نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری بیماری شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﻋﻠﻮم و ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﺗﻬﺮان.
2 اﺳﺘﺎدﻳﺎر ﮔﺮوه ﺑﻴﻤﺎری ﺷﻨﺎﺳﻲ ﮔﻴﺎﻫﻲ، داﻧﺸﻜﺪه ﻛﺸﺎورزی و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﻴﻌﻲ، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﻋﻠﻮم و ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﺗﻬﺮان.
3 استاد بخش تحقیقات بیوتکنولوژی میکروبی، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج.
4 ﺩﺍﻧﺸﻴﺎﺭ ﮔﺮﻭﻩ ﺑﻴﻤﺎﺭﻱ ﺷﻨﺎﺳﻲ ﮔﻴﺎﻫﻲ، ﺩﺍﻧﺸﻜﺪﻩ ﻛﺸﺎﻭﺭﺯﻱ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪﺭﺱ
چکیده
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Fig mosaic disease is considered as the most common fig viral disease, which occurs worldwide. Fig badnavirus-1 (FBV-1) is one of the most important viruses involved in this viral disease. In the present research, phylogenetic relationship between the Iranian and other detected FBV-1 isolates was studied. A genomic fragment with an expected size about 1090 bp was amplified from the movement protein coding region of twelve virus isolates using specific primers. Amplified fragments were cloned in plasmid pTZ57R/T, and sequenced. Obtained sequences were phylogenetically compared with the corresponding isolates available in the GenBank after multiple alignments. The phylogenetic tree was drawn for the FBV-1 isolates based on the movement protein gene sequence. The studied isolates were categorized into two distinct phylogroups in which Iranian isolates were separated into two different subgroups in group I with 99% identity at the nucleotide level. Phylogeny on the basis of the amino acid sequences categorized isolates with 98-99٪ identity into three different groups. According to the results of this study, it could be concluded that genetic variation between Iranian isolates is less than that of American isolates, and additionally the genetic variation between the isolates is affected by the geographical condition.
کلیدواژهها [English]
بررسی فیلوژنتیکی جدایههای جدید ایرانی ویروس بادنای یک انجیر بر اساس ترادف ژن پروتئین حرکتی
اطهر علی شیری[1]، فرشاد رخشنده رو*2، غلامرضا صالحی جوزانی3، مسعود شمس بخش4
1دانشجوی دکتری بیماری شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﻋﻠﻮم و ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﺗﻬﺮان.
2اﺳﺘﺎدﻳﺎر ﮔﺮوه ﺑﻴﻤﺎری ﺷﻨﺎﺳﻲ ﮔﻴﺎﻫﻲ، داﻧﺸﻜﺪه ﻛﺸﺎورزی و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﻴﻌﻲ، داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﻋﻠﻮم و ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﺗﻬﺮان.
3استاد بخش تحقیقات بیوتکنولوژی میکروبی، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران (ABRII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج.
4ﺩﺍﻧﺸﻴﺎﺭ ﮔﺮﻭﻩ ﺑﻴﻤﺎﺭﻱ ﺷﻨﺎﺳﻲ ﮔﻴﺎﻫﻲ، ﺩﺍﻧﺸﻜﺪﻩ ﻛﺸﺎﻭﺭﺯﻱ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪﺭﺱ.
تاریخ دریافت: 09/03/1395، تاریخ پذیرش: 09/02/1396
چکیده
بیماری موزائیک انجیر گسترش جهانی دارد و به عنوان شایعترین بیماری ویروسی در انجیر شناخته میشود. یکی از مهمترین ویروسهایی که در این بیماری نقش دارد، ویروس بادنای یک انجیر (FBV-1) میباشد. در تحقیق حاضر، روابط فیلوژنتیکی بین جدایههای ایرانی و سایر جدایههای گزارش شده از این ویروس مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن رمز کننده پروتئین حرکتی ویروس، قطعهی مورد انتظار به اندازه تقریبی 1090 جفت باز از ژنوم ویروس تکثیر شد. قطعه ژنی 12 جدایه در پلاسمید pTZ57R/T همسانه و تعیین توالی شد. ترادفهای به دست آمده با ترادفهای موجود در بانک ژن مقایسه و پس از همردیفسازی چندگانه، درخت فیلوژنتیکی بر اساس ژن پروتئین حرکتی FBV-1 ترسیم شد. بر اساس آنالیز فیلوژنتیکی، جدایههای FBV-1 در دو گروه متمایز دستهبندی شدند و جدایههای ایرانی در دو زیرگروه با 99% مشابهت نوکلئوتیدی در گروه اول قرار گرفتند. در بررسی تبارزایی بر مبنای توالی اسیدآمینهای، جدایه های مورد بررسی در سه گروه با 99-98 % مشابهت قرار گرفتند. جدایههای ایرانی از تنوع ژنتیکی پایینتری در مقایسه با جدایههای آمریکایی برخوردار بودند و شرایط جغرافیایی در تنوع ژنتیکی جدایههای موجود تاثیر داشت.
واژههای کلیدی: ویروس بادنای یک انجیر، آنالیز فیلوژنتیکی، ژن پروتئین حرکتی.
مقدمه
انجیر (Ficus carica L.) گیاه متعلق به خانواده Moraceae میباشد (Watson & Dallwitz, 2004). این درخت بومی آسیا و اروپا بوده و از دیرباز در بسیاری از فرهنگها و کشورها مورد توجه بوده است. انجیر حدود 1000 سال است که کاشته میشود و بر اساس آمارنامه FAO در سال 2013 ایران رتبه چهارم را از لحاظ میزان تولید انجیر در جهان به خود اختصاص داده است. بهرغم آنکه انجیر به تعداد کمی از بیمارگرها حساس میباشد ولی قارچهای بیمارگر عامل پوسیدگی ریشه شامل Phytophthora cryptogea، Armillaria mellea و Rosellinia necatrix و بیماری موزائیک انجیر (Fig Mosaic Diseases) از مهمترین بیماریهای تهدید کننده محصول انجیر محسوب میشوند. بیماری موزائیک انجیر سالهاست که در جهان با نام FMD شناخته شده و از زمانی که علائم آن به عنوان یک بیماری در انجیر توسط Condit et al. (1993) گزارش شده، تاکنون از هر جایی از جهان که گونه انجیر خوراکی Ficus carica کشت میشود گزارش شده است (Blodgett & Gomec, 1967). اما مهمترین عامل فرض شده برای این بیماری، ویروس موزائیک انجیر (Fig mosaic virus) میباشد که ویژگیهای آن به طور کامل تعیین شده است. علاوه بر FMV، چندین ویروس دیگر از جنسها و خانوادههای دیگر ویروسی نیز در طی سالهای اخیر از انجیر گزارش شدهاند که شامل حداقل پنج گونه از خانواده Closteroviridae و یک گونه از هر کدام از جنسهای Trichovirus، Umbravirus، Luteovirus، Carlavirus، Potyvirus و Alphacryptovirus میباشد (Elbeaino et al., 2011a, 2011b; Gattoni et al., 2009; Walia et al., 2009). اما همچنان محققین مجموعهای از این ویروسها را در بروز علایم و سبب شناسی این بیماری دخیل میدانند (Castellano et al., 2007). در سال 2008 و در فرایند تعیین ویژگی FMV، چندین ویروس جدید از درختان دارای علایم FMD گزارش شد. یکی از این ویروسها که از شیوع بالایی برخوردار است، FBV-1 میباشد. این ویروس برای اولین بار توسط Tzanetakis et al. (2010) از ایالت متحده گزارش شده است. بعد از این گزارش، حضور ویروس در کشورهای مختلف اروپایی، حوزه مدیترانه و کشورهای آفریقایی نیز گزارش شد (Elbeaino et al., 2012; Minafra et al., 2012). در ایران نیز این ویروس توسط Alimoradian et al. (2014) برای اولین بار گزارش شد. همچنین روابط فیلوژنتیکی بین برخی جدایههای ایرانی و سایر جدایههای موجود مورد بررسی قرار گرفته است (Alimoradian et al., 2016). ژنوم این ویروس از جنس dsDNA بوده و به خانواده Caulimoviridae و جنس Badnavirus تعلق دارد. بادناویروسها یک نوع پارارتروویروس هستند و علاوه بر اینکه میتوانند در ژنوم میزبان وارد شوند (Huang & Madan, 1999)، میتوانند به صورت خارج کروموزومی نیز نسخهبرداری فعال داشته باشند و ایجاد آلودگی کنند (Laney et al., 2012). بادناویروسها ژنومهای حلقوی به اندازه 8-7 کیلوجفت باز دارند و در پیکرههای باسیلی شکل بدون غشاء کپسیدپوشی میشوند. این ویروس از چهار چارچوب خوانش باز (ORF) تشکیل شده است که چهار پروتئین (P1-P4) را به ترتیب با توده مولکولی 3/15، 5/16، 3/212 و 17 کیلودالتون تولید میکند. موتیفهای کلیدی بادناویروس در ORF3 و به صورت یک پلیپروتئین وجود دارند. موتیفهای مذکور شامل پروتئین حرکتی، پروتئین پوششی، پروتئاز آسپارتات، نسخهبردار معکوس و دامنه RNase H بوده و با توجه به گزارش نهم ICTV (King et al., 2011)، FBV-1 عضو جدیدی از جنس بادناویروس بوده و به خانواده کالیموویریدا (Geering & Hull, 2012) تعلق دارد.
از آنجایی که تاکنون تحقیقات بسیار محدودی بر روی این ویروس انجام گرفته، لذا هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی خصوصیات فیلوژنتیکی جدایههای بومی جداسازی شده و مقایسه آنها با سایر جدایههای ایرانی و خارجی و همچنین ارتباط احتمالی موجود بین تنوع ژنتیکی و مناطق جغرافیایی در جهت ارایه راهکارهای مناسب مدیریتی توسط محققین مربوط بوده است.
مواد و روشها
نمونهبرداری از استان های قم، گیلان، گلستان، مازندران، کرمانشاه، تهران، یزد، خراسانرضوی، لرستان، فارس و کرمان و در طی فصول زراعی سالهای 1391 تا 1393 بصورت تصادفی انجام گرفت. برای این منظور تعداد 392 نمونه برگی از درختان علایمدار و بدون علایم از انجیرکاریهای دیم و آبی کشور از درختان انجیر جوان و با ارقام مختلف جمعآوری و در یخ به آزمایشگاه جهت ردیابی مولکولی انتقال داده شد (Alishiri et al., 2016).
ابتدا DNA کل از نمونههای جمعآوری شده با استفاده از روش CTAB (Dellaporta et al., 1983) استخراج و غلظت DNA بهدست آمده توسط دستگاه نانودراپ (Thermo scientific) تعیین شد. برای انجام PCR از جفت آغازگرهای اختصاصی جهت تکثیر منطقه ژن پروتئین حرکتی ویروس و در محدوده ژنومی 560 تا 1650 نوکلئوتید استفاده شد (Laney et al., 2012). این منطقه که در انتهای ′5 ژنوم قرار دارد، انتهای ′3 قاب خواندنی باز I و تمام طول قاب خواندنی باز II را شامل میشود. توالی آغازگرهای رفت و برگشتی استفاده شده در این تحقیق به صورت F: 5′- AGGCTCTAAGGTTAACTGAAG- 3′ و R: 5′- ATCATCATCGTGTCAGGTATC- 3′ میباشد. برای انجام PCR، از یک میکرولیتر از DNA استخراج شده با غلظت 200 نانوگرم بر میکرولیتر استفاده شد. مواد این آزمون برای یک واکنش شامل 5/2 میکرولیتر از 10X PCR buffer، 5/0 میکرولیتر از dNTP mix (از غلظت 10 میلیمولار)، یک میکرولیتر MgCl2 (از غلظت 50 میلیمولار)، یک میکرولیتر از هر کدام از آغازگرهای رفت و برگشت (از غلظت 10 پیکومول)، 2/0 میکرولیتر آنزیم Taq DNA polymerase(5 U/mL) شرکت فرمنتاس بود و واکنش در حجم نهایی 25 میکرولیتر انجام شد. برای انجام PCR از واکنش دمایی به شرح زیر استفاده شد: یک چرخه 94 درجه سلسیوس به مدت 2 دقیقه، 35 چرخه شامل 94 درجه سلسیوس به مدت 45 ثانیه، 57 درجه سلسیوس به مدت 30 ثانیه، 72 درجه سلسیوس به مدت 30 ثانیه و در آخر یک چرخه دمایی بسط نهایی در 72 درجه سلسیوس به مدت 5 دقیقه انجام شد. محصولات PCR بر روی ژل آگاروز 2/1 درصد الکتروفورز و در زیر نور UV عکسبرداری شدند.
برای همسانهسازی محصول PCR، ابتدا قطعه ژنتیکی مورد نظر توسط کیت استخراج DNA از ژل شرکت کیاژن (QIAquick Gel Extraction Kit, QIAGEN)، از ژل استخراج شد. سپس قطعه مربوطه در ناقل پلاسمیدی pTZ57R/T وارد شد. پس از انتقال، پلاسمید نوترکیب با استفاده از شوک حرارتی به درون سلولهای باکتری E. coli سویه DH5α منتقل شد (Sambrook & Russell, 2001). در ادامه با استفاده از محیطکشت انتخابی حاوی آمپیسیلین و همچنین معرفهای IPTG و X-gal، باکتریها بر روی این محیط رشد داده شدند و با استفاده از غربالگری، کلونی باکتریهای نوترکیب حاوی پلاسمید نوترکیب که به رنگ سفید بودند انتخاب شدند و سپس با استفاده از کیت استخراج پلاسمید فرمنتاز، پلاسمیدهای مورد نظر استخراج شدند. در مرحله بعد با آنزیمهای برشی، حضور قطعه مورد انتظار در پلاسمیدهای نوترکیب تایید شد. پلاسمیدهای نوترکیب حاوی قطعات 12 جدایه ایرانی مربوط به مناطق جغرافیایی مختلف برای تعیین توالی مستقیم به شرکت ماکروژن کشور کره جنوبی ارسال شدند. خوانشها به تعداد دو بار و با استفاده از آغازگر عمومی M13 انجام شد.
نتایج حاصل از تعیین ترادف با استفاده از نرمافزار Editseq مورد بررسی قرار گرفتند و پس از حذف فضاهای پوچ از درون توالی و گرفتن توالی نهایی، توالیها با برنامه Blast در پایگاه اطلاعاتی NCBI بررسی شدند (جدول 1). آنالیز فیلوژنتیکی بر اساس ژن پروتئین حرکتی 12 جدایه، پس از همردیفسازی توالیهای بدست آمده با توالیهای ایرانی و آمریکایی نظیر موجود در بانک ژن با استفاده از نرمافزارهای CLUSTALX 1.8 (Pearson & Lipman, 1988) و MEGA6 (Tamura et al., 2013) به روش Neighbor joining (Saitou & Nei, 1987) با مدل p-distance method (Nei & Kumar, 2000) با 1000 تکرار در ارزیابی Bootstrap انجام شد. درصد شباهت در سطح نوکلئوتیدی و آمینواسیدی بین جدایهها توسط موتور جستجوگر Blast تعیین شد. همچنین از ویروس Sweetpotato badnavirus B با شماره دسترسی FJ560944 به عنوان گروه خارجی استفاده شد.
نتایج و بحث
نمونههای جمعآوری شده از استانهای مختلف علائم متفاوتی داشتند. اما شاخصترین آنها حالت موزائیکی با حاشیه نکروز بود که در برگها وجود داشت، این علائم در اکثر گزارشات به Fig mosaic virus (FMV) نسبت داده شده است (Caglayan et al., 2009; Shahmirzaie et al., 2012). به جز این، تغییر شکل برگ بود که این علائم نیز در بین نمونههای جمعآوری شده به شدت به چشم میخورد و شاید بتوان گفت شایعترین علائم همراه با FBV-1 در ارقام ایرانی میباشد (شکل 1).
|
شکل 1- علائم بیماری موزائیک انجیر در درختان آلوده. A و B: لکههای موزائیکی کلروز که اطراف آنها نکروز شده است. C و D: تغییر شکل و زوایای برگ از حالت اصلی خودش و همچنین رنگ پریدگی عمومی و روشن شدن رگبرگها.
Figure 1- Mosaic diseases symptoms in infected fig tree. A, B: chlorotic mosaic lesion restricted with the marginal necrosis. C, D: angle and leaf deformation, general lightness and vein clearing.
آغازگر اختصاصی که برای این ویروس استفاده شد یک منطقه اختصاصی از ژنوم بادناویروسها را تکثیر میکند که در انتهای ′5 ژنوم قرار دارد. این منطقه شامل طول کامل قاب خواندنی باز II (ORF II) است که در این منطقه ژن مربوط به پروتئین حرکتی ویروس قرار دارد و همچنین بخشی از انتهای ′3 قاب خواندنی باز I (ORF I) را نیز پوشش میدهد. این دو منطقه ژنی اندازهای در حدود 1090 جفت باز را شامل میشوند. با توجه به اینکه این ناحیه در ابتدای ′5 ژنوم قرار گرفته انتظار میرود که تنوع زیادی نداشته باشد و حفاظتشدگی بالایی را شامل شود. برای اثبات این ادعا نیاز به تعیین توالی طول کامل ژنوم میباشد و بیشترین توالی ژنومی ویروس در قاب خواندنی باز III قرار گرفته که هنوز توالییابی نشده است. برای بررسی میزان تنوع ژنتیکی جدایههای مورد بررسی، پس از همسانهسازی و تعیین توالی، 12 توالی به عنوان توالیهای نماینده انتخاب شدند. توالیهای نماینده براساس مناطق جغرافیایی مختلف انتخاب شدند. این توالیها که مربوط به بخشی از ژن پروتئین حرکتی ویروس و به اندازه 1090 جفت باز بودند با شمارههای دسترسی KU821715 تا KU821726 در پایگاه اطلاعاتی NCBI ثبت شدند.
جدول 1 اطلاعات مربوط به جدایههای ایرانی موجود در این تحقیق و سایر جدایههای بررسی شده با این جدایهها که هم جدایههای ایرانی و هم جدایههای آمریکایی است را نشان میدهد. همردیفسازی توالیها با استفاده از برنامه ClustalX 1.8 برای توالیهای نوکلئوتیدی 12 جدایه این تحقیق با تمام جدایههای موجود در NCBI که شامل 10 جدایه داخلی و 25 جدایه خارجی بود انجام گرفت. مقایسهها نشان داد که جدایههای ایرانی FBV-1 با سایر جدایههای ثبت شده در بانک ژن به میزان 99 درصد در سطح توالی نوکلئوتیدی با یکدیگر شباهت دارند. علاوه بر مقایسه توالی نوکلئوتیدی بین جدایههای مختلف FBV-1 با دیگر بادناویروسهای انجیر، مقایسه در سطح توالیهای آمینواسیدی هم انجام گرفت. در این مقایسه درصد شباهت بین جدایههای جداسازی شده در این تحقیق با سایر جدایههای موجود در بانک ژن بین 98 تا 99 درصد بود. همچنین میزان مشابهت نوکلئوتیدی بین جدایههای جدید بررسی شده در این تحقق با جدایههای قدیمی گزارش شده از ایران، به میزان 99 درصد بود و میزان مشابهت در سطح اسیدآمینه بین جدایههای قدیم و جدید ایرانی بین 99-98 درصد بود.
شکل 2- محصول PCR بدست آمده بر روی ژل الکتروفورز 2/1 درصد با استفاده از جفت آغازگرهای اختصاصی تکثیر کننده ژن پروتئین حرکتی ویروس. چاهکهای 1 تا 12: قطعه تکثیر شده در نمونههای انجیر آلوده به ترتیب از استانهای مازندران، گلستان، کرمانشاه، لرستان، گیلان، تهران، فارس، خراسانرضوی، لرستان، قم، یزد و کرمان میباشد. H: شاهد منفی (گیاه سالم). M: مارکر 100 جفت بازی شرکت فرمنتاز. (Gene RulerTM 100 bp DNA Ladder, Fermentase) .
Figure 2- Electrophoresis pattern of amplified movement protein gene of FBV-1 by PCR using specific primers in 1.2 ٪ agarose gel. Lanes 1-12: Cloned DNA fragment for infected fig samples from Mazandaran, Golestan, Kermanshah, Lorestan, Gilan, Tehran, Fars, Khorasan Razavi, Lorestan, Ghom, Yazd and Kerman provinces, respectively. H: negative control (Healthy plant). M: 100 bp DNA ladder (Fermentas, Germany).
درخت ترسیم شده بر اساس توالی نوکلئوتیدی ژن پروتئین حرکتی نشان داد که جدایههای ایرانی در کنار سایر جدایههای موجود در بانک ژن که از کشور آمریکا گزارش شدهاند، قرار میگیرند. جدایهها در مجموع در دو گروه اصلی قرار گرفتند که گروه اول نیز به دو زیرگروه تقسیم شد. جدایههای آمریکایی ویروس در هر دو گروه تقسیم شدند که نشان میدهد تنوع در بین جدایههای آمریکایی ویروس بیشتر از جدایههای ایرانی است (شکل a3). از طرفی جدایههای ایرانی هم متنوع هستند ولی با تنوع کمتر از جدایههای آمریکایی ویروس و در دو زیر گروه از گروه اول قرار گرفتند. نتایج فیلوژنی نشان داد که تنوع جغرافیایی در تنوع جدایهها برای این ناحیه مورد بررسی از ژنوم ویروس تاثیر داشته است و به نظر میرسد که جدایههای بررسی شده در این تحقیق در گروه جدا از جدایههای ایرانی که قبلا بررسی شده قرار گرفته است.
.
جدول 1- کدهای دسترسی ثبت شده در NCBI به همراه میزان درصد شباهتهای نوکلئوتیدی و اسیدآمینهای جدایههای FBV-1، مناطق جغرافیایی و نام جدایههای مربوطه استفاده شده در این تحقیق.
Table 1- Accession numbers submitted in NCBI along with the amino acid and nucleotide identities of FBV-1 isolates, geographic origins and isolate names used in this study.
Nucleotide (nt) and amino acid (aa) sequences identity with reference * (%) *درصد مشابهت توالیهای نوکلئوتیدی و اسیدآمینهای با جدایه مرجع |
Origin- Isolate ناحیه - جدایه |
Accession no. کد دسترسی |
Nucleotide (nt) and amino acid (aa) sequences identity with reference * (%) *درصد مشابهت توالیهای نوکلئوتیدی و اسیدآمینهای با جدایه مرجع |
Origin- Isolate ناحیه - جدایه |
Accession no. کد دسترسی |
||||
|
Aa |
nt |
|
|
aa |
nt |
|
|
|
|
99 |
99 |
USA- SC1 |
JQ282672 |
100 |
100 |
USA- Arkansas1 |
JF411989 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 4A |
KM610208 |
99 |
99 |
USA- AR2 |
JN112365 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 18A |
KM610209 |
99 |
99 |
USA- AR3 |
JN112366 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 2M |
KM610210 |
98 |
99 |
USA- AR4 |
JN112367 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 8M |
KM610211 |
99 |
99 |
USA- AR5 |
JN112368 |
|
|
99 |
99 |
Iran- Razan |
KM610212 |
99 |
99 |
USA- CA10 |
JN050858 |
|
|
99 |
99 |
Iran- Malayer |
KM610213 |
99 |
99 |
USA- CA11 |
JN050859 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 4M |
KM610214 |
99 |
99 |
USA- CA12 |
JN050860 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 9A |
KM610215 |
99 |
99 |
USA- CA13 |
JN050861 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 14M |
KM610216 |
99 |
99 |
USA- CA16 |
JN050864 |
|
|
99 |
99 |
Iran- 2A |
KM610217 |
98 |
99 |
USA- CA18 |
JN050866 |
|
|
99 |
99 |
Iran-mazandaran- N1 |
KU821715 |
99 |
99 |
USA- CA19 |
JN050867 |
|
|
98 |
99 |
Iran-golestan- N2 |
KU821716 |
99 |
99 |
USA- CA22 |
JN050869 |
|
|
98 |
99 |
Iran-fars- N3 |
KU821717 |
99 |
99 |
USA- CA26 |
JN050872 |
|
|
98 |
99 |
Iran-razavi khorasan- N4 |
KU821718 |
99 |
99 |
USA- CA27 |
JN050873 |
|
|
99 |
99 |
Iran-kermanshah- N5 |
KU821719 |
99 |
99 |
USA- CA30 |
JN050875 |
|
|
98 |
99 |
Iran-lorestan- N6 |
KU821720 |
98 |
99 |
USA- CA32 |
JN050877 |
|
|
99 |
99 |
Iran-lorestan- N7 |
KU821721 |
98 |
99 |
USA- CA36 |
JN050881 |
|
|
98 |
99 |
Iran-ghom- N8 |
KU821722 |
99 |
99 |
USA- CA37 |
JN050882 |
|
|
99 |
99 |
Iran-gilan- N9 |
KU821723 |
99 |
99 |
USA- CA39 |
JN050884 |
|
|
99 |
99 |
Iran-tehran- N10 |
KU821724 |
99 |
99 |
USA- MI1 |
JQ282673 |
|
|
99 |
99 |
Iran-yazd- N11 |
KU821725 |
99 |
99 |
USA- CA41 |
JQ282675 |
|
|
98 |
99 |
Iran-kerman- N12 |
KU821726 |
99 |
99 |
USA- OH1 |
JQ282668 |
|
|
|
|
Peru- Huachano1 |
FJ560944a |
99 |
99 |
USA- OR1 |
JQ282669 |
|
* جدایه آمریکایی Arkansas 1 (JF411989) که به عنوان جدایه رفرنس در این مطالعه استفاده شد.
aعضوی از جنس بادناویروس به اسم Sweetpotato badnavirus B (SPBV-B) که به عنوان گروه خارجی استفاده شد.
* American isolate Arkansas 1 (JF411989) was used as a reference isolates for FBV-1.
aSweetpotato badnavirus B (SPBV-B) members of the genus Badnavirus used as an out-group species.
اما آنالیز فیلوژنتیکی جدایهها بر مبنای توالی اسیدآمینه دستهبندی متفاوتی را در مقایسه با توالی نوکلئوتیدی نشان داد (شکل 3b). درخت فیلوژنتیکی ترسیم شده بر مبنای توالی اسیدآمینهای پروتئین حرکتی، سه گروه متمایز فیلوژنتیکی را تشکیل داد. در گروه اول جدایههای مربوط به استانهای یزد (N11)، کرمان (N12)، گیلان (N9)، قم (N8)، لرستان (N7) و مازندران (N1) به همراه تعداد زیادی از جدایههای آمریکایی قرار گرفتند. در انتهای این گروه و با فاصله خیلی زیاد، جدایههایی از کرمانشاه (N5) و تهران (N10) قرار گرفتند. در گروه دوم نیز جدایههایی از فارس (N3)، خراسانرضوی (N4) و لرستان (N6) به همراه چند جدایه از کشور آمریکا در کنار یکدیگر قرار گرفتند. البته دو جدایه فارس و لرستان که در این گروه قرار گرفتند، در درخت فیلوژنتیکی ترسیم شده بر اساس توالی نوکلئوتیدی در زیر گروه یک از گروه اول و با فاصله خیلی زیادی نسبت به سایر جدایههای ایرانی بررسی شده در این تحقیق قرار گرفتند. در گروه سوم نیز جدایه N2 از استان گلستان به همراه چهار جدایه آمریکایی به صورت جدا دستهبندی شدند. بر اساس فیلوگرام ترسیم شده بر مبنای توالی اسیدآمینه، سویههای جداسازی شده از لرستان (N6 و N7) در دو گروه جدا قرار گرفتند که این امر گویای این است که سویههای لرستان در جمعیتهای متفاوتی وجود دارند. همچنین تمامی جدایههای ایرانی FBV-1 که قبلا مورد بررسی قرار گرفتند در گروه اول فیلوژنتیکی بر مبنای اسیدآمینه قرار گرفتند. اما جدایههای بومی جداسازی شده در این تحقیق، در هر سه گروه وجود داشتند و با توجه به اینکه سویههای بررسی شده در این تحقیق از استانهای مختلف کشور جمعآوری شده که عمده مناطق تولید انجیر را به خود اختصاص میدهند، میتواند نشانگر حضور و پراکنده بودن جمعیتهای ژنتیکی متفاوتی از این ویروس در کشور باشد. جدایههای ایرانی که در گروه دوم قرار گرفتند در مقایسه با جدایه مرجع (JF411989) میزان شباهت آنها 98 % بود (جدول 1) که این امر نشان دهنده این است که احتمالا تنوع در جدایههای این گروه بیشتر بوده و تغییرات در سطح نوکلئوتید، به اسیدآمینه انتقال پیدا کرده و احتمالا جمعیتهای متنوعتری را تشکیل داده است. شاید این امر به این دلیل باشد که در طول زمان جدایههای ویروس از همگرایی برخوردار نبوده و جمعیتهای متنوع ویروس احتمالا به دلیل انتقال ژن و یا فرار ژن بین جمعیتها تشکیل شده است. اما، با توجه به دستهبندی جدایهها در فیلوگرام بر مبنای توالی اسیدآمینه، نشان داد که تنوع جغرافیایی در تنوع جدایهها بر مبنای ناحیه پروتئین حرکتی ویروس تاثیر داشت و توانست آنها را از هم تفکیک کند. به این صورت که جدایههایی که در گروه دوم از درخت فیلوژنی ترسیم شده با اسیدآمینه قرار داشتند از مناطق گرم و خشک کشور بودند. جایی که انجیر در آن مناطق بیشتر به صورت دیم کشت می شود و انجیرها، بومی آن مناطق هستند. مثل استان فارس که بیشترین میزان تولید انجیر دیم کشور را به خود اختصاص داده است. همچنین در گروه سوم از این طبقهبندی، جدایه جداشده از استان گلستان قرار داشت. این استان نیز از مناطقی است که به علت شرایط آب و هوایی، میزان آلودگی بالاست و انجیر کشت شده در این استان به صورت آبی است و اکثرا قلمههایی است که از مناطق دیگر آورده میشود و بومی خود این استان نیست. در گروه یک از این طبقهبندی نیز سایر جدایههای جدید جدا شده از کشور به همراه جدایههای قدیمی ایرانی قرار گرفتند. نتایج این تحقیق؛ نتایج محققین گذشته (Alimoradian et al., 2016) را، که بر روی این قطعه ژنومی از ویروس کار کرده بودند، تایید کرد. از راهکارهایی که میتوان در این خصوص ارائه داد این است که آزمون دامنه میزبانی را برای جدایههای بومی انجام داد و از آنجایی که این ویروس قابلیت انتقال به گیاهان علفی را دارد و با توجه به اینکه سایر ویروسهای همراه با این ویروس که در بیماری موزائیک انجیر دخیل هستند قابلیت انتقال به میزبانهای علفی را ندارند (Alimoradian et al., 2016)، لذا میتوان رابطه بین تنوع جغرافیایی و تنوع علائم را بررسی کرد تا بر این اساس بتوان بخشی از ژنوم ویروس که مسئول بیماریزایی است و از تنوع شرایط جغرافیایی متاثر شده است را پیدا کرد که البته برای اثبات این فرضیه نیاز هست تا طول کامل ژنوم ویروس تعیین توالی شده و آنالیز فیلوژنتیکی به صورت جداگانه برای بخشهای مختلف از ژنوم ویروس انجام گیرد.
تحقیق حاضر که به منظور شناسایی ناحیهای از ژنوم ویروس انجام شد که از حفاظتشدگی نسبی برخوردار است، دومین تحقیق مولکولی میباشد که در سطح کشور و بر روی این ناحیه از ژنوم FBV-1 انجام شده است. اولین گزارش از این ویروس در ایران مربوط به Alimoradian et al. (2014) میباشد که این ناحیه از ژنوم را بررسی کرده و حضور این ویروس را از استانهای همدان، البرز و مازندران گزارش کرده بودند. نتایج این تحقیق و نیز پژوهشهای گذشته در مورد پراکندگی و وقوع عوامل ویروسی ایجاد کننده موزائیک در انجیر حاکی از پراکندگی غیریکنواخت این عوامل در انجیرکاریهای مختلف جهان و همچنین ایران دارد. پراکندگی غیریکنواخت میتواند به دلیل تغییرات ژنتیکی نژادهای متفاوت در جمعیتهای ویروس در مناطق مختلف باشد (Raybould et al., 1999).
(a) |
شکل 3- درخت فیلوژنتیکی حاصل از آنالیز توالیهای نوکلئوتیدی (a) و اسیدآمینه ای (b) 12 جدایه ایرانی FBV-1 به همراه ژنهای همولوگ آن از ایران و آمریکا (جدول 1) با استفاده از الگوریتم Neighbor-joining و مدل p-distance و bootstrap با 1000 تکرار انجام شد. فقط ارزشهای bootstrap بیشتر از 60 ٪ نشان داده شده است. از توالی نوکلئوتیدی Sweetpotato badnavirus B به عنوان گروه خارجی در فیلوگرام استفاده شد (جدول 1).
Figure 3- Phylogram generated from the alignment of nucleotide (a) and amino acid (b) sequences of 12 Iranian FBV-1 and other GenBank isolates from USA and IRAN (Table 1) using neighbor-joining algorithm, p-distance method and bootstrap consisting of 1,000 pseudoreplicates. Only bootstrap values greater than 60 % are shown. Nucleotide sequences of Sweetpotato badnavirus B was used as an outgroup to root the tree (Table 1).
اثبات این امر نیز نیازمند تحقیقات بیشتر در زمینه بررسی روابط فیلوژنتیکی و تغییرات ژنتیکی جمعیت نژادهای مختلف ویروسهای دخیل در ایجاد بیماری موزائیک انجیر در کشورهای حوزه دریای مدیترانه میباشد که بیشترین تولید انجیر را دارند. این دلیل یکی از دلایلی بود که این پروژه را به سمت بررسی تنوع ژنتیکی این ویروس که بسیار نیز گسترده است سوق داد. با توجه به تحقیقات انجام گرفته در ایران و جهان، ویروس موزائیک انجیر (Fig mosaic virus) که گفته میشود عامل اصلی بیماری موزائیک انجیر میباشد با درصد بسیار پایینتری در مقایسه با FBV-1 گزارش شده است (Shahmirzaie et al., 2012; Danesh-Amuz et al., 2014; Alimoradian et al., 2016). شاید بتوان گفت که احتمالا FMV تنها عامل اصلی بیماری موزائیک انجیر نبوده و FBV-1 در ایجاد این بیماری و شدت آن نقش موثرتری را دارا میباشد. البته این امر را نیز نمیتوان انکار کرد که آلودگی مشترک هم بین عوامل ویروسی مختلف در انجیر وجود دارد که شاید اثر تشدید کنندگی روی هم دارند و در ایجاد علائم و بروز بیماری، چندین ویروس با هم نقش داشته باشند. از جمله مطالعاتی که در آینده در ادامه تحقیق حاضر میتوان انجام داد، میتوان به تعیین مقاومت ارقام تجاری (هم دیم و هم آبی) انجیر نسبت به ویروسهای آلوده کننده این گیاه و همچنین تکثیر ژنوم کامل جدایههای ایرانی این ویروس و همچنین در ادامه تعیین عملکرد ناشناخته برخی نواحی حفاظت شده بر روی ژنوم این ویروس اشاره نمود.
منابع
Alimoradian MR, Rakhshandehroo F, Shams-bakhsh M (2014). First record of Fig Badnavirus-1 in fig trees in Iran. Journal of Plant Pathology 96: S4.124.
Alimoradin MR, Rakhshandehroo F, Shams-bakhsh M (2016). Prevalence and phylogenetic analysis of fig mosaic virus and fig badnavirus-1 in Iran. Journal of Plant Protection Research 56: 122-127.
Alishiri A, Rakhshandehroo F, Salehi Jouzani GH, Shams-bakhsh M (2016). Detection and molecular characterization of Fig badnavirus-1 Iranian isolates on the basis of the protease gene. Applied entomology and phytopathology 84(1): 119-130.
Blodgett EC, Gomec B (1967). Fig mosaic. Plant Disease Reports 51: 893-896.
Caglayan K, Medina V, Yigit A, Kaya K, Gazel M, Serce CU, Caliskan O (2009). Transmission of the fig mosaic agent by the eriophyd mite Aceria ficus Cotte (Acari: Eriophyidae). Journal of Plant Pathology 91: 233.
Castellano MA, Gattoni G, Minafra A, Conti M, Martelli GP (2007). Fig mosaic in Mexico and South Africa. Journal of Plant Pathology 89: 441-443.
Condit IJ, Home WT (1933). A mosaic of the fig in California. Phytopathology 23: 887-897.
Danesh-Amuz S, Rakhshandehroo F, Rezaee S (2014). Prevalence and genetic diversity of fig mosaic virus isolates infecting fig tree in Iran. Acta Virology 58:245-252.
Dellaporta SL, Wood JY, Hicks JB (1983). A plant DNA minipreparation: version II. Plant Molecular Biology Report 1: 19-21.
