ارزیابی مقاومت نسبی توتون نسبت به ویروس Y سیب‌زمینی با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره (SSR)

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 محقق بخش بیوتکنولوژی، مرکز تحقیقات و آموزش توتون تیرتاش، بهشهر، مازندران

2 معاون پژوهشی، مرکز تحقیقات و آموزش توتون تیرتاش، بهشهر، مازندران

چکیده

توتون، یکی از گیاهان مهم صنعتی است که در اقتصاد و درآمد کشورهای تولیدکننده نقش بسیار مهمی دارد. Potato Virus Y یکی از مهم­ترین بیماری‌های ویروســی خسارت‌زا روی توتون است و باعث کاهش کمیت و کیفیــت محصول توتون می‌گردد. ویــروس Y سیب­زمینی (PVY) متعلق به جنس Potyvirus است که گیاهان خانواده سولاناسه مانند سیب­زمینی، توتون و گوجه­فرنگی را آلوده می­کند. مؤثرترین و بهترین روش برای کاهش خسارت این ویروس، اصلاح ارقام مقاوم یا متحمل نسبت به این ویروس است. نشانگرهای DNA پیوسته با ژن‌های مقاومت و دارای چندشکلی زیاد، مانند نشانگرهای SSR می‌توانند در تسریع برنامه‌های اصلاح ارقام مقاوم مفید باشند. این تحقیق به­منظور ارزیابی مقاومت نسبی توتون نسبت به بیماری ویروس  Yسیب‌زمینی با استفاده از نشانگرهای SSR اجرا شد. جهت اجرای این تحقیق رقم  VAMمقاوم به ویروس PVY با رقم K326 حساس به این بیماری تلاقی داده شد. تلاقی اولیه در سال 1389 انجام شد، در سال1390 بذور F1 کشت شده و بذور F2 به­دست آمده بود. بذور F2 حاصل در سال 1390 در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش توتون تیرتاش کشت شدند. در طول دوره رشد، عملیات زراعی لازم به موقع انجام پذیرفت و ارزیابی مزرعه‌ای (مورفولوژیکی) از نظر علائم آلودگی به بیماری PVY از بین گیاهان کشت شده در مزرعه هر دو هفته یک­بار صورت گرفت. سپس، گیاهان F2 به­دست آمده با جدایه خالص­سازی شده سویه O ویروس PVY مایه­زنی شدند. در ادامه کار از تعداد 10 بوته متحمل و 10 بوته حساس، براساس علایم مزرعه­ای نمونه برگ تهیه گردید. روی این نمونه‌ها برای تأیید مقاومت و حساسیت به PVY آزمون الایزا انجام شد و براساس نتایج الایزا ژنوتیپ‌های حساس و مقاوم شناسایی شدند. DNA­ی مربوط به بوته‌های والد حساس و مقاوم به بیماریPVY به­طور جداگانه به روش دلاپورتا استخراج شده و جهت تهیه نمونه­های بالک (توده) حساس و مقاوم، DNA­ی نمونه­های حساس با یکدیگر و DNA­ی نمونه­های مقاوم با هم مخلوط شدند. در ادامه100 جفت آغازگر SSR انتخابی روی دو رقم والدینی تست شد. نتایج نشان داد که از بین 100 جفت آغازگر مورد استفاده در این تحقیق، 28 جفت آغازگر توانستند الگوی نواربندی متفاوتی را برای هر نشانگر در بین والدین مقاوم و حساس به PVY نشان دهند. در مرحله بعد این 28 نشانگر بر روی بالک حساس و مقاوم تست شد تا نشانگر پیوسته با ژن مقاومت شناسایی گردد. مشخص شد که 3 نشانگر SSR (PT30002)، (PT20165)، (PT20357) دارای بیشترین چندشکلی بوده و می­توانند به­عنوان نشانگر پیوسته به ژن مقاومت به بیماری PVY در برنامه­ های اصلاحی توتون مدنظر قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Relative Resistance of Tobacco to Potato Virus Y Using Microsatellite Markers (SSR)

نویسندگان [English]

  • Marziyeh Shazdehahmadi 1
  • Mohammad Reza Salavati Meybodi 2
1 Researcher, Tirtash Tobacco Research and Education Center, Department of Biotechnology, Behshahr, Mazandaran
2 Research Assistant, Tirtash Tobacco Research and Education Center, Behshahr, Mazandaran
چکیده [English]

