تعیین ویژگی های فنوتیپی و گروه بندی جدایه های Pseudomonas syringae pv. syringae عامل شانکر زردآلو در استان آذربایجان شرقی با تکیه بر فعالیت هسته‏ ی یخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیماری شناسی گیاهی، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران

2 دانشیار گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، ایران.

3 استاد گروه علوم بیماری شناسی گیاهی، فیزیولوژی و علفهای هرز، دانشکده علوم گیاهی و محیط زیست، دانشگاه ویرجینیاتک، آمریکا.

4 استادیار پژوهشی بخش تحقیقات گیاه پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان هرمزگان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بندرعباس، ایران.

5 دانشیار گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تبریز، ایران.

چکیده

چکیده
شانکر باکتریایی درختان میوه­ی هسته­دار یکی از مهم­­ترین بیماری­های هسته­داران در جهان می­باشد. در سال‏های اخیر گسترش علایم شانکر همراه با ترشح صمغ و بلاست شکوفه در مناطقی از استان آذربایجان­شرقی مشاهده گردیده است. از بافت­های آلوده­ی جوانه، شکوفه، شاخه و تنه­ی درختان باغات زردآلو بر اساس آزمون­های ریخت‏شناسی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گروه LOPAT و GATTa، جدایه­های فلورسنت Pseudomonas yringae pv. syringae (Pss) جداسازی و شناسایی شدند. جدایه­ها ترجیح میزبانی نداشته و با درجات مختلف پرآزاری روی سرشاخه­های سبز بریده‏ی زردآلو و غلاف­های لوبیاسبز بیماری­زایی نشان دادند. در تمامی جدایه­ها قطعه 725 جفت­بازی ژن syrB دخیل در سنتز زهرابه سیرینگومایسین ردیابی گردید و جدایه­ها با اختلاف معنی­داری از رشد رویشی پرگنه‏ی قارچ Geotrichum candidum با تولید زهرابه ممانعت کردند. با استفاده از آغازگرهای اختصاصی طراحی­شده INAF/INAR بخشی از ناحیه­ی ژنی inaZ تکثیر شد و فنوتیپ فعالیت هسته‏ی یخ با درجات مختلف در کلیه‏ی جدایه­ها مشاهده گردید. با تعیین توالی بخشی از ناحیه 16S rRNA و ژن­های rpoD و inaZ تنوع ژنتیکی در میان جدایه­ها با رسم تبارنما بر اساس روش بایزین مشاهده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در میان جدایه­های Pss عامل شانکر زردآلو هم از لحاظ فنوتیپ بیماری­زایی، سنتز زهرابه و تشکیل هسته‏ی یخ و هم از لحاظ ژنتیکی تنوع وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Phenotypic Characterization and Grouping of Pseudomonas syringae pv. syringae Strains, the Causal Agent of Apricot Canker in East Azerbaijan Province Based on Ice Nucleation Activity

نویسندگان [English]

  • Yalda Vasebi 1
  • Reza Khakvar 2
  • Boris Vinatzer 3
  • Mohammad Mehdi Faghihi 4
  • Adel Saberivand 5
1 PhD Student, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Associate Prof., Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
3 Proffesor, School of Plant and Environmental Sciences, Virginia Tech, Blacksburg, VA 24061, USA.
4 Assistant Professor, Department of Plant Protection Research, Hormozgan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Bandar Abbas, Iran.
5 Division of Theriogenology, Department of Clinical Science, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tabriz, Tabriz,
چکیده [English]

Abstract
Bacterial canker disease of stone fruit trees is one of the most important diseases in the world. In recent years, increasing of stone fruits canker disease symptoms as well as oozing and blast has been observed in some area in East Azerbaijan province of Iran. Fluorescent Pseudomonas syringae pv. syringae (Pss) strains were isolated from apricot trees which showed infected bud, bloom, branch and stem. The isolated strains were characterized based on their morphological, physiological and biochemical properties especially LOPAT and GATTa tests. Host preference was not observed among the tested strains and they showed pathogenicity on apricot green-cut twigs and green been pods with different disease severity. A 725-bp fragment of the syrB gene which is required for synthesis of syringomycin was amplified using specific primers in all strains. The tested strains inhibited the Geotrichum candidum mycelial growth with significant differences by toxin production. Using specific designed INAF/INAR primers, the inaZ gene was partially amplified and different range of ice nucleation activity was detected in all Pss strains. Constructing dendrograms using Bayesian inference showed genetic diversity among strains based on partial sequencing of 16S rRNA, rpoD and inaZ genes. These results showed that there are diversity among the causal agent strains of apricot canker disease based on both pathogenicity, toxin production and ice nucleation activity phenotypes and genetics.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Diversity
  • inaZ
  • Pathogenicity
  • rpoD

مراجع

احمدی ک، قلی­زاده ح، عبادزاده ح، حاتمی ف، حسین­پور ر، کاظمی­فرد ر، و عبدشاه ه، 1395. آمارنامه کشاورزی. جلد سوم: محصولات باغی. وزارت جهاد کشاورزی، معاونت برنامه­ریزی و اقتصاد، مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات. تهران، ایران، 240 صفحه.
 بهار م، مجتهدی ح، و اخیانی الف، 1361. شانکر باکتریایی درختان زردآلو در اصفهان. بیماری­های گیاهی، 18: 68-58.
حسن­زاده ن، 1391. اصول و روش­های باکتری­شناسی گیاهی. معاونت پژوهشی دانشگاه آزاد اسلامی. 641 صفحه.
خدایگان پ، صداقتی الف، حسینی­پور الف، و بقایی­راوری س، 1391. بررسی بیماری شانکر درختان میوه هسته­دار و اثر ضدباکتریایی برخی از اسانس­های گیاهی بر باکتری عامل آن در استان کرمان. بیماری­های گیاهی، 48: 317-303.
دهقان-نیری م، رحیمیان ح و بابایی­زاد و، 1395. شناسایی مخمر Cryptococcus magnusبه عنوان عامل شانکر درختان میوه هسته­دار در برخی استان­های مرکزی ایران. آفات و بیماری­های گیاهی. 84: 250-239.
شمس­بخش ا، و رحیمیان ح، 1376. مطالعه مقایسه­ای عوامل مولد بلاست مرکبات و شانکر باکتریایی درختان میوه هسته­دار در مازندران. مجله بیماری­های گیاهی، 33: 215-209.
عباسی و، رحیمیان ح، و تاجیک­ قنبری م ع، 1392. شناسایی و تنوع ژنتیکی جدایه­های Pseudomonas syringae pv. syringae عامل شانکر باکتریایی درختان میوه هسته­دار در چند استان شمالی و مرکزی ایران. نشریه پزوهش­های تولید گیاهی، 20: 48-27.
عبدالهی ز، 1394. ردیابی عوامل شانکر باکتریایی درختان میوه هسته­دار در شهرستان میانه و بررسی اثر ضدباکتریایی برخی مواد شیمیایی و اسانس­ها و عصاره­های گیاهی بر روی آن­ها در شرایط آزمایشگاهی. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی. دانشگاه تبریز.
طاهری الف، طریقی س و طاهری پ، 1394. شناسایی و تخمین جمعیت باکتری­های مولد هسته یخ جداسازی شده از درختان میوه هسته­دار در استان خراسان رضوی. نشریه حفاظت گیاهان (علوم و صنایع کشاورزی). 29: 458-449.
محمودی ه، رهنما ک، رحیمیان ح الف، نصراله نژاد ح و تقی نصب م، 1390. بررسی عوامل مولد و همراه شانکر و لکه برگی باکتریایی درختان میوه هسته دار در استان گلستان. مجله پژوهش های تولید گیاهی. 18: 14-1.
Abbasi V, Rahimian H and Tajick-Ghanbari MA, 2013. Genetic variability of Iranian strains of Pseudomonas syringae pv. syringae causing bacterial canker disease of stone fruits. European Journal of Plant Pathology 135: 225–235.
Agrios GN, 2005. Plant Pathology. Pp. 949. Fifth edition, Elsevier Academic Press.
Aiello D, Ferrante P, Vitale A, Polizzi G, Scortichini M and Cirvilleri G. 2015. Characterization of Pseudomonas syringae pv. syringae isolated from mango in Sicil and accurrence of copper-resistant strains. Journal of Plant Pathology 97: 273-282.
Akaike H, 1974. A new look at the statistical model identification. IEEE Transactions on Automatic Control 19: 716–723.
Anderson JA, Buchanan DW and Stall RE, 1984. Reduction of bacterially induced frost damage to tender plants. Journal of the American Society for Horticultural Science 109: 401-405.
Berge O, Monteil CL, Bartoli C, Chandeysson C, Guilbaud C, Sands DC and Morris CE, 2014. A user’s guide to a data base of the diversity of Pseudomonas syringae and its application to classifying strains in this phylogenetic complex. PLoS ONE 9: e105547.
Borhani B and Rahimian H, 2016. Cryptococcus adeliensis inciting branch canker on stone fruit trees. European Journal of Plant Pathology 145: 71-80.
Bradbury JF, 1986. Pseudomonas syringae pv. syringae. Pp. 175–177 In Guide to Plant Pathogenic Bacteria; CAB International Mycological Institute: Kew, England.
Constantinidou HA, Menkissoglu O and Stergiadou HC, 1991. The role of ice nucleation active bacteria in supercooling of citrus tissue. Plant Physiology 81: 548-554.
Doyle JJ and Doyle JL, 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus 12: 13–15.
Dye DW, 1969. A taxonomic study of the genus Erwinia II. The carotovora groups. New Zealand Journal of Science 12: 81-97.
Edgar RC, 2004. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucleic Acids Research 32: 1792–1797.
Edwards AR, Van Den Bussche RA, Wichman HA and Orser CS, 1994. Unusual pattern of bacterial ice nucleation gene evolution. Molecular Biology and Evolution 11: 911-920.
Fahy PC and Parsley GJ, 1983. Plant bacterial diseases: a diagnostic guide. Pp. 393. Academic Press .Sydney, Australia,.
Fujita M, Hanaura Y and Amemura A, 1995. Analysis of the rpoD gene encoding the principal sigma factor of Pseudomonas putida. Gene 167: 93–98.
Gardan L, Shafik H, Belouin S, Broch R, Grimont F and Grimont PAD, 1999. DNA relatedness among the pathovars of Pseudomonas syringae and description of Pseudomonas tremae sp. nov. and Pseudomonas cannabina sp. nov. (ex Sutic and Dowson 1959). International journal Journal of systematic Systematic bacteriology Bacteriology 49: 469–478.
Green RL and Warren GJ, 1985. Physical and functional repetition in a bacterial ice nucleation gene. Nature 317: 645-648.
Hwang MSH, Morgan RL, Sarkar SF, Wang PW and Guttman DS, 2005. Phylogenetic characterization of virulence and resistance phenotypes of Pseudomonas syringae. Applied and Environmental Microbiology 71: 5182–5191.
Jones JB, Chase AR and Harris GK, 1993. Evaluation of the Biology GN Microplate system for identification of some plant-pathogenic bacteria. Plant Disease 77: 553–558.
Jung HC, Lebeault JM and Pan JG, 1998. Surface display of Zymomonas mobilis levansucrase by using the ice-nucleation protein of Pseudomonas syringae. Nature Biotechnology 16: 576-580.
Kennelly MM, Cazorla FM, De Vicente A, Ramos C and Sundin GW, 2007. Pseudomonas syringae disease of fruit, progress toward understanding and control. Plant Disease 91: 4-17.
Kersters K, De-Ley J, Sneath PHA and Sackin M, 1973. Numerical taxonomic analysis of Agrobacterium. Journal of General Microbiology 78: 227-239.
Klement Z, Frakes GL and Loverkovich L, 1964. Hypersensitive reaction induced by phytopathogenic bacteria in the tobacco leaf. Phytopathology 54 : 74-477.
Kovacs N, 1956. Identification of Pseudomonas pyocyanea by the oxidase reaction. Nature 178: 703.
Lelliott RA, Billing E and Hayward AC, 1966. A determinative scheme for the fluorescent plant pathogenic pseudomonads. Journal of Applied Bacteriology 29: 47-489
Lindow SE, 1983. The role of bacterial ice nucleation in frost injury to plants. Annual Review of Phytopathology 21: 363-384.
Lindow SE, and Connell JH, 1984. Reductionn of frost injury to almond by control of ice nucleation active bacteria. Journal of the American Society for Horticultural Science 109: 48-53.
Lonetto M, Gribskov M and Gross CA, 1992. The sigma 70 family: sequence conservation and evolutionary relationships. Journal of Bacteriology 174: 3843-3849.
Lorv JSH, Rose DR and Glick BR, 2014. Bacterial ice crystal controlling proteins. Scientifica 2014: 1-20.
Mulet M, Lalucat J and García-Valdés E, 2010. DNA sequence-based analysis of the Pseudomonas species. Environmental Microbiology 12: 1513–1530.
Natalini E, Rossi MP, Barionovi D and Scortichini M, 2006. Genetic and pathogenic diversity of Pseudomonas syringae pv. syringae isolates associated with bud necrosis and leaf spot of pear in a single orchard. Journal of Plant Pathology 88: 219-223.
Nylander JAA, 2004. MrModeltest v2.0. Program distributed by the author. Evolutionary Biology Centre, Uppsala University, Uppsala, Sweden.
Palleroni NJ, 1984. Genus I. Pseudomonas (Migula 1984). Pp. 141-199. In: Holt J G and Kreig N R (eds.), Bergey٫ S Manual of Systematic Bacteriology. The Williams and Wilkiins, Co., Baltimore.
