SUPERVISOR
Amir Massah,Masoud Bahar
امیر مساح (استاد راهنما) مسعود بهار (استاد مشاور)
STUDENT
Samaneh Barzegar
سمانه برزگر
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Identification, distribution and molecular characterization of potato virus Y recombinant strains in Isfahan and Chaharmahal va Bakhtiari provinces
Potato virus Y, as one of the most important potato viruses. Due to occurring mutations and recombination within and between strains, PVY exists as a complex of at least nine strains. Therefore, the identification of PVY and its different strains is very important for effective control strategies of the virus. In this study, the simultaneous detection of different PVY strains in potato fields of Isfahan and Chaharmahalva Bakhtiari provinces was carried out by multiplex RT-PCR. One hundred and fifteen potato leaf samples showing symptoms including mosaic, mottle, vein necrosis, stunting and chlorotic spots were collected from Isfahan province and Chaharmahal va Bakhtiari province. The samples were classified into four groups based on symptoms: the first group with yellow spot, the second group with mild mosaic and yellowing, the third group with vein necrosis and mild mosaic and the fourth group with yellows symptoms. Total RNA was extracted from the samples and cDNA was synthesized. PCR was carried out using universal and specific primer pairs for each strain. PVY detection was first performed using the PVYCPcEcoRII / PVYCPcBamHI PVY-specific primer pair. To detect PVY strains, the infected samples were then analyzed using PVY strain-specific primer pairs by the multiplex RT-PCR method. The results showed that recombinant PVY N W (B) is the most abundant strain (84 samples) in Isfahan and Chaharmahalva Bakhtiari provinces. The infected samples amplified 853 bp and 441 bp bands. Three samples also amplified three fragments expected sizes of 853 bp, 633 bp and 441 bp, indicating that these samples were infected with recombinant PVY N W (A). Two samples amplified the expecting banding patterns of 853 bp, 441 bp and 278 bp, which showed the infection of samples with a recombinant PVY strain known as PVY261-4 strain. The results of multiplex RT-PCR showed the presence of recombinant. However, major strains were not detected in two provinces. There was also no correlation between symptom type in the field and the PVY strains. To determine the nucleotide similarity of the amplified bands of our samples with those of other PVY strains available at GenBank, three samples, including ab3, ch7 and sh2 were selected based on the band pattern and type of symptoms and sequenced. Multiple alignment was performed using DNAMAN software ver. 4.02. Multiple alignment of sh2 sample with 278 bp,441 bp and 853 bp band pattern showed that 278 bp band and 853 bp band had the highest similarity with PVY261-4 strain, which was similar to the results of multiplex RT-PCR test. In multiple alignment, ab3 and ch7 samples with 441 bp and 853 bp band patterns showed the highest nucleotide similarity with the PVY261-4 based on nucleotide sequences of these two bands which was different from the results of the multiplex RT-PCR test. These results indicate that the annealing site of the primers is a more important factor in the specificity than the sequence of the regions amplified by them. Detection of the recombinant strains and not detecting the major strains of potato virus Y in this study, as reported in other countries, indicates that the variability mechanisms are active in PVY. Furthermore, our results showed that the multiplex RT-PCR method could be used as a sensitive, accurate, cost-effective and reliable method in the timely and simultaneous detection of PVY strains. Key words: potato virus Y, multiplex RT-PCR, Recombinant strains
