شناسایی، بررسی خصوصیات ژنومی و واکاوی تبارزایی بتانوکلئورابدوویروس جدید آلوده‌کننده چغندرقند (Beta vulgaris) در ایران

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 4، دوره 39، شماره 3 - شماره پیاپی 69، مهر 1404، صفحه 283-291   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2025.90010.1205

نویسندگان

جواد آبخو؛ محسن مهرور^* ؛ محمد زکی عقل

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

چکیده

چغندرقند (Beta vulgaris) یکی از محصولات مهم کشاورزی در ایران است که در استان‌‌های مختلف کشت می‌شود و ویروس‌های مختلف سبب بیماری آن می‌شوند. اعضای جنس Betanucleorhabdovirus دارای ژنوم تک‌بخشی و آر ان ا تک رشته منفی بوده، ژنوم آن‌ها دارای شش تا هفت قاب خوانش باز (ORF) است. جهت شناسایی عامل یا عوامل ایجاد بیماری ویروسی در چغندرقند که دارای علائمی مانند موزائیکی شدن و زردی برگ‌ها بودند، نمونه‌برداری از برگ‌ها و ریشه‌‌های چغندرقند دارای علائم بیماری ویروسی از مناطق عمده کشت چغندرقند در کشور طی شهریور و مهرماه سال 1402 انجام و آر ان ا کل جهت توالی‌یابی توان بالا یا ژرف (High-throughput sequencing) برپایه پلتفرم ایلومینا (illumina) انجام شد. برای تأیید حضور ویروس در نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز معکوس استفاده شد. ترسیم درخت تبارزایی براساس ترادف کامل نوکلئوتیدی ژنوم آن با استفاده از نرم‌افزار MEGA11 به‌روش Maximum likelihood و مدل General Time Reversible (GTR+G+I) انجام شد. ترادف کامل نوکلئوتیدی ژنوم یک بتانوکلئورابدوویروس گیاهی جدید در چغندرقند شناسایی شد. جدایه‌‌های شناسایی‌شده، یکسانی نوکلئوتیدی به‌میزان 13/86 درصد را نشان دادند و جدایه IR1 (رس شماره OR227650) بالاترین درصد یکسانی نوکلئوتیدی را در بین ویروس‌های موجود در بانک ژنی (GenBank) با بتانوکلئورابدوویروس شماره دو گوجه‌فرنگی (tomato betanucleorhabdovirus 2) جدایه SKO20ST1 به‌میزان 3/70 درصد داشت و دارای میزان یکسانی نوکلئوتیدی زیر معیار مرزبندی گونه‌های ICTV در جنس Betanucleorhabdovirus (تشابه نوکلئوتیدی 75 درصد برای کل ژنوم) بود. بنابراین به‌عنوان یک گونه جدید به‌نام بتانوکلئورابدوویروس شماره یک چغندرقند (بتانوکلئورابدوویروس پیچیدگی برگ چغندرقند) beet betanucleorhabdovirus 1 (beet leaf curl betanucleorhabdovirus) در جنس Betanucleorhabdovirus نام‌گذاری شد. ژنوم بتانوکلئورابدوویروس شماره یک چغندرقند دارای شش قاب خوانش باز بود (3'-N-P-P3-M-G-L-5'). واکاوی تبارزایی نشان داد که بتانوکلئورابدوویروس شماره یک چغندرقند بیشترین ارتباط را با اعضای جنس Betanucleorhabdovirus دارد. این تحقیق برای اولین بار بتانوکلئورابدوویروس جدیدی را از روی چغندرقند به‌عنوان یک گونه جدید از جنس Betanucleorhabdovirus معرفی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

