واکنش ژنوتیپ‌های سویای دارای آلل‌های ژن مقاومت (Rsv1) به آلودگی با سه سویه از ویروس موزائیک سویا

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 2، دوره 35، شماره 2 - شماره پیاپی 52، تیر 1400، صفحه 155-167   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2021.32763.0

نویسندگان

جواد رمضانی اول ریابی¹؛ محسن مهرور^{* 2}؛ محمد زکی عقل²؛ علیرضا محمدزاده³؛ محمدرضا حاجی مراد⁴

¹دانشجوی دکتری رشته بیماری‌شناسی گیاهی گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشیار گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

³دانشیار گروه میکروبیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی گناباد

⁴دانشیار دپارتمان حشره‌شناسی و بیماری‌شناسی گیاهی، انستیتوی کشاورزی، دانشگاه تنسی آمریکا، ناکسویل

چکیده

ژن‌های مقاومت گیاه (R)، شناسایی هشدارهای (Signals) غیر بیماری‌زایی (Avirulent) مربوط به بیمارگرها را که منجر به فعال‌سازی پاسخ‌های دفاعی گیاه می‌شوند، برعهده دارند. از مدت‌ها پیش تصور بر این است که تحت‌فشار انتخاب، نرخ موتاسیون بالای ویروس‌های دارای ژنوم آران‌ای (RNA)، به همراه اندازه بزرگ جمعیت و فاصله کوتاه تولید نسل، باعث ظهور جهش‌یافته‌هایی (Mutants) از عوامل بیماری‌زا می‌شود که قادرند از شناسایی به‌وسیله ژن‌های R میزبان فرار کنند. در این مطالعه، پاتوسیستم Soybean mosaic virus (SMV) /Rsv1 برای شناسایی این فرضیه بکار برده شد. ژنوتیپ‌های سویای دارای آلل‌های مقاومتRsv1 با عصاره دارای نتاج ویروسی همسانه عفونی سویه‌های N، G7 و G7d ویروس موزائیک سویا روی گیاهان سویای حساس، مایه‌زنی شدند. بعد از گذشت بیست و یک روز از مایه‌زنی، گیاهان فاقد علایم ویروسی توسط آزمون الیزای غیرمستقیم (Indirect ELISA) بررسی شدند. یکی از ده گیاه York و Kwanggyo و دو گیاه از سی گیاه Ogden مایه‌زنی شده با عصاره دارای نتاج ویروسی به‌دست‌آمده از تکثیر مولکول دی‌ان‌ای مکمل (cDNA) سویه N ویروس موزائیک سویا روی گیاهان سویای حساس که در آزمایشگاه همسانه‌سازی شده بود (molecularly cloned SMV-N یا pSMV-N)، علایم ویروسی را نشان دادند و در آزمون الایزای غیر‌مستقیم، مثبت بودند. در مایه‌زنی مکانیکی انجام شده با استفاده از عصاره به‌دست‌آمده از این گیاهان، مجدداً ویروس به گیاهان York، Kwanggyo و Ogden منتقل شده و توانست با این گیاهان سازگار شود. بعد از انجام آزمون آرتی پی‌سی‌آر (RT-PCR) و پی‌سی‌آر آشیانه‌ای (Nested PCR) و تعیین ترادف طول کامل سیسترون‌های HC-Pro (Helper Component-Protease) و P3 ویروس، موقعیت جهش نقطه‌ای ایجادشده و اسیدآمینه رمز شده در اثر تغییر نوکلئوتید در نقطه جهش، با استفاده از نرم‌افزار MEGA7 مشخص شد. در گیاهان York و Kwanggyo، جهش نقطه‌ای در سیسترون HC-Pro و به ترتیب در موقعیت‌های نوکلئوتیدی 1138T و 1210A و در گیاه Ogden، در سیسترون P3 ویروس و در موقعیت نوکلئوتیدی 3079A مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

جهش نقطه‌ای؛ ژن مقاومت Rsv1؛ سویا؛ ویروس موزائیک سویا

مراجع

• Ahangaran A., Mosahebi Mohammadi G.H., Koohi Habibi M., Khezri S., and Shahraeen N. 2009. Use of rapid serological and nucleic acid-based methods for detecting the Soybean mosaic virus. Journal of Agricultural Science and Technology 11: 91-97.
• Ahangaran A., Koohi Habibi M., Mosahebi Mohammadi G.H., Winter S., and Garcia-Arenal F. 2013. Analysis of Soybean mosaic virus genetic diversity in Iran allows the characterization of a new mutation resulting in overcoming Rsv4-resistance. Journal of General Virology 94: 2557-
• Bachkar C.B., Balgude Y.S., Shinde P.B., and Deokar C.D. 2019. Screening of soybean genotypes against soybean mosaic virus under natural and glass house conditions. International Journal of Chemical Studies 7(1): 2267-2269.
• Chen P., Buss G.R., Roane C.W., and Tolin S.A. 1991. Allelism among genes for resistance to soybean mosaic virus in strain-differential soybean cultivars. Crop Science 31: 305-309.
• Chen P., Ma G., Buss G.R., Gunduz I., Roane C.W., and Tolin S.A. 2001. Inheritance and allelism of Raiden soybean for resistance to soybean mosaic virus. Journal of Heredity 92: 51-55.
• Chen P., Buss G.R., Tolin S.A., Gunduz I., and Cicek M. 2002. A valuable gene in Suweon 97 soybean for resistance to soybean mosaic virus. Crop Science 42: 333-337.
• Eggenberger A.L., Hajimorad M.R., and Hill J.H. 2008. Gain of virulence on Rsv1-genotype soybean by an avirulent Soybean mosaic virus requires concurrent mutations in both P3 and HC-Pro. Molecular Plant-Microbe Interaction 21: 931-936.
• Golnaraghi A.R., Shahraeen N., Pourrahim R., Farzadfar SH., and Ghasemi A. 2004. Occurrence and relative incidence of viruses infecting soybeans in Iran. Plant Disease 88: 1069-1074. 
• Hajimorad M.R., Eggenberger A.L., and Hill J.H. 2003. Evolution of Soybean mosaic virus-G7 molecularly cloned genome in Rsv1-genotype soybean results in emergence of a mutant capable of evading Rsv1-mediated recognition. Virology 314: 497-509.
• Hajimorad M.R., Eggenberger A.L., and Hill J.H. 2008. Adaptation of Soybean mosaic virusAvirulent Chimeras Containing P3 Sequences from Virulent Strain to Rsv1-Genotype Soybeans Is Mediated by Mutations in HC-Pro. Molecular Plant-Microbe Interactions 21: 7937-946.
• Hajimorad M.R., Wen R.H., Eggenberger A.L., Hill J.H., and Saghai Maroof M. A. 2011. Experimental adaptation of an RNA virus mimics natural evolution. Journal of General Virology 85: 2557-2564.
• Hajimorad M.R., Domier L.L., Tolin S.A., Whitham S.A., and Saghai Maroof M.A. 2018. Soybean mosaic virus: A successful potyvirus with a wide distribution but restricted natural host range. Molecular Plant Pathology 19: 1563-1579.
• Hamzeh N., Mosahebi Mohammadi G. H., Koohi Habibi M., and Mohammadi M. 2006. Identification and detection of Soybean mosaic virus in Mazandaran and Golestan provinces. Iranian Magazine of Agriculture Sciences 37(4): 637-643.
• Hayes A.J., Jeong S.C., Gore M.A., Yu Y.G., Buss G.R., Tolin S.A., and Saghai Maroof M.A. 2004. Recombination within a nucleotide-binding-site/leucine-rich repeat gene cluster produces new variants conditioning resistance to soybean mosaic virus in soybeans. Genetics 166: 493-503.
• Jian-Zhong L., Yuan F., and Hongxi P. 2016. The current status of the soybean- Soybean mosaic virus (SMV) pathosystem. Frontiers Microbiology 7: article 1906.
• Jonathan DG J. 1996. Plant disease resistance genes: structure, function and evolution. Current Opinion in Biotechnology 7: 155-160.
• Khatabi B., Fajolu O.L., Wen R.-H., and Hajimorad M.R. 2012. Evaluation of North American isolates of Soybean mosaic virus for gain of virulence on Rsv-genotype soybeans with special emphasis on resistance-breaking determinants on Rsv4. Molecular Plant Pathology 13: 1077-1088.
• Kiihl R.A.S., and Hartwig E.E. 1979. Inheritance of reaction to Soybean mosaic virus in soybeans. Crop Science 19: 372-375.
• Lommel S.A., McCain A. H., and Morris T. J. 1982. Evolution of indirect enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. Phytopathology 72: 1018-1022.
• Ma G., Chen P., Buss G.R., and Tolin S.A. 1995. Genetic characteristics of two genes for resistance to soybean mosaic virus in PI486355 soybean. Theoretical and Applied Genetics 91: 907-914.
• Ma G., Chen P., Buss G.R., and Tolin S.A. 2003. Genetic study of a lethal necrosis to Soybean mosaic virus in PI 507389 soybean. Journal of Heredity 94(3): 205-211.
• Naghavi A., koohi Habibi M., and Firouzabadi F.N. 2008. Detection and identification of some soybean viral mosaic viruses, using molecular techniques in Lorestan province, south west of Iran. Asian Journal of Plant Science 7(6): 557-562.
• Stacey G., and Jorgensen R. A. 2008. Genetics and Genomics of Soybean. Springer Science + Business Media, Vol. 2.
• Saghai Maroof M.A., Tucker D.M., and Tolin S.A. 2008. Genomics of Viral-Soybean Interactions. Genetics and Genomics of Soybean, Springer Science + Business Media 293-319.
• Takahashi H., Miller J., Nozaki Y., Takeda M., Shah J., Hase S., Ikegami M., Ehara Y., and Dinesh-Kumar S.P. 2002. RCY1, an Arabidopsis thaliana RPP8/HRT family resistance gene, conferring resistance to cucumber mosaic virus requires salicylic acid, ethylene and a novel signal transduction mechanism. The Plant Journal 32: 655-667.
• Wang L., Eggenberger A.L., Hill J., and Bogdanove A.J. 2006. Pseudomonas syringae effector avrB confers soybean cultivar-specific avirulence on Soybean mosaic virus adapted for transgene expression but effector avrPto does not. Molecular Plant-Microbe Interact 19: 304-312.
• Wen R.H., Saghai Maroof M.A., and Hajimorad M.R. 2011. Amino acid changes in P3, and not the overlapping pipo-encoded protein, determine virulence of Soybean mosaic virus on functionally immune Rsv1-genotype soybean. Molecular Plant Pathology 12: 799-807.
• Wen R.H., Khatabi B., Ashfild T., Saghai Maroof M.A., and Hajimorad M.R. The HC-Pro and P3 cistrons of an avirulent Soybean mosaic virus are recognized by different resistance genes at the complex Rsv1 locus. Molecular Plant-Microbe Interactions 26(2): 203-215.
• Widyasary K., Alazem M., and Kim K. 2020. Soybean resistance to Soybean Mosaic Virus. Plants 9(2): 219-238.
• Zhang C., Hajimorad M.R., Eggenberger A.L., Tsang S., Whitham S.A., and Hill J.H. 2009. Cytoplasmic inclusion of Soybean mosaic virus serves as avirulence determinant on Rsv3-genotype soybean and a symptom determinant. Virology 391: 240-248.