تنوع ژنتیکی و تجزیه و تحلیل فیلوژنتیکی جدایه‌های ویروس موزاییک ایرانی ذرت براساس پراکنش جغرافیایی، میزبان و نوع علائم

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌ آموخته دکتری بیماری شناسی گیاهی، گروه گیاهپزشکی، دانشگاه صنعتی اصفهان و استادیار گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشیار گروه زیست فناوری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 استاد مرکز تحقیقات ویروس شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

چکیده

ویروس موزاییک ایرانی ذرت یک گونه منحصر به فرد در جنس نوکلئورابدوویروس می باشد. تنوع ژنتیکی جدایه های مختلف ویروس موزاییک ایرانی ذرت جمع آوری شده از مناطق جغرافیایی مختلف ایران و از میزبان های مختلف ویروس با علایم متفاوت در سال های 1394 و 1395 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. توالی مربوط به ژن های نوکلئوکپسید، گلیکوپروتیین و یک قطعه با اندازه 500 جفت باز از ژن پلی مراز و نواحی غیر کد شونده بین ژن ها تعیین شد. تنوع ژنتیکی در نواحی ژن های نوکلئوکپسید و گلیکوپروتیین به میزان 3/1 در صد و درژن پلی مراز 8/0 درصد بود. تنوع ژنتیکی در نواحی غیرکد کننده بیشتر از نواحی ژنی بودکه در ناحیه بین ژن فسفوپروتیین و ژن 3 به بیش از 14% می رسید. در تجزیه و تحلیل های فیلوژنتیکی جدایه ها، ارتباطی بین گروه بندی فیلوژنتیکی و منطقه جغرافیایی، دامنه میزبانی و نوع علایم ویروسی دیده نشد. نسبت جانشینی های نامترادف به مترادف کمتر از یک بود که بیانگر وجود فشار انتخاب منفی بر روی ژن های مورد مطالعه بود. با توجه به این که ذرت یک گیاه وارداتی به ایران است و کشت آن در سال های اخیر توسعه یافته است به نظر می رسد ویروس موزاییک ایرانی ذرت از علف های هرز و یا میزبان های زراعی به ذرت منتقل شده است. احتمالا وابستگی شدید ویروس موزاییک ایرانی ذرت به زنجرک ناقل به عنوان تنها راه انتقال شناخته شده برای ویروس، می تواند دلیل پایین بودن تنوع ژنتیکی ویروس باشد. تنوع ژنتیکی پایین در ویروس موزاییک ایرانی ذرت، می تواند به عنوان ابزاری مفید، جهت تولید واریته هایی با مقاومت پایدار استفاده شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Genetic diversity and phylogenetic analysis of Maize Iranian mosaic virus isolates based on geographical distribution, host and type of symptoms

نویسندگان [English]

  • M. Hortamani 1
  • A. Massah 1
  • M. Talebi 2
  • K. Izadpanah 3
چکیده [English]

Maize Iranian mosaic virus (MIMV) is a distinct member of the genus Nucleorhabdovirus. The genetic diversity of maize Iranian mosaic virus (MIMV) isolates collected from different geographical regions of Iran, different hosts and different symptoms was determined during 2015-2016. Selection pressure analyses were also performed. Sequences of the nucleocapsid protein, glycoprotein, and a 500 bp fragment of polymerase genes and non-coding regions were determined. Genetic diversity in coding regions was less than 1.3 % in nucleocapsid protein and glycoprotein genes and 1 % in polymerase gene. The diversity in non-coding sequences was higher compared to ORFs especially between P and ORF 3 (up to 14.7 %). In phylogenetic analysis no correlation was found between MIMV isolates and geographical regions, type of symptoms and host differences. The ratio of non-synonymous to synonymous polymorphic sites indicated purifying selection has acted upon the analyzed genes. Likely, the dependence of MIMV on planthoppers for spreading can explain its low diversity. The information on the low genetic diversity of MIMV will be helpful in selection of maize cultivars with durable resistance

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic diversity
  • glycoprotein
  • maize Iranian mosaic virus
  • non-coding regions
  • nucleocapsid protein
  • Nucleorhabdovirus
  • selection pressure
Afsharifar A. R. and Izadpanah K. 1994. A type of sugarcane mosaic virus infecting maize, sorghum and Johnson grass in Iran. Iranian Agricultural Research 13: 34-47.

Bereda M., Kalinowska E., Paduch-Cichal E. and Szyndel M. S. 2015. Low genetic diversity of a natural population of Garlic virus D from Poland. European Journal of Plant Pathology 142:411–417.

Callaghan B. and Dietzgen R. G. 2005. Nucleocapsid gene variability reveals two subgroups of Lettuce necrotic yellows virus. Archives of Virology 150: 1661–1667.

Channuntapipat C., Sedgley M. and Collins G. 2001. Sequences of the cDNAs and genomic DNAs encoding the S1, S7, S8, and Sf alleles from almond, Prunus dulcis. Theoritical Applied Genetics 103: 1115–1122.

Dietzgen R. G., Calisher C. H., Kurath G., Kuzmin I. V., Rodriguez L. L., Stone D. M., Tesh R. B., Tordo N., Walker P. J., Wetzel T. and Whitfield A. E. 2011. Family Rhabdoviridae, pp. 686-714. In: A. M. Q. King, M. J., Adams, E. B. Carstens, and E. J. Lefkowitz, (Eds). Virus Taxonomy - Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Elsevier Academic Press, Oxford.

Domingo E. and Holland J. J. 1997. RNA virus mutations and fitness for survival. Annual Review of Microbiology 51: 151–178.

Feuer R., Boone J. D., Netski D., Morzunov S. P. and St. Jeor S. C. 1999. Temporal and spatial analysis of Sin Nombre virus quasispecies in naturally infected rodents. Journal of Virology 73: 9544–9554.

García-Arenal F., Fraile M. and Malpica J. M. 2001. Variability and genetic structure of plant virus populations. Annual Review of Phytopathology 39: 157–186.

Ghorbani A., Izadpanah K. and Dietzgen R. 2017. Complete sequence and corrected annotation of the genome of maize Iranian mosaic virus. Archives of Virology DOI 10,1007/s00705-017-3646-0.

Hogenhout S. A., Redinbaugh M. G. and Ammar E. D. 2003. Plant and animal rhabdovirushost range: a bug’s view. Trends in Microbiology 11:264–271.

Izadpanah K. 1989. Purification and serology of the Iranian maize mosaic rhabdovirus. Journal of Phytopathology 126: 43-50.

Izadpanah K., Ahmadi A., Jafari S. A and Parvin S. 1983a. Maize rough dwarf in Fars. Iranian Journal of Plant Pathology 19: 25-29.

Izadpanah K., Ahmadi A., Parvin S. and Jafari S. A. 1983b. Transmission, particle size and additional hosts of the rhabdovirus causing maize mosaic in Shiraz, Iran. Phytopathology Zeitschrift 107: 283-288.

Izadpanah K. and Parvin S. 1979. Occurrence of maize mosaic virus in corn fields around Shiraz. Iranian Journal of Plant Pathology 15: 78-82.

Klerks M. M., Lindner J.L., Vaskova D., Spak J. and Thompson J. R. 2004. Detection and tentative grouping of Strawberry crinkle virus isolates. European Journal of Plant Pathology 110: 45–52.

Kuzmin I. V., Novella I. S., Dietzgen R. G., Padhi A. and Rupprecht C. E. 2009. The rhabdoviruses: biodiversity, phylogenetics, and evolution. Infection, Genetics and Evolution 9: 541–553.

Li H. and Roossinck M. J. 2004. Genetic Bottlenecks Reduce population variation in an experimental RNA virus population. Journal of Virology 78: 10582–10587.

Massah A., Izadpanah K., Afsharifar A. R. and Winter S. 2008. Analysis of nucleotide sequence of Iranian maize mosaic virus confirms its identity as a distinct nucleorhabdovirus. Archives of Virology 153: 1041-1047.

Moini A. A. and Izadpanah K. 2001. Identification and purification of a MDMV-like potyvirus of maize in Mazandaran. Iranian Journal of Plant Pathology 37: 147-159.

Ng J. C. and Falk B. W. 2006. Virus-vector interactions mediating nonpersistent and semipersistent transmission of plant viruses. Annual Review of Phytopathology 44:183-212.

Pappi P. G., Maliogka V. I., Amoutzias G. D. and Katis N. I. 2015. Genetic variation of eggplant mottled dwarf virus from annual and perennial plant hosts. Archives of Virology 161: 631–639.

Power A. G. 2000 Insect transmission of plant viruses: a constraint on virus variability. Current Opinion Plant Biology 3: 336–340.

Revill P., Trinh X., Dale J. and Harding R. 2005. Taro vein chlorosis virus: characterization and variability of a new nucleorhab-dovirus. Journal of General Virology 86: 491–499.

Roossinck M. J. and Palukaitis P. 1990 Rapid induction and severity of symptoms in zucchini squash (Cucurbita pepo) map to RNA 1 of cucumber mosaic virus. Molecular Plant-Microbe Interaction 3:188–192.

Sánchez-Campos S., Díaz J. A., Monci F., Bejarano E. R., Reina J., Navas-Castillo J., Aranda M. A. and Moriones E. 2002 High genetic stability of the begomovirus Tomato yellow leaf curl Sardinia virus in southern Spain over an 8-year period. Phytopathology 92:842–849.

Schneider W. L. and Roossinck M. J. 2001. Genetic diversity in RNA virus quasispecies is controlled by host-virus interactions. Journal of Virology 75: 6566-6571.

Vives M. C., Rubio L., Galipienso L., Navarro L., Moreno P. and Guerri J. 2002. Low genetic variation between isolates of Citrus leaf blotch virus from different host species and of different geographical origins. Journal of General Virology 83: 2587–2591.

Walia J. J., Willemsen A., Elci E., Caglayan K., Falk B. W. and Rubio L. 2014. Genetic variation and possible mechanisms driving the evolution of worldwide fig mosaic virus isolates. Phytopathology 104:108-114.