ویروس وای سیبزمینی (PVY) به عنوان یکی از مهمترین ویروسهای سیبزمینی دارای حداقل نه نژاد مختلف است که علت آن جهش در داخل نژادها و نوترکیبی بین آنهاست. تشخیص درست و به موقع این ویروس و نژادهای مختلف آن میتواند در اتخاذ استراتژیهای مناسب کنترل موثر باشد. در این تحقیق ردیابی همزمان نژادهای مختلفPVY در مزارع سیبزمینی استانهای اصفهان و چهار محال و بختیاری به روش multiplex RT-PCR مورد بررسی قرار گرفت. نمونهبرداری از مناطق سیبزمینیکاری استان اصفهان و استان چهار محال و بختیاری از بوتههای سیبزمینی واجد علائم موزاییک، پیسک، نکروز رگبرگ، کوتولگی و لکههای سبززرد انجام گرفت. صد و پانزده نمونه جمع آوری شده بر اساس تیپ علائم در چهار گروه به صورت گروه اول با علائم لکه سبززرد و ریزبرگی، گروه دوم با علائم موزاییک خفیف و زردی، گروه سوم با علائم نکروز رگبرگ و موزاییک خفیف و گروه چهارم با علائم زردی و ریزبرگی قرار گرفتند. پس از استخراجtotal RNA از نمونهها و ساختcDNA ، واکنشPCR به کمک جفت آغازگر عمومیPVY و آغازگرهای اختصاصی هر نژاد انجام گرفت. ردیابی VYابتدا با استفاده از جفت آغازگر عمومی PVYCPc Eco RII/PVYCPc Bam HI انجام شد که نمونههای آلوده باند 801 را تکثیر کردند. سپس نمونههای آلوده با استفاده از آغازگرهای اختصاصی هر نژاد و روش multiplex RT-PCR مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از multiplex RT-PCR نشان داد اکثر نمونهها در دو استان (84 نمونه) به نژاد نوترکیب PVY N W(B) آلوده میباشند. این نمونهها باندهای bp 853 و bp 441 را تکثیر کردند. سه نمونه هم باندهای bp 853، bp 633 و bp441 را تکثیر کردند که حاکی از آلودگی آن ها به نژاد نوترکیب PVY N W(A) بود. دو نمونه نیز، الگوی باندی bp 853، bp 441 و bp 278 را تکثیر کردند که آلودگی این نمونهها را به نژاد نوترکیب PVY261-4 نشان داد. نتایج حاصل از ردیابی نژادهای مختلف ویروس وای سیبزمینی نشان دهنده وجود نژادهای نوترکیب در دو استان مزبور می باشد، هر چند نژاد های اصلی ردیابی نشدند. همچنین هیچگونه همبستگی بین نوع علائم در مزرعه با نژادهای ردیابی شده وجود نداشت. به منظور تعیین میزان تشابه توالی نوکلئوتیدی باندهای تکثیر شده در نمونههای این تحقیق با نمونههای موجود در بانک ژن، سه نمونه ab3،ch7 و Sh2 بر اساس الگوی باندی و تیپ علایم انتخاب و توالییابی شدند. همردیفسازی با استفاده از نرم افزار DNAMAN ver. 4.02 انجام شد. همردیفسازی چندتایی در سطح نوکلئوتیدی در موردنمونه Sh2 با الگوی باندی bp 278، bp 441 و bp853 با تعدادی از جدایههای موجود در بانک ژن، نشان داد که باند bp 278 و باند bp 853 بیشترین تشابه نوکلئوتیدی را با نژادPVY261-4 دارند که با نتایج آزمون multiplex RT-PCR مبنی بر قرارگیری این نمونه درگروه نژادی PVY261-4 مشابهت داشت. همردیفسازی چندتایی در سطح نوکلئوتیدی در مورد نمونههای ab3 وch7 با الگوهای باندی bp 441 و bp 853 با دو تیپ متفاوت از نظر علائم نشان داد که این دو باند در دو نمونه بیشترین تشابه نوکلئوتیدی را با نژاد PVY261-4 دارندکه با نتایج آزمون multiplex RT-PCR مبنی بر قرارگیری این دو نمونه در گروه نژادی تفاوت داشت . این امر نشان میدهد محل اتصال آغازگرها نسبت به توالی ناحیه تکثیر شده توسط آنها عامل مهمتری در اختصاصیت میباشد. عدم ردیابی نژادهای اصلی و ردیابی نژادهای نوترکیب ویروس وای سیبزمینی در این تحقیق مطابق با آنچه در سایر نقاط جهان نیز گزارش شده است، نشان دهنده فعال بودن مکانیسمهای تغییر پذیری در این ویروس میباشد. همچنین روش multiplex RT-PCR به عنوان روشی حساس، دقیق، مقرون بصرفه و قابل اطمینان میتواند در ردیابی به موقع و همزمان نژادهای ویروس وای سیبزمینی مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی: ویروس وای سیبزمینی،multiplex RT-PCR، نژاد های نوترکیب