Розробка Taqman-системи для молекулярної детекції раси 4 Fusarium oxysporum F. sp. vasinfectum

  • Г. І. Дроздов Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна, 65082, м. Одеса, вул. Всеволода Змієнка, 2 https://orcid.org/0009-0004-1922-1433
  • Г. І. Сліщук Інститут кліматично орієнтованого сільського господарства НААН, Україна, 67667, Одеська обл., Одеський р-н, смт Хлібодарське, вул. Маяцька дорога, 24 https://orcid.org/0000-0003-4245-8557
  • Н. Е. Волкова Інститут кліматично орієнтованого сільського господарства НААН, Україна, 67667, Одеська обл., Одеський р-н, смт Хлібодарське, вул. Маяцька дорога, 24 https://orcid.org/0000-0002-9333-4872
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v39.1846
Ключові слова: Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum, TaqMan, біоінформатика, молекулярна детекція, бавовник

Анотація

Мета. Розробити специфічну TaqMan-систему для молекулярної детекції 4-ї раси гриба Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum (FOV), збудника фузаріозного в’янення бавовнику (Gossypium L.), методом полімеразної ланцюгової реакції у реальному часі. Методи. Біоінформатичний аналіз нуклеотидних послідовностей генів PHO (фосфатна пермеаза) та NAT (N-ацетилтрансфераза), що містять вставки мобільних генетичних елементів (типу Tfo1, MULE та MITE). Дизайн внутрішнього TaqMan-зонда здійснено за допомогою інструменту «Primer3». Специфічність розробленої системи перевірено in silico з використанням інструменту «Primer-BLAST». У роботі використано раніше опубліковані праймери FOV4 A3-2018. Результати. На основі консервативної ділянки гена транспозази всередині мобільного елемента Tfo1 розроблено внутрішній TaqMan-зонд, оптимізований для роботи з праймерами FOV4 A3-2018. Результати. ПЛР in silico підтвердили специфічність системи. Висновки. Розроблена TaqMan-система є надійним теоретично обґрунтованим інструментом для ідентифікації раси 4 FOV. Специфічність системи, підтверджена біоінформатикою дозволяє перейти до її лабораторної апробації in vitro на колекційних та природних штамах FOV з метою посилення фітосанітарного контролю та попередження епіфітотій фузаріозу бавовнику.

Посилання

Bell A. A., Gu A., Olvey J., Wagner T. A., Tashpulatov J. J., Prom S., Quintana J., Nichols R. L., Liu J. Detection and characterization of Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum VCG0114 (race 4) isolates of diverse geographic origins. Plant Disease. 2019. Vol. 103 (8). P. 1998–2009. https://doi.org/10.1094/PDIS-09-18-1624-RE.

Davis R. L. II, Isakeit T., Chappell T. M. DNA-based quantification of Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum in environmental soils to describe spatial variation in inoculum density. Plant Disease. 2022. Vol. 106 (6). P. 1653–1659. https://doi.org/10.1094/PDIS-08-21-1664-RE.

Halpern H., Qi P., Kemerait R., Brewer M. Genetic diversity and population structure of races of Fusarium oxysporum causing cotton wilt. G3: Genes|Genomes|Genetics. 2020. Vol. 10. P. 3261–3269. https://doi.org/10.1534/g3.120.401187.

Liu J., Wagner T. A. Detection and genotyping of Fov4 (Race 4, VCG0114), the fusarium wilt pathogen of cotton. Method Mol. Biol. 2022. Vol. 2391. P. 191–205. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1795-3_16.

Luchi N., Ioos R., Santini A. Fast and reliable molecular methods to detect fungal pathogens in woody plants. Applied Microbiology and Biotechnology. 2020. Vol. 104. P. 2453–2468. https://doi.org/10.1007/s00253-020-10395-4.

National Center for Biotechnology Information. GenBank database. U. S. National Library of Medicine. 2026. Retrieved from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/.

Ortiz C. S., Bell A. A., Magill C. W., Liu J. Specific PCR detection of Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum California race 4 based on a unique Tfo1 insertion event in the PHO gene. Plant Disease. 2017. Vol. 101 (1). P. 34–44. https://doi.org/10.1094/PDIS-03-16-0332-RE.

Smith S. N., DeVay J. E., Hsieh W. H., Lee H. J. Soil-borne populations of Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum, a cotton wilt fungus in California fields. Mycologia. 2001. Vol. 93 (4). P. 737–743. https://doi.org/10.1080/00275514.2001.12063205.

Untergasser A., Cutcutache I., Koressaar T., Ye J., Faircloth B., Remm M., Rozen S. Primer3 – new capabilities and interfaces. Nucleic Acids Research. 2012. Vol. 40 (15). P. e115. https://doi.org/10.1093/nar/gks596.

Vozhehova R., Borovyk V., Zaiets S., Serhieiev L., Kohut I. Ecological plasticity and sustainability of cotton in the Southern Steppe of Ukraine. Scientific Horizons. 2024. Vol. 27 (2). P. 43–53. https://doi.org/10.48077/scihor2.2024.43.

Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 2012. Vol. 13. P. 134. https://doi.org/10.1186/1471-2105-13-134.