Tobacco is one of the industrial plants which plays important role in economy and income of producer contries. Potato Virus Y (PVY) is one of Viral diseases causing the most damage on tobacco plants and reduces the quality and quantity of tobacco products. Severity of damage depends on different factors such as tobacco variety and time of infection. Potato Virus Y (PVY) is belonging to the Potyvirus genus that infecting Solanaceae plants, such as potato, tobacco and tomato. The best way to reduce damage this virus, is breeding resistant or tolerance cultivars to this virus. DNA markers Linked with resistance genes and have high polymorphism Like SSR markers can be helpful in breeding programs on resistant cultivars. This study was performed to evaluation of tobacco relative resistance to Potato Virus Y using Microsatellite markers (SSR). The implementation of this research, the VAM variety (resistant to PVY) was crossed with susceptible cultivar K326. F1 seeds were planted and F2 seeds were obtained in 2011. F2 seeds were transplanted in 2011 in Tirtash tobacco research farm. These plants were inoculated with pure isolates PVY strain O. Leaf samples were prepared based on field symptoms from 10 tolerant and 10 susceptible plants. All the samples tested with ELISA and resistant and susceptible genotypes were identified. Genomic DNA of resistant susceptible genotypes to PVY, were extracted separately to Dellaporta method. Then, 100 SSR markers were tested on two parental DNA. Results showed that among 100 pairs of primers used in this study, 28 primer pairs were able to show different model between the resistant and susceptible parents. In the next stage of the 28 markers were tested on sensitive and resistant bulk to identifying marker genes associated with resistance. It was found that three SSR markers PT30002, PT20165, PT20357 have the highest polymorphism and can be considered as genetic markers for screening resistance to PVY in tobacco.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tobacco
  • Polymorphism
  • SSR markers
  • PVY
  • Pair primers
Babiker, E., Yen, Y. and Stein, J. 2009. Identification of a microsatellite marker associated with stem rust resistance gene Sr35 in wheat. Australian Journal of Crop science, 34: 183-87.

Barone, A. G. 2004. Molecular markers-assisted selection for resistance to pathogens tomato. Theorical and Applied Genetic Journal, 10: 10-118.

Bindler, G., Gunduz, I., Plieske, J., Ganal, M., Rossi, L., Gadani, F. and Donini, P. 2007. A microsatellite marker based Linkage map of tobacco. Theorical and applied Genetic Journal, 114: 341-349.

Brigenti, G., Garcia, J. and Baulcombe, D. C. 1998. Molecular mapping of the Potato virus Y resistance gene (Rysto) in potato. Theorical and Applied Genetic Journal, 94 (2): 198-203.

Celebi toprak, F., Barutcu, E., Frary, A. and Doganlar, S. 2009. Identification of Potato virus Y (PVY) resistance in wild and cultivated tomatoes. Turkish Journal of Agriculture Science, 33: 11-17.

Cernak, I., Taller, J., Wolf, I., Feher, E. and Polgar, Z. 2008. Analysis of the applicability of molecular markers linked to the PVY extreme resistance gene Rysto and the identification of new markers. Phytopathology, 59 (3): 195-203.

Czubacka, A. and Doroszewska, T. 2009. Obtaining tobacco double haploids containing different sources of resistance to PVY. Institute of Soil Science and plant cultivation. Plant Breeding, 121: 120-147.

Davalieva, K., Maleva, I., Filiposki, K., Spiroski, O. and Efremov, G. 2010. Genetic variability of Macedonian Tobacco varieties determined by microsatellite marker analysis. Molecular Diversity Journal, 2: 439-449.

Dinant, S. and Vegetale, F. 1993. Heterologous resistance to Potato virus Y in transgenic tobacco plants expressing the coat protein gene of Lettuce Mosaic Potyvirus. Phytopathology, 10: 800-810.

Fuentes, J. L., Correa-Victoria, F., Prado, F., Aricapa, G. and Duque, G. 2000. Simple sequence repeat (SSR) markers linked to the blast resistance gene (pi-1) in rice for marker-assisted selection (MAS). Molecular Diversity Journal, 13: 130-138.

Gupton, C. L. and Burk, L. G. 1973. Location of the factor for resistance to Potato virus Y in tobacco. The Journal of Heredity, 64: 289-293.

Jingyuan, F., Yuanying, W., Caihong, J. and Wansheng, Ch. 2009. Identification and SSR marking of resistance gene of Cucumber mosaic virus (CMV). Molecular Plant Breeding, 7 (2): 355-359.

Keiichi, T. and Akira, U. 2004. A new strain of Potato virus Y isolated from burly tobacco in Japan. Journal of cultural diversity, 21: 110-118.

Khajehpour, M. R. 2005. Industrial Plants. SID publication of Isfahan, (2): 500-507.

Lewis, R. S. 2007. Evaluation of Nicotiana tabaccum genotypes possessing Nicotiana africana derived genetic tolerance to Potato virus Y. Crop Science, 47: 1975-1984.

Moon, H. S., Nicholson, J. S. and Lewis, R. S. 2008. Use of transferable Nicotiana tabaccum L. microsatellite markers for investigating genetic diversity in the genus Nicotiana. Genome, 51: 547-559.

Naghavi, M., Ghareyazi, B. and Hosseini Salekdeh, Gh. 2005. Molecular markers. University of Tehran Press, 334 pp.

Reynolds, R. J. 2011. Potato virus Y (PVY) in Burly tobacco. Phytopathology, 103: 81-84.

Rodol, A. and Xiong, Zh. 2008. Complementary functions of two R-genes determine resistance durability of tobacco Virgin A Mutant (VAM) to Potato virus Y. Virology, 379: 275-290.

Zhu, H. Sh. and Zhang, Zh. 2006. Inheritance analysis and identification of SSR markers linked to late blight resistant gene in tomato. Crop Science, 43: 107-113.