ردیابی ویروس سوختگی سیاه برگ چغندر (Beet black scorch virus) و سایر ویروس‌های خاک‌زاد همراه و تعیین برخی خصوصیات مولکولی آن‌ها

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 1، دوره 33، شماره 3 - شماره پیاپی 45، مهر 1398، صفحه 245-258   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.v33i3.75150

نویسندگان

جمشید سلطانی ایدلیکی¹؛ محسن مهرور^{* 2}؛ محمد زکی عقل²؛ سید باقر محمودی³؛ منصور صلاتی⁴

¹فردوسی مشهد

²دانشگاه فردوسی مشهد

³موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند

⁴عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی

چکیده

تاکنون در ایران ویروس‌های خاک زاد متعددی از جمله ویروس رگبرگ زرد نکروتیک چغندرقند (Beet necrotic yellow vein virus; BNYVV)، ویروس سوختگی سیاه برگ چغندر (Beet black scorch virus; BBSV)، ویروس خاک زاد چغندر (Beet soil-borne virus; BSBV) و ویروس Q چغندر (Beet virus Q; BVQ) روی ریشه چغندرقند شناسایی‌شده است. ویروس رگبرگ زرد نکروتیک چغندرقند، ویروس اصلی عامل ایجاد سندروم ریشه ریشی (ریزومانیا) است. با اینکه در بررسی‌های انجام‌شده در بعضی از نمونه­های دارای علائم ریشه ریشی چغندرقند، هر سه ویروس مذکور و یا تعدادی از آن‌ها همراه BNYVV یافت شده، اما تاکنون علائم سوختگی روی برگ چغندرقند در هیچ­یک از مزارع کشت چغندرقند گزارش نشده است. اخیراً علائم سوختگی روی برگ­ها و علائمی مشابه ویروس عامل بیماری ریزومانیا روی ریشه برخی از ارقام چغندرقند در مزارع چغندرقند استان خراسان رضوی مشاهده‌شده است. به‌منظور بررسی این موضوع، چغندرقندهای دارای علائم ریشه­ریشی و یا سوختگی برگ از مزارع مناطق مختلف استان شامل: مشهد، فریمان، چناران، جلگه رخ و جوین جمع‌آوری و پس از استخراج ریبونوکلئیک‌اسید (RNA) کل آن‌ها، دئوکسی ریبونوکلئیک اسید مکمل (cDNA) سنتز شد. با استفاده از واکنش پلیمراز با ترانویسی معکوس در همه نمونه‌ها BBSV ردیابی گردید، اما از سه ویروس خاک‌زاد دیگر تنها BNYVV در نمونه‌های مشهد، جلگه رخ و جوین ردیابی شد. از بین سه تیپ مختلف BNYVV شناسایی‌شده در دنیا، جدایه های مورد مطالعه از نوع تیپ A تشخیص داده شد. نوع تتراد ویروس ریزومانیا در جدایه­های مشهد و جلگه رخ از نوع ACHG بوده اما در جدایه جوین، AHHG بود که در اسیدآمینه شماره 68 آن از سیستئین (C) به هیستیدین (H) در پروتئین p25 تغییر یافته بود که می‌توان جدایه را به‌عنوان یک جدایه شکننده مقاومت این ویروس محسوب نمود. درنتیجه کشت متوالی ارقام مقاوم چغندرقند دارای ژن مقاومت Rz1 با تغییرات در اسیدآمینه‌های ناحیه تتراد پروتئین p25 ویروس، جدایه های شکننده مقاومت جدیدی از ویروس ایجاد می‌کند که کشت چغندرقند را در این مزارع در سال‌های آتی با مشکل جدی مواجه خواهد نمود؛ بنابراین تحقیقات بیشتر در مورد بیماری­زایی BNYVV و کنترل آن از طریق استفاده از منابع مقاومت جدید و روش‌های کنترل تلفیقی ضروری به نظر می­رسد. از طرف دیگر اینکه، BBSV در حضور BNYVV موجب تشدید ریشه­ریشی، نکروز آوندی و سوختگی برگ می­گردد حال‌آنکه به‌تنهایی موجب نکروز آوندی در ریشه و سوختگی برگ می‌شود. این مطلب می‌تواند در تشخیص بیماری بر اساس علائم و جلوگیری از خطا در ارزیابی مقاومت ارقام چغندرقند در مزرعه بسیار حائز اهمیت باشد.

کلیدواژه‌ها

ریزومانیا؛ ویروس سوختگی سیاه چغندرقند؛ چغندرقند

مراجع

1- Asher MJC. 1993. Rhizomania. In: Cooke DA, Scott RK (eds) The sugar beet crop: science into practice. Chapman & Hall, London, pp 311–346.

2- Borodynko N., Hasiow-Jaroszewska B., and Pospieszny H. 2009. Evidence for the presence of Beet necrotic yellow vein virus types A and B in Poland. Journal of Plant Diseases and Protection 116(3): 106-108.

3- Bornemann K., and Varrelmann M. 2009. The variability of Beet necrotic yellow vein virus p25 pathogenicity factor previously allocated to geographically distinct isolates can be retrieved in single representative A- and B-type soils. Institute of Sugar Beet Research (IFZ) In DPG AK Pflanzenvirologie.

4- Canova A. 1959. Appunti di patologia della barbabietola. Informatore Fitopatologico 9(20): 390–396.

5- Cao Y., Cai Z., Ding Q., Li D., Han C., Yu J., and Liu Y. 2002. The complete nucleotide sequence of Beet black scorch virus (BBSV), a new member of the genus Necrovirus. Archives of Virology 147(12): 2431-2435.

6- Chiba S., Kondo H., Miyanishi M., Andika I.B., Han C., and Tamada T. 2011. The evolutionary history of Beet necrotic yellow vein virus deduced from genetic variation, geographical origin and spread, and the breaking of host resistance. Molecular Plant-Microbe Interactions 24(2): 207-218.

7- Crutzen F., and Bragard C. 2010. Pomoviruses associated with the rhizomania syndrome: a reverse genetic approach of the genome and multiplication requirements in planta. Thèse de doctorat à l’Universite catholique de Louvain. Belgique.

8- Cui X. 1988. An icosahedral virus found in sugar beet. J Xinjiang Shihezi Agric College 10: 73-78.

9- Farzadfar S., Pourrahim R., Golnaraghi A.R., and Shahraeen N. 2002. First report of Beet soil-borne virus in Iran. Plant Disease 86: 187.

10- Farzadfar S., Pourrahim R., Golnaraghi A.R., and Ahoonmanesh A. 2005. First report of Beet virus Q in sugar beet in Iran. Plant Disease. 88: 1359.

11- Fujisawa I., and Sugimoto T. 1977. Transmission of Beet necrotic yellow vein virus by Polymyxa betae. Japanese Journal of Phytopathology 43(5): 583-586.

12- Galein Y. 2013. The epidemiology of rhizomania in the Pithiviers region of France (Doctoral dissertation, UCL-Universite Catholique de Louvain).

13- Gonzalez-Vazquez M., Ayala J., Garcia-Arenal F., and Fraile A. 2009. Occurrence of Beet black scorch virus infecting sugar beet in Europe. Plant Disease 93(1): 21-24.

14- Guo L.H., Cao Y.H., Li D.W., Niu S.N., Cai Z.N., Han C.G., Zhai Y.F., and Yu J.L. 2005. Analysis of nucleotide sequences and multimeric forms of a novel satellite RNA associated with Beet black scorch virus. Journal of Virology 79(6): 3664-3674.

15- Henry C. 1996. British Sugar beet review. British Sugar Beet Review (Vol. 64). I.J. Schapringer.

16- Heijbroek W., Musters P.M.S., and Schoone A.H.L. 1999. Variation in pathogenicity and multiplication of Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) in relation to the resistance of sugar-beet cultivars. European Journal of Plant Pathology 105(4): 397-405.

17- Izadpanah, K., Hashemi, P., Kamran, R., Pakniat, M., Sahandpour, A. and Masumi, M., 1996. Widespread occurrence of rhizomania-like disease of sugarbeet in Fars.Iranian Journal of Plant Pathology 32(3/4): 200-206. (In Persian)

18- Ivanovic M., Macfarlane I., and Woods R.D. 1983. Viruses of sugar beet associated with Polymyxa betae. Annual Report of Rothamsted Experimental Station for, 1982: 189-190.

19- Junxi J., Jingfeng Z., Shaochen C., Dajin Y., Jialin Y., Zhunan C., and Yi L. 1999. Transmission of Beet black scorch virus by Olpidium brassicae. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis. 21(4): 525-528.

20- Kobs G. 1997. Cloning blunt-end DNA fragments into the pGEM®-T Vector Systems. Promega Notes, 62, pp.15-18.

21- Koenig R., and Loss S. 1997. Beet soil-borne virus RNA1: genetic analysis enabled by a starting sequence generated with primers to highly conserved helicase-encoding domains. J. gen.Virol. 78: 3161-3165.

22- Koenig R., Pleij C.W., Beier C., and Commandeur U. 1998. Genome properties of Beet virus Q, a new furo-like virus from sugarbeet, determined from unpurified virus. Journal of General Virology 79(8): 2027-2036.

23- Koenig R., and Valizadeh J. 2008a. Molecular and serological characterization of an Iranian isolate of Beet black scorch virus. Archives of Virology 153(7): 1397-1400.

24- Koenig R., Kastirr U., Hotschulte B., Deml G., and Varrelmann M. 2008b. Distribution of various types and p25 subtypes of Beet necrotic yellow vein virus in Germany and other European countries. Archives of Virology 153: 2139-2144.

25- Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., and Tamura K. 2018. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution 35(6): 1547-1549.

26- Kutluk-Yilmaz N.D. 2016. Identification of strain types of some Beet necrotic yellow vein virus isolates determined in Northern and Central Parts of Turkey. Eurasian Journal Soil Science 5(3): 241-248.

27- Kutluk-Yilmaz N.D.K., Arli-Sokmen M., and Kaya R. 2018. p25 pathogenicity factor deletion mutants of Beet necrotic yellow vein virus occurring in sugar beet fields in Turkey. Journal of Plant Diseases and Protection 125(1): 89-98.

28- Kruse M., Koenig R., Hoffmann A., Kaufmann A., Commandeur U., Solovyev A.G., Savenkov I., and Burgermeister W. 1994. Restriction fragment length polymorphism analysis of reverse transcription-PCR products reveals the existence of two major strain groups of Beet necrotic yellow vein. Journal of General Virology 75(8): 1835-1842.

29- Lennefors B.L. 2006. Molecular breeding for resistance to rhizomania in sugar beets. Doctoral thesis. Swedish University of Agricultural Sciences.Uppsala 2006. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae. ISSN 1652-6880.

30- Li M., Liu T., Wang B., Han C., Li D., and Yu J. 2008. Phylogenetic analysis of Beet necrotic yellow vein virus isolates from China. Virus Genes 36(2): 429-432.

31- Liu H.Y., and Duffus J.E. 1988. The occurrence of a complex of viruses associated with rhizomania of sugarbeet.Phytopathology, 78, p.1583.

32- Liu J., and Xian H. 1995. Preliminary report on Beet black scorch virus.China Sugar Beet 3: 30-31.

33- Liu, H.Y., Sears, J.L. and Lewellen, R.T., 2005. Occurrence of resistance-breaking Beet necrotic yellow vein virus of sugar beet. Plant Disease 89(5): 464-468.

34- Mehrvar M., and Bragard C. 2011. Iranian diversity of Beet black scorch virus and satellite. In Proceedings of the Eighth Symposium of the International Working Group on Plant Viruses with Fungal Vectors, Louvain-La-Neuve, Belgium, 6-8 July, 2011(pp. 41-46). International Working Group on Plant Viruses with Fungal Vectors.

35- Mehrvar M., Valizadeh J., Koenig R., and Bragard C.G. 2009. Iranian Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV): pronounced diversity of the p25 coding region in A-type BNYVV and identification of P-type BNYVV lacking a fifth RNA species. Archives of Virology 154(3): 501-506.

36- Meunier A., Schmit J.F., Stas A., Kutluk N., and Bragard C. 2003. Multiplex reverse transcription-PCR for simultaneous detection of Beet necrotic yellow vein virus, Beet soilborne virus, and Beet virus Q and their vector Polymyxa betae Keskin on sugar beet.Appl. Environ. Microbiology 69(4): 2356-2360.

37- Pavli O., Prins M., Goldbach R., and Skaracis G.N. 2011. Efficiency of Rz1-based rhizomania resistance and molecular studies on BNYVV isolates from sugar beet cultivation in Greece. European Journal of Plant Pathology 130(2): 133-142.

38- Pferdmenges F. 2007. Occurrence, spread and pathogenicity of different Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) isolates (Vol. 23). Cuvillier Verlag.

39- Russo M., Martelli G.P., and Di Franco A. 1981.The fine structure of local lesions of Beet necrotic yellow vein virus in Chenopodium amaranticolor. Physiological Plan Pathology 19(2): 237-IN11.

40- Ratti C., Clover G.R., Autonell C.R., Harju V.A., and Henry C.M. 2005. A multiplex RT-PCR assay capable of distinguishing Beet necrotic yellow vein virus types A and B. Journal of Virological Methods 124(1-2): 41-47.

41- Rush C.M. 2003.Ecology and epidemiology of Benyviruses and plasmodiophorid vectors. Annual review of Phytopathology 41(1): 567-592.

42- Rush C.M., Liu H.Y., Lewellen R.T., and Acosta-Leal R. 2006. The continuing saga of rhizomania of sugar beets in the United States. Plant Disease 90(1): 4-15.

43- Samiei A., Mehrvar M., and Zakiaghl M. 2017. Genetic diversity and distribution of Beet black scorch virus in some provinces of Iran, 20(4): 540–547.(In Persian with English abstract)

44- Schirmer A., Link D., Cognat V., Moury B., Beuve M., Meunier A., Bragard C., Gilmer D., and Lemaire O. 2005. Phylogenetic analysis of isolates of Beet necrotic yellow vein virus collected worldwide. Journal of General Virology 86(10): 2897-2911.

45- Shen R., and Miller W.A. 2007. Structures required for poly (A) tail-independent translation overlap with, but are distinct from, cap-independent translation and RNA replication signals at the 3′ end of Tobacco necrosis virus RNA. Virology 358(2): 448-458.

46- Sohi H., and Maleki M. 2004. Evidence for presence of types A and B of Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) in Iran. Virus Genes 29(3): 353-358.

47- Tamada T. 1975. Beet necrotic yellow vein virus. CMI/AAB Descriptions of plant viruses, 144(4).

48- Tamada T., Shirako Y., Abe H., Saito M., Kiguchi T., and Harada T. 1989. Production and pathogenicity of isolates of Beet necrotic yellow vein virus with different numbers of RNA components. Journal of General Virology 70(12): 3399-3409.

49- Wang X., Zhang Y., Xu J., Shi L., Fan H., Han C., Li D., and Yu J. 2012. The R-rich motif of Beet black scorch virus P7a movement protein is important for the nuclear localization, nucleolar targeting, and viral infectivity. Virus Research 167(2): 207-218.

50- Webb K.M., Wintermantel W.M., Kaur N., Prenni J.E., Broccardo C.J., Wolfe L.M., and Hladky L.L. 2015. Differential abundance of proteins in response to Beet necrotic yellow vein virus during compatible and incompatible interactions in sugar beet containing Rz1 or Rz2. Physiological and Molecular Plant Pathology 91: 96-105.

51- Weiland J.J., Van Winkle D., Edwards M.C., Larson R.L., Shelver W.L., Freeman T.P., and Liu H.Y. 2007. Characterization of a US isolate of Beet black scorch virus. Phytopathology 97(10): 1245-1254.

52- Zhang Y., Zhang X., Niu S., Han C., Yu J., and Li D. 2011. Nuclear localization of Beet black scorch virus capsid protein and its interaction with importin α. Virus Research 155(1): 307-315.

53- Zhuo N., Jiang N., Zhang C., Zhang Z.Y., Zhang G.Z., Han C.G., and Wang Y. 2015. Genetic diversity and population structure of Beet necrotic yellow vein virus in China. Virus Research 205: 54-62.