مقایسه بیماری‌زایی سازه‌های عفونت‌زای ویروس ایرانی پیچیدگی برگ چغندرقند و بهینه‌سازی تکثیر و انتقال با زنجرک ناقل در شرایط گلخانه

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 2، دوره 36، شماره 1 - شماره پیاپی 55، فروردین 1401، صفحه 9-19   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2021.68238.1006

نویسندگان

عبدالرحمن محرابی نسب¹؛ محمد زکی عقل^{* 2}؛ محسن مهرور¹

¹گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

²گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

بیماری پیچیدگی برگ چغندرقند یکی از مخرب­ترین بیماری­های ویروسی چغندرقند می­باشد. چندین گونه ویروس از جنس­های مختلف خانواده جمینی­ویریده عامل ایجاد این بیماری هستند. ویروس ایرانی پیچیدگی برگ چغندرقند (BCTIV -Beet Curly Top Iran Virus) شایع­ترین عامل این بیماری در ایران می­باشد. ژنوم BCTIV یک قطعه دی ان آ تک لای حلقوی بطول تقریبی 8/2 تا 2/3 کیلو باز است. ناقل طبیعی این ویروس زنجرک Circulifer Haematoceps است. با توجه به مشکلات تکثیر و انتقال ویروس با ناقل در گلخانه در این تحقیق بیماری زایی دو همسانه عفونت­زای ویروس با یکدیگر مقایسه شده است. همچنین شرایط لازم برای تکثیر ناقل و انتقال ویروس بهینه­سازی شده است. به این منظور همسانه‌های عفونت­زای 4/1 و 1/1 مر از BCTIV ساخته شد و به روش مایه­زنی با اگروباکتریوم به گیاهچه­های چغندرقند مایه­زنی شدند. جهت تکثیر و نگهداری جمعیت­های زنجرک ناقل آزمون­های دمایی و زمانی و میزبان ترجیحی انجام شد. سپس آزمون انتقال با ناقل طبیعی ویروس نیز انجام شد. نتایج نشان داد که سازه­های ساخته شده در گیاهچه­های چغندرقند بیماریزا هستند و علائم بیماری مانند زردی و پیچیدگی از هفته چهارم پس از زمان مایه­زنی با ناقل طبیعی ایجاد شد. تولید همسانه­های عفونت­زای کارآمد مطالعه بیولوژی ویروس را تسهیل می­کند. دمای بهینه روزانه برای تکثیر زنجرک 29 و دمای بیشینه و کمینه بترتیب 34 و 18 سانتی­گراد تعیین شد و مدت زمان لازم برای تولید هر نسل 45 روز پس از استقرار زنجرک­ها بود. میزبان ترجیحی زنجرک گیاه تاج خروس وحشی (Amaranthus retroflexus) تعیین شد و جمعیت حشره بر روی این گیاه تا 1/11 برابر افزایش یافت. زنجرک­های تکثیر شده پس از تغذیه از چغندر قند آلوده، BCTIV را به گیاهان سالم انتقال دادند.

کلیدواژه‌ها

تاج خروس؛ زنجرک Circulifer Haematoceps؛ ویروس پیچیدگی برگ چغندرقند؛ همسانه عفونت‌زا

مراجع

1. Adams, M.J., King, A.M., & Carstens, E.B. (2013). Ratification vote on taxonomic proposals to the International Committee on Taxonomy of Viruses (2013). Archives of Virology158(9): 2023–2030. https://doi.org/10.1007/s00705-013-1688-5.
2. Anabestani, A., Izadpanah, K., Tabein, S., Hamzeh-Zarghani, H., & Behjatnia, S.A.A. (2015). Beet curly top viruses in Iran: Diversity and incidence in plants and geographical regions. Iranian Journal of Plant Pathology 51: 493-504. (In Persian with English abstract)
3. Baliji, S., Black, M.C., French, R., Stenger, D.C., & Sunter, G. (2004). Spinach curly top virus: A Newly Described Curtovirus Species from Southwest Texas with Incongruent Gene Phylogenies. Phytopathology94(7): 772–779.  https://doi.org/10.1094/PHYTO.2004.94.7.772.
4. Bolok-Yazdi, H.R., Heydarnejad, J., & Massumi, H. (2008). Genome characterization and genetic diversity of beet curly top Iran virus: a geminivirus with a novel nonanucleotide. Virus Genes36(3): 539–545. https://doi.org/10.1007/s11262-008-0224-2.
5. Briddon, R.W., Heydarnejad, J., Khosrowfar, F., Massumi, H., Martin, D.P., & Varsani, A. (2010). Turnip curly top virus, a highly divergent geminivirus infecting turnip in Iran. Virus Research152(2): 169–175. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2010.05.016.
6. Briddon, R.W., Stenger, D.C., Bedford, I.D., Stanley, J., Izadpanah, K., & Markham, P.G. (1998). Comparison of a Beet curly top virus isolate originating from the old world with those from the New World. European Journal of Plant Pathology 104: 77-84.
7. Brown, T.A. (Terence A.). (2010). Gene cloning and DNA analysis: an introduction. John Wiley & Sons, Ltd., Publication 6th ed.
8. Chasan, R. (1995). Geminiviruses: A Twin Approach to Replication. The Plant Cell, 7(6), 659–661.
9. Doyle, J.J., & Doyle, J.L. (1987). A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin 19: 11-15.
10. Eini, O., Ebadzad Sahraei, G., & Behjatnia, S.A. (2016). Molecular characterization and construction of an infectious clone of a pepper isolate of Beet curly top Iran virus. Molecular Biology Research communications5(2): 101–113.
11. Fattahi, Z., Behjatnia, S.A.A., Afsharifar, A., Hamzehzarghani, H., & Izadpanah, K. (2012). Screening of sugar beet cultivars resistant to Iranian isolate of Beet severe curly top virus using an infectious clone of the virus. Iranian Journal of Plant Pathology 48: 37-38.
12. Gutierrez, C. (2000). DNA replication and cell cycle in plants: learning from geminiviruses. The EMBO Journal 19(5): 792–799. https://doi.org/10.1093/emboj/19.5.792.
13. Healey, A., Furtado, A., Cooper, T., & Henry, R.J. (2014). Protocol: a simple method for extracting next-generation sequencing quality genomic DNA from recalcitrant plant species. Plant Methods 10: 21. https://doi.org/10.1186/1746-4811-10-21.
14. Heydarnejad, J., Hosseini, Abhari, E., Bolok-Yazdi, H.R., & Massumi, H. (2007). Curly top of cultivated plants and weeds and report of a unique Curtovirus from Iran. Journal of Phytopathology 55: 321-325.
15. Holsters, M., de Waele, D., Depicker, A., Messens, E., van Montagu, M., & Schell, J. (1978). Transfection and transformation of Agrobacterium tumefaciens. Molecular & General Genetics 163(2): 181–187. https://doi.org/10.1007/BF00267408.
16. Hosseini Abhari, E., Heydarnejad, J., Massumi, H., Hosseini Pour, A. & Izadpanah, K. (2005). Natural hosts, vector and molecular detection of Beet curly top virus (BCTV) in Southeast of Iran. The second Asian conference on plant pathology, Singapore, p 62.
17. Hossini, V., & Eini, O. (2017). Molecular Identification of Beet curly top Iran virus Associated with Bean in Zanjan Province. Journal of Plant Protection 30: 654-663. (In Persian)
18. Hull, R. (2015). Matthews' Plant Virology. Elsevier/Academic press, California.
19. Jahanbin, D., Izadpanah, K., & Behjatnia, S.A.A. (2015). Comparison of natural and experimental host range of Beet severe curly top, Beet curly top Iran and Tomato yellow leaf curl viruses. Iranian Journal of Plant Pathology 51: 505-521. (In Persian with English abstract)
20. Kamali, M., Heydarnejad, J., Massumi, H., Kvarnheden, A., Kraberger, S., & Varsani, A. (2016). Molecular diversity of turncurtoviruses in Iran. Archives of Virology161(3): 551–561. https://doi.org/10.1007/s00705-015-2686-6.