Elbeaino T, Kubaa RA, Digiaro M, Minafra A, Martelli GP (2011a). The complete nucleotide sequence and genome organization of Fig cryptic virus, a novel bipartite dsRNA virus infecting fig, widely distributed in the Mediterranean basin. Virus Genes 4: 415–421.
Elbeaino T, Digiaro M, Martelli GP (2011b). Complete sequence of Fig fleck-associated virus, a novel member of the family Tymoviridae. Virus Research 161: 198–202.
Elbeaino T, Digiaro M, Martelli GP (2012). RNA-5 and - 6, two additional negative-sense RNA segments associated with Fig mosaic virus. Journal of Plant Pathology 94:421–425.
F.A.O (2013). F.A.O. FAOSTAT. Preliminary 2011 Production Data. Statistical Data. Internet Resource: http:// www.faostat.fao.org.
Gattoni G, Minafra A, Castellano MA, De Stradis A, Boscia D, Elbeaino T, Digiaro M, Martelli GP (2009). Some properties of Fig latent virus 1, a new member of the family Flexiviridae. Journal of Plant Pathology 91: 543-552.
Geering ADW, Hull R (2012). Caulimoviridae. In Virus Taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses: Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Ed: King AMQ, Adams MJ, Carstens EB, Lefkowitz EJ. San Diego: Elsevier, pp 429-443.
Huang X, Madan A (1999). CAP3: A DNA sequence assembly program. Genome Research 9: 868-877.
King AMQ, Adams MJ, Carstens EB, Lefkowitz EJ (2011). Virus Taxonomy: Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press, New York.
Laney AG, Hassan M, Tzanetakis IE (2012). An integrated badnavirus is prevalent in fig germplasm. Phytopathology 102: 1182-1189.
Minafra A, Chiumenti M, Elbeaino T, Digiaro M, Bottalico G, Pantaleo V, Martelli GP (2012). Occurrence of Fig badnavirus 1 in fig trees from different countries and in symptomless seedlings. Journal of Plant Pathology 94: S4.105.
Nei M, Kumar S (2000). Molecular evolution and phylogenetic. Oxford University Press, New York.
Pearson WR, Lipman DJ (1988). Improved tools for biological sequence comparison. Proceedings of the national academy of sciences USA 85: 2444-2448.
Raybould AF, Maskell LC, Edwards ML, Cooper JI, Gray AJ (1999). The prevalence and spatial distribution of viruses in natural populations of Brassica oleraceae. New Phytologist 141: 265–75.
Saitou N, Nei M (1987). The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution 4: 406-425.
Sambrook J, Russell DW (2001). Molecular cloning: a laboratory manual, 3rd ed, cold spring harbor laboratory press, New York.
Shahmirzaie M, Rakhshandehroo F, Zamanizadeh HR, Elbeaino T (2012). Current status of fig mosaic disease in Iran. Journal of Phytopathology 160:324-330.
Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A, Kumar S (2013). MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Molecular Biology and Evolution 30: 2725–2729.
Tzanetakis I, Martin R (2010). New viruses found in fig exhibiting mosaic symptoms. 21st International Conference on Virus and other Graft Transmissible Diseases of Fruit Crops. Julius-Kuhn-Archiv 427.
Walia JJ, Salem NM, Falk BW (2009). Partial sequence and survey analysis identify a multipartite, negative-sense RNA virus associated with fig mosaic. Plant Diseases 93: 4-10.
Watson L, Dallwitz MJ (2004). The families of flowering plants: descriptions, illustrations, identification and information retrieval. Available in http://delta-intkey.com.
Phylogenetic analysis of new Iranian Fig badnavirus-1 isolates based on their movement protein gene sequence
Alishiri A.1, Rakhshandehroo F.*2, Salehi jouzani GH. 3, Shams-bakhsh M.4
1PhD student, Department of Plant Pathology, College of Agriculture and Natural Resources, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran 14515-775, Iran.
2Assisstant Professor, Department of Plant Pathology, College of Agriculture and Natural Resources, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran 14515-775, Iran.
3Associate Professor, Department of Microbial Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj 31535-1897, Iran.
4Associate Professor, Department of Plant Pathology, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
Abstract
Fig mosaic disease is considered as the most common fig viral disease, which occurs worldwide. Fig badnavirus-1 (FBV-1) is one of the most important viruses involved in this viral disease. In the present research, phylogenetic relationship between the Iranian and other detected FBV-1 isolates was studied. A genomic fragment with an expected size about 1090 bp was amplified from the movement protein coding region of twelve virus isolates using specific primers. Amplified fragments were cloned in plasmid pTZ57R/T, and sequenced. Obtained sequences were phylogenetically compared with the corresponding isolates available in the GenBank after multiple alignments. The phylogenetic tree was drawn for the FBV-1 isolates based on the movement protein gene sequence. The studied isolates were categorized into two distinct phylogroups in which Iranian isolates were separated into two different subgroups in group I with 99% identity at the nucleotide level. Phylogeny on the basis of the amino acid sequences categorized isolates with 98-99٪ identity into three different groups. According to the results of this study, it could be concluded that genetic variation between Iranian isolates is less than that of American isolates, and additionally the genetic variation between the isolates is affected by the geographical condition.
Keywords: Fig badnavirus-1, Phylogenetic analysis, movement protein gene.
⃰ نویسنده مسئول: اطهر علی شیری تلفن: 09177811340 Email: alishiria@yahoo.com
* Corresponding author: Alishiri A. Tel: 09177811340 Email: alishiria@yahoo.com