توالی‌یابی توان بالا؛ رابدوویروس؛ واکنش زنجیرهای پلی‌مراز معکوس؛ Rhabdoviridae

مراجع

1. Adams, I.P., Glover, R.H., Monger, W.A., Mumford, R., Jackeviciene, E., Navalinskiene, M., Samuitiene, M., & Boonham, N. (2009). Next-generation sequencing and metagenomic analysis: A universal diagnostic tool in plant virology. Molecular Plant Pathology, 10(4), 537-45. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2009.00545.x
2. Agricultural (2023). Agricultural Statistics Crop Year 2021-2022, Volume one: Crops Products, Ministry of Agriculture Jihad, Deputy of Planning and Economics, ICT Center. (in Persian).
3. Altschul, S.F., Madden, T.L., Schaffer, A.A., Zhang, J., Zhang, Z., Miller, W., & Lipman, D.J. (1997). Gapped BLAST and PSI-BLAST: A new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Research, 25, 3389–3402. https://doi.org/10.1093/nar/25.17.3389
4. Al Rwahnih, M., Daubert, S., Golino, D., Islas, C., & Rowhani, A. (2015). Comparison of next-generation sequencing versus biological indexing for the optimal detection of viral pathogens in grapevine. Phytopathology, 105(6), 758-63. https://doi.org/10.1094/PHYTO-06-14-0165-R
5. Barbas 3rd, C.F., Burton, D.R., Scott, J.K., & Silverman, G.J. (2007). Quantitation of DNA and RNA. Cold Spring Harbor Protocols, 2007, pdb.ip47. https://cshprotocols.cshlp.org/content/2007/11/pdb.ip47.long
6. Belete, M.T., Igori, D., Kim, S.E., Lee, S.H., & Moon, J.S. (2022). Complete genome sequence of cnidium virus 1, a novel betanucleorhabdovirus infecting Cnidium officinale. Archives of Virology, 167(3), 973-977. https://doi.org/10.1007/s00705-021-05348-9
7. Bejerman, N., Debat, H., & Dietzgen, R.G. (2020). The plant negative-sense RNA virosphere: virus discovery through new eyes. Frontiers in Microbiology, 11, 588427. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.588427
8. Bejerman, N., Dietzgen, R.G., & Debat, H. (2021). Illuminating the plant rhabdovirus landscape through metatranscriptomics data. Viruses, 13(7), 1304. https://doi.org/10.3390/v13071304
9. Cui, X. (1988). An icosahedral virus found in sugar beet. Journal Xinjiang Shihezi Agriculture College, 10(1), 73–78.
10. 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 Genes, 36, 539–545. https://doi.org/10.1007/s11262-008-0224-2
11. Harvesom, R.M., Hanson, L.E., & Hein G.L. (2009). Compendium of Beet Diseases and Pests. The American Phyto- pathological Society. St. Paul, Minnesota, U.S.A. https://ictv.global/report/chapter/rhabdoviridae/rhabdoviridae/betanucleorhabdovirus.
12. Hu, J., Miao, T., Que, K., Rahman, M.S., Zhang, L., Dong, X., Ji, P., & Dong, J. (2023). Identification, molecular characterization and phylogenetic analysis of a novel nucleorhabdovirus infecting Paris polyphylla yunnanensis. Scientific Reports, 13(1), 10040. https://doi.org/10.1038/s41598-023-37022-2
13. Jackson, A.O., Dietzgen, R.G., Goodin, M.M., Bragg, J.N., & Deng, M. (2005). Biology of plant rhabdoviruses. Annual Review of Phytopathology, 43, 623–660. https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.43.011205.141136
14. Jones, S., Baizan-Edge, A., MacFarlane, S., & Torrance, L. (2017). Viral diagnostics in plants using next generation sequencing: Computational analysis in practice. Frontiers in Plant Science, 8, 1770. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01770
15. Kreuze, J.F., Perez, A., Untiveros, M., Quispe, D., Fuentes, S., Barker, I., & Simon, R. (2009). Complete viral genome sequence and discovery of novel viruses by deep sequencing of small RNAs: A generic method for diagnosis, discovery and sequencing of viruses. Virology, 388(1), 1-7. https://doi.org/10.1016/j.virol.2009.03.024
16. Li, C.X., Shi, M., Tian, J.H., Lin, X.D., Kang, Y.J., Chen, L.J., Qin, X.C., Xu, J., Holmes, E.C., & Zhang, Y.Z. (2015). Unprecedented genomic diversity of RNA viruses in arthropods reveals the ancestry of negative-sense RNA viruses. Elife, 29(4), e05378. https://doi.org/10.7554/eLife.05378
17. Nei, M., & Kumar, S. (2000). Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford University Press, New York.

Šafářová, D., Candresse, T., Veselská, J., & Navrátil, M. (2024). Novel betanucleorhabdoviruses infecting elderberry (Sambucus nigra L.): Genome characterization and genetic variability. Pathogens, 13(445), 1-17. https://doi.org/10.3390/pathogens13060445

18. Tamura, K., Stecher, G., & Kumar, S. (2021). MEGA11: Molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution, 38(7), 3022-3027. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120
19. Turang, S., Mehrvar, M., & Zakiaghl, M. (2024). Identification, molecular and phylogenetic characterization of two isolates of vinca mosaic virus based on p1 and cp genes. Journal of Iranian Plant Protection Research, 38(3), 209-226. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jpp.2024.82191.1144
20. Weiland, J., Sharma, Poudel, R., Flobinus, A., Cook, D.E., Secor, G.A., & Bolton, M.D. (2020). RNAseq analysis of rhizomania-infected sugar beet provides the first genome sequence of beet necrotic yellow vein virus from the USA and identifies a novel alphanecrovirus and putative satellite viruses. Viruses, 12(6), 626. https://doi.org/10.3390/v12060626