21. Keyvani, N. (2010). Construction of infectious clone of Beet curly top Iran virus. Master Thesis in Plant Pathology. Shahid Bahonar University of Kerman, Faculty of Agriculture, Department of Plant Protection. (In Persian with English abstract)
22. Keyvani, N., Heydarnejad, J., Massumi, H., & Razavi, S. (2011). Construction of infectious clone of Beet curly top Iran virus. 7th national biotechnology congress of I.R. Iran. (In Persian)
23. King, A.M.Q., Adams, M.J., Carstens, E.B., & Lefkowitz, E.J. (2012). Virus taxonomy Classification and Nomenclature of Viruses: Ninth report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Elsevier/Academic press, London, pp 1272. ISBN: 978-0-12-384684-6
24. Kotchoni, S.O., Gachomo, E.W., Betiku, E., & Shonukan, O.O. (2003). A home-made kit for plasmid DNA mini-preparation. African Journal of Biotechnology 2: 86-87.
25. Loconsole, G., Saldarelli, P., Doddapaneni, H., Savino, V., Martelli, G.P., & Saponari, M. (2012). Identification of a single-stranded DNA virus associated with citrus chlorotic dwarf disease, a new member in the family Geminiviridae. Virology432(1): 162–172. https://doi.org/10.1016/j.virol.2012.06.005.
26. Majidi, A. (2014). Investigating the resistance of different cultivars of sugar beet to the Iranian virus, the complexity of sugar beet plant using the viral infection virus, and examining its interaction with the virus, the severe complexity of sugar beet plant in three varieties of sugar beet. Master Thesis in Plant Pathology. Shiraz University of Shiraz, Faculty of Agriculture, Department of Plant Protection. (In Persian with English abstract)
27. Naqvi,A.M.H. (2004). Diseases of Fruits and Vegetables. Volume II. Springer Netherlands.
28. Pico, B., Ferriol, M., Diez, M.J., and Vinals, F.N. (2001). Agroinoculation methods to screen wild Lycopersicon for resistance to Tomato yellow leaf curl virus. Journal of Plant Pathology 83: 215-220.
29. Rigden, J.E., Dry, I.B., Krake, L.R., & Rezaian, M.A. (1996). Plant virus DNA replication processes in Agrobacterium: insight into the origins of geminiviruses?. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America93(19): 10280–10284. https://doi.org/10.1073/pnas.93.19.10280.
30. Soleimani, R., Matic, S., Taheri, H., Behjatnia, S.A.A., Vecchiati, M., Izadpanah, K. & Accotto, G.P. (2012). The unconventional geminivirus Beet curly top Iran virus: Satisfying Koch's postulates and determining vector and host range. Annals of Applied Biology 162: 174-181.
31. Stanley,, Bisaro, D.M., Briddon, R.W., Brown, T.K., Fauquet, C.M., Harrison, B.D., Rybicki, E.P., & Stenger, D.C. (2005). Family geminiviridae. In the International Committee on the Taxonomy of Viruses, 8th Report. Eds. Fauquet, C. M., Mayo, M. A., Maniloff, J., Desselberger, U., & Ball, L. A. Elsevier/Academic Press, London.
32. Stenger, D.C., Revington, G.N., Stevenson, M.C., & Bisaro, D.M. (1991). Replicational release of geminivirus genomes from tandemly repeated copies: evidence for rolling-circle replication of a plant viral DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 88(18), 8029–8033. https://doi.org/10.1073/pnas.88.18.8029.
33. Strausbaugh, C.A., Gillen, A.M., Camp, S., Shock, C.C., Eldredge, E.P., & Gallian, J.J. (2007). Relationship of Beet Curly Top Foliar Ratings to Sugar Beet Yield. Plant Disease91(11): 1459–1463. https://doi.org/10.1094/PDIS-91-11-1459.
34. Taheri, H., Izadpanah, K. & Behjatnia S. A. A. (2012). Circulifer haematoceps, the vector of the Beet curly top Iran virus. Iranian Journal of Plant Pathology 48: 189. (In Persian with English abstract)
35. Varma, A., & Malathi, V.G. (2003). Emerging geminivirus problems: a serious threat to crop production. Annals of Applied Biology 142: 145–164
36. Varsani, A., Navas-Castillo, J., Moriones, E., Hernández-Zepeda, C., Idris, A., Brown, J.K., Murilo Zerbini, F., & Martin, D.P. (2014). Establishment of three new genera in the family Geminiviridae: Becurtovirus, Eragrovirus and Turncurtovirus. Archives of Virology159(8): 2193–2203. https://doi.org/10.1007/s00705-014-2050-2.
37. Whitney, E.D. & Duffus, J.E. (eds). (1986). Compendium of beet diseases and insects. American Phytopathological Society Press, St Paul, USA, p. 76.