بررسی میزان بیان ژن کیتیناز در مراحل مختلف آلودگی قارچ بیمارگر حشرات و بعد از انتقال قارچ به محیط کشت مصنوعی

کد مقاله : 1104-23IPPC
نویسندگان
1تهران، بزرگراه شهید چمران، خیابان یمن(تابناک)، پلاک1- صندوق پستی 1454/19395
2گروه مدیریت جنگل، دانشکده جنگلداری، دانشگاه پوترا مالزی، مالزی
چکیده
قارچ بیمارگر حشرات Metarhizium anisopliae چندین آنزیم کیتیناز تولید می کند. با توجه به تنوع این آنزیم ها، تحقیقات برای اختصاص یک عملکرد خاص به هر آنزیم هنوز در حال انجام است. تحقیقات قبلی نشان داده است که یک نوع کیتیناز (CHI2) نقش مهمی در مراحل اولیه بیمارگری به خصوص در حمله به کوتیکول حشرات و نفوذ قارچ دارد. در این مطالعه، میزان بیان ژن CHI2 در مراحل مختلف آلودگی قارچ M. anisopliae بر روی لارو Spodoptera litura و همینطور پس از انتقال به محیط کشت مصنوعی با استفاده از تکنولوژی quantitative real-time RT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های لارو در مراحل مختلف جمع آوری شد: 1) از لارو های غیر آلوده؛ 2) از لاروهای آلوده در 2، 12 و 24 ساعت پس از آلودگی و زمانی که لاروها در مرحله مرگ و میر قرار داشتند (60 ساعت پس از آلودگی)؛ 3) هنگامی که اجساد لاروهای آلوده با میسلیوم قارچی پوشیده شد، هنگامی که تعدادی کنیدی در میسلیوم مشاهده شد و هنگامی که اجساد با کنیدی های قارچ پوشیده شده بودند؛ 4) پس از انتقال و کشت قارچ روی محیط کشت مصنوعی (برنج به عنوان سوبسترا برای تهیه کنیدی های خشک استفاده شد و میسلیوم از محیط کشت مایع به دست آمد. سطح بیان ژن کیتیناز ابتدا توسط سه ژن خانه دار (Housekeeping gene) نرمال شد سپس داده های نرمال شده نسبت به سطح بیان نمونه ( 12 ساعت) کالیبره شدند. بیان ژن در لاروهای غیر آلوده و نمونه ی لارو پس از 2 ساعت آلودگی شناسایی نشد. بیان ژن کیتیناز پس از 12 ساعت تشخیص داده شد، اما پس از مرگ لارو آلوده، میزان بیان آن افزایش یافت. میزان بیان ژن کیتیناز در مرحله ظهور میسلیوم قارچی روی اجساد لاروی و همینطور وقتی که کنیدیزایی شروع شده بود به بالاترین میزان رسید. هنگامی که قارچ روی محیط کشت مصنوعی کشت شد میزان بیان کاهش چشمگیری یافت. در مطالعه حاضر، میزان بالای بیان این ژن در مراحل پایان بیمارگری، زمانی که میسلیوم ظهور کرد و متعاقب آن وقتی که کنیدیزایی شروع شد، به طور واضح نقش مهم این کیتیناز را در مراحل بعد از مرگ نشان می دهد. فرض بر این است که هنگامی که مواد مغذی میزبان توسط قارچ مصرف می شود، این آنزیم وارد عمل می شود تا تهاجم به کوتیکول و خروج هیف از کوتیکول را تسهیل کند. علاوه بر این، این آنزیم ممکن است در فراهم کردن مواد مغذی ضروری برای رشد و نگهداری میسلیوم دخیل باشد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Expression of the chitinase gene during the different stage of infection in entomopathogenic fungus and after transfer to artificial medium
Authors
Saeedeh Javar, Rozi Mohamed, Ahmad Said Sajap
Abstract
The entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae produces several chitinases. Due to the diversity of these enzymes, investigations to assign a specific function to each enzyme are still on-going. It is well documented that a chitinase (CHI2) play a critical role in early stages of infection, especially in invading of insect’s cuticle and penetration. In this study, the expression of CHI2 gene was studied during the different stages of infection of fungus M. anisopliae when infecting Spodoptera litura larvae and after transfer to artificial culture medium using quantitative real-time RT-PCR. Larvae samples were collected at different stages: i) from un-infected larvae (0 h); ii) from infected larvae at 2, 12, and 24 hours post-infection and when larvae were in moribund stage (Moribund larvae were collected at 60 hours after infection in S. litura); iii) from cadavers when only mycelia were detected on cadavers, when few conidia were observed on mycelia, and when cadavers were covered with conidia; iv) from artificial culture media (dry conidia were produced on rice as a substrate and mycelia were obtained from liquid culture). Transcript levels of the CHI2 gene was first normalized to three housekeeping genes. Normalized data were then calibrated to the transcript level of sample 12 h. Transcripts were not detected in the control uninfected larvae and 2 h sample. CHI2 was detected after 12 hours, but its expression increased significantly after moribund stage. High expressions of CHI2 gene were observed when fungal mycelia emerged and conidiation started on the insect cadaver. Expression level decreased markedly when the fungus was cultured in the culture media. In the present study, the high expression of this gene during the late stages of pathogenesis when mycelia emerged and subsequently conidiated on the cadavers obviously shows their important roles at the post-mortem stages too. It is hypothesized that as host nutrient is consumed, these enzymes are up-regulated to facilitate invading of cuticle and emerging of hypha from the cuticle. Moreover, this enzyme may involve in providing the essential nutrients for mycelium growth and conidiation.
Keywords
Armyworm, gene expression, Metarhizium anisopliae, quantitative real-time RT-PCR, Spodoptera litura