10/05/2013

Chẩn đoán phân tử phân biệt nấm Verticillium longisporum gây bệnh trên cây cải dầu Brassica napus với các loài Verticillium gần gũi


Chi nấm Verticillium gồm 5 loài gây bệnh héo (wilt disease) trên thực vật là V. dahliae, V. longisporumV. albo-atrum, V. tricorpus V. nubilum. Trong đó V. dahliaeV. longisporumV. albo-atrum là những loài gây bệnh nghiêm trọng nhất cho hơn 300 loại cây khác nhau trên toàn thế giới. Nhiều cây trồng quan trọng về mặt kinh tế như dâu tây, cà chua, khoai tây, bông, cây hoa bia, cây cải dầu, cây ôliu, hướng dương, súp lơ, bắp cải, xà lách, ... đều dễ bị tấn công bởi các loài nấm này. 

V. dahliaeV. albo-atrum có genome đơn bội (haploid) và hình thành các bào tử vô tính kích thước ngắn, nhưng lại khác nhau về cấu trúc thể nghỉ (resting structures). V. dahliae hình thành các microsclerotia, trong khi V. albo-atrum sản sinh hệ sợi màu tối cho quá trình sống sót lâu dài trong đất.

V. longisporum là một nấm lai (hybrid) với 3 dòng (lineage) khác nhau gồm A1xD1, A1xD2 và A1xD3. Loài này được hình thành do sự kết hợp genome của hai loài Verticillium gần gũi. Cả 3 dòng đều có chung phần genome của loài bố mẹ A1 (gần gũi V. albo-atrum), nhưng khác nhau một chút trong genome của loài bố mẹ thứ 2 là D1, D2 hoặc D3. Thực tế genome của D2 và D3 giống hệt với genome của một số chủng (strain) thuộc loài V. dahliae, trong khi D1 khác D2 và D3 chỉ bởi một số đột biến điểm. 

Hai dòng A1xD1 và A1xD3 của V. longisporum đã được tìm thấy trên các cây họ cải nhiễm bệnh được trồng ở Nhật Bản, Châu Âu và Mỹ. Trong khi dòng A1xD1 gây ra các triệu chứng bệnh nghiêm trọng trên cây, thì dòng A1xD3 lây nhiễm cây nhưng lại không gây ra bất cứ triệu chứng bệnh đáng kể nào. Điều thú vị là cả hai dòng chỉ mang một loại ribosomal DNA (rDNA) hoặc từ loài A1 đối với dòng A1xD1 hoặc từ loài D3 đối với dòng A1xD3. rDNA của A1 rất giống với rDNA của V. albo-atrum, trong khi rDNA của D3 giống hệt với rDNA của V. dahliae.

V. longisporum sinh sản vô tính bằng hình thức hình thành bào tử đính (conidia) giống với V. dahliaeV. albo-atrum, nhưng kích thước bào tử lại dài gần gấp đôi (xem hình). Cả 2 dòng A1xD1 và A1xD3 đều hình thành thể nghỉ microsclerotia giống với V. dahliae. Nhận dạng chính xác 3 loài này từ tự nhiên thường yêu cầu nhiều bước tiến hành và có thể bị nhầm lẫn do sự không ổn định về mặt hình thái của chúng dưới các điều kiện nuôi cấy khác nhau trong phòng thí nghiệm. Do đó các chẩn đoán về mặt phân tử với các chỉ thị (marker) đặc hiệu sẽ hỗ trợ việc định loại chính xác loài và tiết kiệm thời gian. Các kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Applied Microbiology and Biotechnology (impact factor  2012: 3,689) và báo cáo tại Hội nghị Quốc tế lần thứ 11 về Verticillium tổ chức tại Göttingen từ 5-8/5/2013 (http://dpg.phytomedizin.org/de/11th-international-verticillium-symposium-2013/).      
















Hình thái bào tử và thể nghỉ của ba loài Verticillium điển hình (Tran et al., 2013)


Molecular diagnosis to discriminate pathogen and apathogen species of the hybrid Verticillium longisporum on the oilseed crop Brassica napus.

Tran VT, Braus-Stromeyer SA, Timpner C, Braus GH.

(Appl Microbiol Biotechnol. 2013 May;97(10):4467-83. doi: 10.1007/s00253-012-4530-1)


The cruciferous fungal pathogen Verticillium longisporum represents an allodiploid hybrid with long spores and almost double the amount of nuclear DNA compared to other Verticillium species. V. longisporum evolved at least three times by hybridization. In Europe, virulent A1xD1 and avirulent A1xD3 hybrids were isolated from the oilseed crop Brassica napus. Parental A1 or D1 species are yet unknown whereas the D3 lineage represents Verticillium dahliae. Eleven V. longisporum isolates from Europe or California corresponding to hybrids A1xD1 or A1xD3 were compared. A single characteristic type of nuclear ribosomal DNA could be assigned to each hybrid lineage. The two avirulent A1xD3 isolates carried exclusively D3 ribosomal DNA (rDNA) which corresponds to V. dahliae. The rDNA of all nine A1xD1 isolates is identical but distinct from D3 and presumably originates from A1. Both hybrid lineages carry two distinct isogene pairs of four conserved regulatory genes corresponding to either A1 or D1/D3. D1 and D3 paralogues differ in several single nucleotide polymorphisms. Southern hybridization patterns confirmed differences between the A1 and D1/D3 isogenes and resulted in similar patterns for D1 and D3. Distinct signatures of the Verticillium transcription activator (VTA)2 regulatory isogene pair allow identification of V. longisporum hybrids by a single polymerase chain reaction and the separation from haploid species as V. dahliae or Verticillium albo-atrum. The combination between VTA2 signature and rDNA type identification represents an attractive diagnostic tool to discriminate allodiploid from haploid Verticillia and to distinguish between A1xD1 and A1xD3 hybrids which differ in their virulence towards B. napus. 




Không có nhận xét nào: