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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• کیوان فری ¹
• مریم خضری ²
• مسعود ابرین بنا ¹
• مینا راستگو ¹

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

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

10.22067/jpp.2024.88026.1188

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

موضوعات

• باکتری

---

©2024 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

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.