ردیابی مولکولی زودهنگام Stilbocrea banihashemiana، بیمارگر نوظهور در درختان میوه
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1110-25IPPC
نویسندگان
1دانشجو دانشگاه شیراز
2بخش گیاهپزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز
3پسا دکتری در دانشگاه شیراز
چکیده
آرایهی Stilbocrea banihashemiana یک گونهی تازهتوصیفشده از قارچهای Ascomycota (Bionectriaceae) و عامل ایجاد کننده شانکر بیونکتریایی انجیر است. این بیمارگر به سرعت در حال گسترش در سایر درختان مهم اقتصادی مانند ازگیل ژاپنی، زرشک و گردو بوده، تهدیدی قابل توجه برای صنعت باغبانی و فضای شهری محسوب میشود. تشخیص زودهنگام و دقیق این بیمارگر برای مدیریت کارای بیماری ناشی از این گونه، بسیار ضروری است. در این پژوهش، یک سنجش مبتنی بر واکنش زنجیره پلیمراز با استفاده از آغازگرهای اختصاصی گونهی S. banihashemiana برای تشخیص زودهنگام، سریع و قابل اعتماد این بیمارگر انجام شد. ده آغازگر با استفاده از تفاوتهای توالی نوکلئوتیدی در ژنهای tef1، rpb2 و ناحیهی ITS از rDNA طراحی شدند. چهار جفت آغازگر بررسی شده در این مطالعه با هدف قرار دادن ژن tef1، اختصاصیت بالای خود را با شناسایی گونهی هدف و عدم شناسایی سایر عوامل غیرهدف ایجاد کننده شانکر انجیر، در واکنش زنجیره پلیمراز ساده و تودرتو نشان دادند. از بین آغازگرهای بررسی شده، آغازگرهای اختصاصی TEF-SbF1 و TEF-SbR2، با تکثیر قطعهی نوکلئوتیدی به طول 577 جفت باز، کارایی خود را با شناسایی موفقیتآمیز دیاِناِی بیمارگر با کمترین غلظت قابل تشخیصِ یک فمتو گرم بر میکرولیتر و 10 اوتوگرم در میکرولیتر به ترتیب در واکنش زنجیره پلیمراز ساده و تودرتو نشان دادند. علاوه بر این، جفت آغازگر انتخاب شده عملکرد بالایی در تشخیص بیمارگر هدف در نمونههای آلوده، با علائم شانکر تنه و شاخه، در واکنش زنجیره پلیمراز تودرتو داشت. به منظور ردیابی آلودگی نهفته S. banihashemiana، 130 نمونه از دیاِناِی شاخههای یک ساله بدون علائم درختان انجیر، ازگیل و سایر درختان میوه مهم در مناطق آلوده به این بیمارگر تهیه شد. ابزار مولکولی طراحی شده در این پژوهش، به طور مؤثری آلودگی نهفتهی بیمارگر را در نمونههای بدون علائم درختان انجیر و گردو از سه منطقهی مختلف استان فارس شناسایی کرد. با توجه به عدم کارایی روش های سنتی مبتنی بر کشت، در ردیابی این نوع آلودگیها، طراحی این ابزار یک دستاورد قابل توجه بود. نتایج این مطالعه نشان داد که ارزیابیهای مبتنی بر واکنش زنجیره پلیمراز با استفاده از آغازگرهای اختصاصی برای شناسایی S. banihashemiana از کشتهای خالص قارچ، درختان علائمدار و بدون علائم، به اندازه کافی حساس، دقیق و قابل اعتماد هستند. این رهیافت، راه را برای یک روش سریع و مقرون به صرفه برای پایش، غربالگری و مدیریت شانکر بیونکتریایی ناشی از S. banihashemiana در درختان میزبان طبیعی و بالقوه هموار میکند.
کلیدواژه ها
Title
Early Molecular Detection of Stilbocrea banihashemiana, an Emerging Pathogen in Fruit Trees
Authors
Hamed Negahban, Reza Mostowfizadeh-Ghalamfarsa, Zeinab Bolboli
Abstract
Stilbocrea banihashemiana is a recently described species of Ascomycota fungi (Bionectriaceae) and is the causative agent of Bionectria fig canker. This pathogen is spreading rapidly to other economically significant trees such as loquat, barberry, and walnut, and poses a substantial threat to the horticulture industry and urban trees. Early and accurate diagnosis of this pathogen is crucial for effective disease management. Our research focused on developing a polymerase chain reaction (PCR) assay using species-specific primers for S. banihashemiana. Ten primers were designed based on nucleotide sequence variations in the tef1, rpb2 genes, and the ITS region of rDNA. Four primer pairs, specifically targeting the tef1 gene, demonstrated exceptional specificity by accurately identifying the target species and avoiding detection of other non-target species associated with fig canker in both direct and nested PCR. Notably, the specific primers TEF-SbF1 and TEF-SbR2, which amplify a 577 base pair nucleotide fragment, efficiently detected DNA of the target species even at extremely low concentrations of one femtogram per microliter and 10 attogram per microliter in the direct and nested PCR assays, respectively. In addition, the selected primer pair demonstrated excellent performance in detecting the target pathogen in infected samples exhibiting trunk and branch canker during nested PCR. To detect the latent infection of S. banihashemiana, we collected 130 DNA samples from asymptomatic one-year-old branches of fig, loquat, and other important fruit trees in infected areas with this pathogen. Our molecular tool effectively identified latent infections in asymptomatic samples from fig and walnut trees across three different regions in Fars Province. This was a significant achievement, especially considering that traditional methods based on plant tissue culture could not detect these types of infections. The results of our study underscore the sensitivity, accuracy, and reliability of PCR-based evaluations using species-specific primers for the identification of S. banihashemiana from pure fungal cultures. Moreover, it proved to be an effective diagnostic tool for the pathogen in both symptomatic and asymptomatic trees. This approach paves the way for a rapid, cost-effective method for the monitoring, screening, and management of Bionectria canker caused by S. banihashemiana in both natural and potential host trees.
Keywords
latent infection, Nested polymerase chain reaction, Species-specific primers, Translation elongation factor 1-alpha