Parkinson N, Bryant R, Bew J and Elphinstone J, 2011. Rapid phylogenetic identification of members of the Pseudomonas syringae species complex using the rpoD locus. Plant Pathology 60: 338–344.
Pattnaik P, Batish VK, Grover S and Ahmed N, 1997. Bacterial ice nucleation: prospects and perspectives. Current Science 72: 316-320.
Prunier JP and Bordjiba O, 1991. Effect of frost on bacterial necrosis of apricot buds. Acta Horticulture 293: 493-502.
Quigley NB and Gross DC, 1994. Syringomycin production among strains of Pseudomonas syringae pv. syringae: conservation of the syrB and syrD genes and activation of phytotoxin production by plant signal molecules. Molecular Plant-Microbe Interactions 7: 78-90.
Ravindran A, Jalan N, Yuan JS, Wang N and Gross DC, 2015. Comparative genomics of Pseudomonas syringae pv. syringae strains B301D and HS191 and insights into intrapathovar traits associated with plant pathogenesis. MicrobiologyOpen 4:553–573.
Rezaei R and Taghavi SM, 2014. Host specificity, pathogenicity and the presence of virulence genes in Iranian strains of Pseudomonas syringae pv. syringae from different hosts. Archives of Phytopathology and Plant Protection 47: 2377-2391.
Ronquist F, Teslenko M, van der Mark P, Ayres DL, Darling A, Höhna S, Larget B, Liu L, Suchard MA and Huelsenbeck JP, 2012. MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Systematic Biology 61: 539–542.
Sarkar SF and Guttman DS, 2004. Evolution of the core genome of Pseudomonas syringae, a highly clonal, endemic plant pathogen. Applied and Environmental Microbiology 70: 1999–2012.
Schaad NW, Jones JB and Chun W, 2001. Laboratory guide for identification of plant pathogenic bacteria.Pp. 373. Third edition. American Phytopathology Society.
Schmid D, Pridmore D, Capitani G, Battistutta R, Neeser JR and Jann A, 1997. Molecular organization of the ice nucleation protein InaV from Pseudomonas syringae. FEBS Letters 414: 590-594.
Sorensen K, Kim KH and Takemoto JY, 1998. PCR detection of cyclic lipodepsinonapeptide-producing Pseudomonas syringae pv. syringae and similarity of strain. Applied and Environmental Microbiology 64: 226-230.
Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A and Kumar S, 2013. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Molecular Biology and Evolution 30: 2725–2729.
Wang N, Lu SE, Yang Q, Sze SH and Gross DC, 2006. Identification of the syr-syp Box in the promoter regions of genes dedicated to syringomycin and syringopeptin production by Pseudomonas syringae pv. syringae B301D. Journal of Bacteriology 188: 160-168.
Weisburg W, Barns S, Pelletier D and Lane D, 1991. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriology 173: 697-703.
Xu GW and Gross DC, 1988. Evaluation of the role of syringomycin in plant pathogenesis by using Tn5 mutants of Pseudomonas syringae pv. syringae defective in syringomycin production. Applied and Environmental Microbiology 54: 1345–1353.
Yamamoto S, Ksai H, Arnold DL, Jackson RW, Vivian A and Harayama S, 2000. Phylogeny of the genus Pseudomonas: intrageneric structure reconstructed from the nucleotide sequences of gyrB and rpoD genes. Microbiology 146: 2385–2394
Young JM, 2010. Taxonomy of Pseudomonas syringae. Journal of Plant Pathology 92 (1, Supplement), S1.5-S1.14.
Zhang JH, Quigley NB and Gross DC, 1995. Analysis of the syrB and syrC genes of Pseudomonas syringae pv. syringae indicates that syringomycin is synthesized by a thiotemplate mechanism. Journal of Bacteriology 177: 4009–4020.
پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی
دوره 7، شماره 4
اسفند 1397
صفحه 19-36

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 اسفند 1397
  • تاریخ پذیرش: 27 اسفند 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار