شناسایی مولکولی باکتری‌های مولد گال در درختان میوه هسته‌دار و دانه‌دار با استفاده از توالی ژن recA

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 4، دوره 38، شماره 4 - شماره پیاپی 66، دی 1403، صفحه 351-359   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2024.88026.1188

نویسندگان

کیوان فری¹؛ مریم خضری^{* 2}؛ مسعود ابرین بنا¹؛ مینا راستگو¹

¹گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

²مؤسسه تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

بیماری گال طوقه یکی از بیماری­های مهم از لحاظ اقتصادی در انواع گیاهان باغی، زراعی و زینتی محسوب می‌شود. باکتریAgrobacterium tumefaciens ، عامل بیماری است که می­تواند به­صورت غیرفعال در خاک و به­صورت فعال در گیاه میزبان بقاء یابد. در این مطالعه، از توالی ژن recA جهت ارزیابی کارآیی آن در شناسایی و تبارشناسی جدایه­های گال­زای دو گونه Agrobacterium tumefaciens و Agrobacterium rubi استفاده شد. جدایه­های بیماری­زای این مطالعه، از گال­های ایجاد شده روی شاخه­های درختان گیلاس، آلو و سیب در باغات ارومیه، نقده، سردشت و خوی واقع در استان آذربایجان غربی جداسازی شدند. شناسایی فنوتیپی جدایه­ها و آزمون بیماری­زایی با تشکیل گال روی طوقه گوجه­فرنگی در مطالعات قبلی انجام شده بود. پس از استخراج DNA، واکنش زنجیره­ای پلی­مراز با استفاده از آغازگرهای 91F/595R جهت تکثیر ژن recA انجام شد. قطعه 462 جفت بازی در همه جدایه­های باکتریایی تکثیر شد. مقایسه توالی ژن recA در جدایه­های باکتری، شباهت 95/99 تا 100 درصد را با توالی­های سویه­های مرجع باکتری A. tumefaciens ثبت شده در بانک ژن نشان داد. در درخت تبارزایی، از توالی ژن recA جدایه­های این مطالعه و سویه­های مرجع A. tumefaciens و A. rubi استفاده شد. درخت تبارزایی شامل دو شاخه اصلی بود. جدایه­های این مطالعه به همراه سویه­های مرجع A. tumefaciens از کشورهای مختلف در شاخه اول که خود شامل دو زیرشاخه بود، قرار گرفتند. در شاخه دوم، سویه­ای از باکتری A. rubi مجزا از جدایه­های A. tumefaciens قرار گرفت. نتایج درخت تبارزایی نشان داد که این ژن، کارآیی کافی در تفکیک باکتری­های A. tumefaciens و A. rubi را دارد، به­طوری­که سویه­های باکتری A. rubi در شاخه­ای مجزا از سویه­های A. tumefaciens قرار گرفتند. با توجه به این نتایج، پیشنهاد می­شود که در شناسایی و بررسی روابط تبارشناسی گونه­های جنس Agrobacterium، از توالی ژن خانه­داری recA استفاده شود تا نتایج دقیق­تری از موقعیت آرایه­های این باکتری­ها به­دست آید.

کلیدواژه‌ها

آرایه‌بندی؛ باکتری‌های گال‌زا؛ ژن خانه‌داری؛ گال طوقه

مراجع

Aliu, E., Ji, Q., Wlazlo, A., Grosic, S., Azanu, M.K.,Wang, K., & Lee, K. (2024). Enhancing Agrobacterium-mediated plant transformation efficiency through improved ternary vector systems and auxotrophic strains. Frontiers in Plant Science, 15, 1429353. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1429353.

Bouzar, H., & Jones, J.B. (2001). Agrobacterium larrymoorei sp. nov., a pathogen isolated from aerial tumours of Ficus benjamina. International Journal of Systematic Microbiology, 51, 1023-1026. https://doi.org/10.1099/00207713-51-3-1023.

Conn, H.J. (1942). Validity of the genus Alcaligenes. Journal of Bacteriology, 44, 353-360. https://doi.org/10.1128/jb.44.3.353-360.1942.

Costechareyre, D., Rhouma, A., Lavire, C., Portier, P., Chapulliot, D., Bertolla, F., Boubaker, A., Dessaux, Y., & Nesme, X. (2010). Rapid and efficient identification of Agrobacterium species by recA allele analysis: Agrobacterium recA diversity. Microbial Ecology, 60, 862-872. https://doi.org/10.1007/s00248-010-9685-7.

Hildebrand, E.M. (1940). Cane gall of brambles caused by Phytomonas n. sp. Journal of Agricultural Research, 61, 685-696. https://doi.org/10.1038/s41598-018-27485-z.

Farri, K., & Khezri, M. (2021). Integrated management method of plant crown gall disease. Plant Pathology Science, 10, 116-127. https://doi.org/10.2982/PPS.10.2.116. (In Persian with English abstract)

Farri, K., Khezri, M., Abrinbana, M., & Rastgou, M, (2023). Identification of bacterial agents involved in tumor formation on plum, sweet cherry and apple trees. Applied Entomology and Phytopathology, 90, 171-181. https://doi.org/10.22092/jaep.2023.359240.1446. (In Persian with English abstract)

Ferdous, M.L., Hossain, M.N., Ali, M.O., Islam, M.S., & Yasmin, S. (2021). Morphological, biochemical and molecular identification of the wild strain of Agrobacterium tumefaciens from crown gall infected mango tree. Fundamental and Applied Agriculture, 6, 43-49. https://doi.org/10.5455/faa.136134.

Glaeser S.P., & Kampfer, P. (2015). Multilocus sequence analysis (MLSA) in prokaryotic taxonomy. Systematic and Applied Microbiology, 38, 237-245. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.syapm.2015.03.007.

Kuzmanovic, N., Puławska, J., Prokic, A., Ivanovic, M., Zlatkovic, N., Jones, J.B., & Obradovic, A. (2015). Agrobacterium arsenijevicii sp. nov., isolated from crown gall tumors on raspberry and cherry plum. Systematic and Applied Microbiology, 38, 373-378. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2015.06.001.

Kuzmanovic, N., Pulawska, J., Smalla, K., & Nesme, X. (2018). Agrobacterium rosae sp. nov., isolated from galls on different agricultural crops. Systematic and Applied Microbiology, 41, 191-197. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2018.01.004.

Li, X., & de Boer, S.H. (1995). Selection of primers for polymerase chain reaction primers from an RNA intergenic spacer region for specific detection Clavibacter michiganensis subsp. sepidonicus. Phytopathology, 85, 837-842. https://doi.org/10.1094/Phyto-85-837.

Lim, S., Chun, S.C., & Kim, J.W. (2023). Cultivar resistance of Korean breeding cut-rose against crown gall by Agrobacterium tumefaciens evaluated by an in vitro inoculation. Plant Pathology Journal, 39(2), 220-227. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.07.2022.0095.

Lu, Y.L., Chen, W.F., Li, L. H, Wang, E.T., & Chen, W.X. (2009). Rhizobium alkalisoli sp. nov., isolated from Caragana intermedia growing in saline-alkaline soils in the north of China. International Journal of Systematic Microbiology, 59, 3006-3011. https://doi.org/10.1099/ijs.0.007237-0.

Mafakheri, H., Taghavi, S.M., Banihashemi, Z., Osdaghi, E., & Jay Ram, L. (2017). Pathogenicity, host range and phylogenetic position of Agrobacterium species associated with sugar beet crown gall outbreaks in Southern Iran. European Journal of Plant Pathology, 147, 721-730. https://doi.org/10.1007/s10658-016-1034-3.

Mafakheri, H., Taghavi, S.M., Pulawska, J., de Lajudie, P., Lassalle, F., & Osdaghi, E. (2019). Two novel genomospecies in the Agrobacterium tumefaciens species complex associated with rose crown gall. Phytopathology, 109, 1859-1868. https://doi.org/10.1094/PHYTO-05-19-0178-R.

McCarthy, R.R., Yu, M., Eilers, K., Wang, Y.C., Lai, E.M., & Filloux, A. (2019). Cyclic di-GMP inactivates T6SS and T4SS activity in Agrobacterium tumefaciens. Molecular Microbiology, 112, 632-648. https://doi.org/10.1111/mmi.14279.

Mousavi, S.A., Osterman, J., Wahlberg, N., Nesme, X., Lavire, C., Ludovic, V., Paulin, L., de Lajudie, P., & Lindstorm, K. (2014). Phylogeny of the Rhizobium–Allorhizobium–Agrobacterium clade supports the delineation of Neorhizobium gen. nov. Systematic and Applied Microbiology, 37, 208-215. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2013.12.007.

Mousavi, S.A., Willems, A., Nesme, X., de Lajudie, P., & Lindstrom, K. (2015). Revised phylogeny of Rhizobiaceae: proposal of the delineation of Pararhizobium gen. nov., and 13 new species combinations. Systematic and Applied Microbiolog, 38, 84-90. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2014.12.003.

Ophel, K., & Kerr, A. (1990). Agrobacteriurm vitis sp. nov. for strains of Agrobacteriurm biovar 3 from grapevines. International Journal of Systematic Bacteriology, 40(3), 236-241. https://doi.org/10.1099/00207713-40-3-236.

Puławska, J., Willems, A., De Meyer, S.E., & Sule, S. (2012). Rhizobium nepotum sp. nov. isolated from tumors on different plant species. Systematic and Applied Microbiology, 35(4), 215-220. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2012.03.001.

Starr, M.P., & Weiss, J.E. (1943). Growth of phytopathogenic bacteria in a synthetic asparagine medium. Phytopathology, 33, 314-318. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09379.

Ren, da W., Chen, W.F., Sui, X.H., Wang, E.T., & Chen, W.X. (2011). Rhizobium vignae sp. nov., a symbiotic bacterium isolated from multiple legume species. International Journal of Systematic Microbiology, 61, 580-586. https://doi.org/10.1099/ijs.0.023143-0.

Rouhrazi, K., Khodakaramian, G., & Velazquez, E. (2016). Phylogenetic diversity of rhizobial species and symbiovars nodulating Phaseolus vulgaris in Iran. FEMS Microbiology Letters, 363(5), fnw024. https://doi.org/10.1093/femsle/fnw024.

Salmassi, T.M., Venkateswaren, K., Satomi, M., Newman, D.K., & Hering, J.G. (2002). Oxidation of arsenite by Agrobacterium albertimagni, AOL15, sp. nov., isolated from Hot Creek, California. Geomicrobiology Journal, 19, 53-66. https://doi.org/10.1080/014904502317246165.

Shahabi Mohammadabadi, M., Taghavi, M., & Djavaheri, M, (2012). Phenotypic and genotypic characteristics of Agrobacterium isolates from different hosts in Fars and Kohgiluye and Boyerahmad provinces. Iranian Journal of Plant Pathology, 48, 329-341. (In Persian with English abstract)

Smith, E.F., & Townsend, C.O. (1907). A plant-tumour of bacterial origin. Science, 24, 671e3. https://doi.org/10.1126/science.25.643.671.

Tamura, K., Stecher, G., & Kumar, S. (2021). MEGA11: Molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution, 38, 3022-3027. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120.

Vargas Ribera, P.R., Kim, N., Venbrux, M., A´ lvarez-Pe´rez, S., & Rediers, H. (2024). Evaluation of sequence-based tools to gather more insight into the positioning of rhizogenic agrobacteria within the Agrobacterium tumefaciens species complex. PLoS ONE, 19(11), e0302954. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0302954.

Wang, E.T., van Berkum, P., Beyene, D., Sui, X.H., Dorado, O., & Chen, W.X. (1998). Martinez-Romero E. Rhizobium huautlense sp. nov., a symbiont of Sesbania herbacea that has a close phylogenetic relationship with Rhizobium galegae. International Journal of Systematic Bacteriology, 48, 687-699. https://doi.org/10.1099/00207713-48-3-687.

Weisberg, A.J., Wu, Y., Chang, J.H., Lai, E.M., & Kuo, C.H. (2023). Virulence and ecology of Agrobacteria in the context of evolutionary genomics. Annual Review of Phytopathology, 61, 1-23. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-021622-125009.