Türkiye`de rhizomania ile bulaşık toprak örneklerinde dayanıklılık kırıcı Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) varyantlarının serolojik, biyolojik ve moleküler yöntemlerle araştırılması

Abstract

Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV), tüm Dünya'da şeker pancarının ekonomik açıdan en önemli hastalıklarından biri olan rhizomania'ya neden olmaktadır. BNYVV plasmodiophorid vektör Polymyxa betae Keskin tarafından taşınmaktadır. Hastalığın kontrolü, dayanıklı pancar çeşitlerinin yetiştiriciliği ile olmaktadır. Bu çalışmada, 29 ilden alınan BNYVV ile bulaşık 233 toprak örneğinde BNYVV izolatlarının dayanıklılık kırma durumları araştırılmıştır. BNYVV'ye dayanıklı şeker pancarı çeşitleri (Rz1+Rz2 ve Rz1+C48+minör genler içeren) tuzak bitki testi tekniğine göre BNYVV ile bulaşık topraklarda yetiştirilmiş ve virüs enfeksiyonu hastalık simptomu ve DAS-ELISA testine göre değerlendirilmiştir. Testlenen toprak örneklerinden %51.9'u Rz1+Rz2 genlerini içeren, %18.9'u da Rz1+C48+minör genleri taşıyan şeker pancarı çeşitlerinin köklerinde enfeksiyon oluşturmuştur. Elde edilen sonuçlar, dayanıklılık kıran BNYVV izolatlarının, Türkiye'deki şeker pancarı üretim alanlarında oldukça yaygın olduğunu ortaya koymuştur. Bunun yanı sıra, Türkiye şeker pancarı üretim alanlarından elde edilen ve coğrafik orjinlerine göre seçilen, 14 adet dayanıklılık kıran (Rz1+Rz2 ve Rz1+C48+minör genler-dayanıklılığını kıran) ve beş adet dayanıklılık-kırmayan BNYVV izolatının p25 gen bölgesi RT-PCR ile çoğaltılmış ve kısmi nükleotit sekans verileri elde edilmiştir. Dayanıklılık kıran ve kırmayan BNYVV Türk izolatları arasındaki benzerlik, nükleotit ve amino asit düzeyinde sırasıyla, % 98-100 ve % 96-100 olarak saptanmıştır. Nükleotit dizilimi ve filogenetik analizler ise, Türk izolatlarının p25'inin I. Grupta yer aldığını göstermiştir. Ayrıca, patojenitede etkin olduğu bilinen, p25 proteininin 67-70. pozisyonlarındaki amino asit dizileri belirlenmiştir. Dayanıklılık kıran izolatlar, p25 kod bölgesinde yedi çeşit motif (ACHG, AHHG, VHHG, ASHG, AFHG, AYHG ve D-HG/-DHG) içerirken, dayanıklılık kırmayan izolatlar, ACHG, AHHG ve ALHG motiflerini içermiştir. Ayrıca, dayanıklılık kıran BNYVV izolatlarında RNA-5'in varlığı, p26 bölgesine spesifik primer kullanılarak RT-PCR ile araştırılmıştır. Testlenen örneklerin %70'inin RNA-5 segmentini içerdiği tespit edilmiştir. Çalışma sonuçları, Türkiye'deki BNYVV izolatlarının farklı genetik profile ve patojeniteye sahip olduğunu ve dayanıklılık kırılma durumunun ne 67.70. pozisyonlarda yer alan amino asit dizileri, ne de RNA-5'in bulunma durumu ile doğrudan ilişkili olmadığını ortaya koymuştur. İlave olarak, dayanıklılık kıran 10 BNYVV izolatı seçilmiş ve 11 farklı bitki türü kullanılarak konukçu reaksiyonu çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Konukçu reaksiyonu çalışmaları, BNYVV izolatları arasında oldukça fazla biyolojik değişkenlik olduğunu göstermiştir. Beş bitki türündeki pozitif reaksiyona göre, altı farklı BNYVV popülasyonu tespit edilmiştir. Bu popülasyonlardan biri, normalde BNYVV'nin mekanik inokulasyonu sonrası lokal lezyon oluşturduğu Chenopodium quinoa'da sistemik enfeksiyona neden olmuştur.

Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) causes rhizomania, one of the most economically important diseases of sugar beet worldwide. BNYVV is transmitted by the plasmodiophorid vector Polymyxa betae Keskin. The disease control depends on the use of resistant beet cultivars. In this study, a total of 233 BNYVV-infested soil samples taken from 29 provinces were investigated for resistance-breaking properties of BNYVV isolates. BNYVV resistant sugar beet cultivars (including Rz1+Rz2 and Rz1+C48+minor genes) were grown in the BNYVV-infested soils by the bait plant technique, and virus infection was evaluated based on disease symptom and DAS-ELISA test. Of the soil samples tested, 51.9% produced infection in the roots of sugar beet cultivar (cv.) containing the Rz1+Rz2 and 18.9% in cv. carrying the Rz1+C48+minor genes. Our results revealed that resistance-breaking BNYVV isolates were highly common in sugar beet production areas in Turkey. Besides this, the p25 gene region of 14 resistance-breaking (Rz1+Rz2 and Rz1+C48+minor genes-resistance-breaking) and five non-resistance-breaking BNYVV isolates obtained from sugar beet growing areas of Turkey and selected according to their geographic were amplified by RT-PCR and the partial nucleotide sequences obtained. Similarity between resistance breaking and non-resistance breaking BNYVV Turkish isolates were 98-100% and 96-100% nucleotide and amino acid level, respectively. Nucleotide sequencing and phylogenetic analyses showed that p25 of Turkish isolates were clustered in Group I. Also, amino acid sequences at 67-70. positions of the p25 protein, which is known to be effective in pathogenicity, were identified. Resistance-breaking isolates consisted of seven types of motifs (ACHG, AHHG, VHHG, ASHG, AFHG, AYHG and D-HG/-DHG) while non- resistance-breaking isolates had ACHG, AHHG and ALHG motifs in p25 coding region. Also, the presence of BNYVV RNA-5 component was investigated by RT-PCR using the primers specific for p26 coding region in resistance-breaking BNYVV isolates. Of the samples tested 70% were found to contain RNA-5 segment. The results of the study revealed that BNYVV isolates in Turkey have different genetic profile and pathogenicity, and neither amino acid residues at positions 67-70 nor RNA-5 segment seems to be directly associated with resistance-breaking. Additionally, ten of the resistance-breaking BNYVV isolates were selected and used in host reaction studies using eleven different plant species. Host reaction studies demonstrated the presence of wide biological variability in BNYVV isolates. Six BNYVV populations differed from the others with respect to positive reaction in five plant species, and one of them was able to move systemically through Chenopodium quinoa, which normally response to BNYVV resulting in local lesion after mechanical inoculation.