employed for the accurate identification of Rhizoctonia species and their anastomosis groups. In this study, 30 isolates of the pathogen were collected from the main potato-growing provinces of Iran, including Isfahan, Ardebil, Fars, Hamedan, Kurdestan and Kerman. Total genomic DNA was extracted from all isolates using the CTAB method. The ITS-rDNA region was used to characterize the isolates using the universal primers ITS4 (5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3') and ITS5 (5'-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3'). PCR amplifications of the genes were performed and sequenced. To analyze the relationship of all 30 isolates to known R. solani AGs, the sequences from this study and sequences of 13 reference R. solani AGs (AG-2-1, AG-3, AG-4 and AG-5) were initially aligned using the Clustal W Multiple alignment, checked visually, and improved manually where necessary. The sequence of Athelia rolfsii isolate FSR-052(AY684917) was used as an out-group. Phylogenetic analysis of the rDNA-ITS region was performed with Kimura 2-parameter model in MEGA 7.0. ). Branch support of the trees obtained from the Neighbor-joining analysis was assessed by boot-strapping with 1,000 replications to estimate the reliability of inferred monophyletic groups. All gaps were treated as the missing data. A specific primer for the identification of the anastomosis group AG-3 PT (potato type), was used. The forward primer was as Rs1F2 (5’-TTGGTTGTAGCTGGTCTATTT-3') and the reverse primer was AG-3PR2 (5'-ACACTGAGATCCAGCTAATA-3'). PCR amplification of the ITS-rDNA regions of all 30 isolates produced a 711 bp fragment. Phylogenetic analysis of the ITS-rDNA indicated that the isolates were grouped in a cluster that included reference isolates of R. solani AG-3 with boot strap value of 94%. The result also revealed that the isolates were clustered in a sub-distinct cluster with reference isolates of R. solani AG-3 PT (potato type) with a high bootstrap value of 97%. Additionally, the identification of the isolates was confirmed by positive specific PCR amplification with the 474 bp fragment using the specific primer Rs1F2/AG-3PR2.
Keywords
Rhizoctonia, ITS-rDNA, Anastomosis, potato