วิวัฒนาการของเชื้อ columnea latent viroid (CLVd) ในพืชอาศัย โดยการศึกษา quasi-species population
DOI:
https://doi.org/10.14456/thaidoa-agres.2024.22คำสำคัญ:
columnea latent viroid, quasi-species, การศึกษาประชากร, การกลายพันธุ์, high-throughput sequencingบทคัดย่อ
ไวรอยด์มีอัตราการกลายพันธุ์สูงและมีการจำลองตัวรวดเร็วมาก ส่งผลให้เกิดการสร้างกลุ่ม variant ของไวรอยด์ที่มีลำดับสารพันธุกรรมคล้ายกันจำนวนมากอยู่ร่วมกันในพืชอาศัยต้นเดียวกัน หรือ quasi-species ส่งผลทำให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมอย่างมหาศาล งานวิจัยนี้ได้ศึกษา quasi-species ของ CLVd ในมะเขือเทศพันธุ์ Rutgers และสีดา50 รวมทั้งมะอึก และมะเขือเปราะ โดยเริ่มจากการสังเคราะห์ infectious dsDNA clone ของ CLVd จาก recombinant plasmid ที่มีชิ้น full-length จีโนมของ CLVd isolate Solanum-1 (JF745632) บรรจุอยู่ จากนั้น ปลูกเชื้อลงบนพืชทดสอบ พบว่า มีเพียงมะเขือเทศพันธุ์ Rutgers เท่านั้นที่ติดเชื้อและแสดงอาการโรค จึงนำมะเขือเทศดังกล่าวมาใช้ปลูกเชื้อให้กับพืชทดสอบชนิดอื่น ๆ หลังจากที่พืชทดสอบทั้งหมดแสดงอาการติดเชื้อแล้ว จึงทำการสกัดอาร์เอ็นเอ RT-PCR และ amplicon library สำหรับการศึกษาประชากรของเชื้อ CLVd ที่แตกต่างกันในพืชทดสอบแต่ละชนิด โดยใช้เทคนิค amplicon sequencing และใช้ไพรเมอร์ที่จำเพาะกับเชื้อ CLVd ที่เชื่อมต่อกับ sample-tagging sequence เพื่อใช้ในการจำแนกชนิด variant ของ CLVd ใน library ผลการศึกษาพบว่า ใน Rutgers ได้ข้อมูลจำนวน CLVd เฉลี่ย 20,237 read ต่อ PCR-replicate โดยพบจำนวน variant ทั้งสิ้น 22 variant และมี single-nucleotide polymorphisms เฉลี่ย 3 ตำแหน่งต่อจีโนม อยู่ในบริเวณ Terminal Right และ Pathogenic domain นอกจากนี้ พบอัตราการกลายพันธุ์เฉลี่ยของ CLVd Solanum-1 ที่ 8.15 X 10-3 ผลจากงานวิจัยนี้เป็นการพิสูจน์การเกิด quasi-species ของ CLVd และพบว่า ชนิดของ dominant variant มีความเกี่ยวข้องกับชนิดพืชอาศัย
References
กนกมณี ตันสุวรรณ และคนึงนิตย์ เหรียญวรากร. 2561. การถ่ายทอดเชื้อ Columnea latent viroid ผ่านทางเมล็ดของแตงกวา. วารสารวิชาการเกษตร. 36: 130–140.
ปริเชษฐ์ ตั้งกาญจนภาสน์. 2548. การตรวจสอบเชื้อไวรอยด์ในแปลงผลิตเมล็ดพันธุ์มะเขือเทศในเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. จ.นครปฐม. 85 หน้า.
ปริเชษฐ์ ตั้งกาญจนภาสน์ คนึงนิตย์ เหรียญวรากร เสริมศิริ จันทร์เปรม และรัชนี ฮงประยูร. 2548. ไพรเมอร์สำหรับตรวจสอบเชื้อไวรอยด์ที่ก่อให้เกิดโรคในมะเขือเทศ 6 ชนิด ในกลุ่ม Pospiviroid ด้วยเทคนิค RT-PCR. วารสารโรคพืช. 1(2): 13-21.
ปริเชษฐ์ ตั้งกาญจนภาสน์ คนึงนิตย์ เหรียญวรากร และวิภา เกิดพิพัฒน์. 2556. เชื้อ Columnea latent viroid (CLVd) สายพันธุ์ใหม่ที่ก่อให้เกิดอาการรุนแรงในมะอึก (Solanum stramonifolium Jacq.). วารสารวิชาการเกษตร. 31: 53–68.
ศศิประภา มาราช. 2551. โคลนก่อโรคของเชื้อ Columnea latent viroid และผลกระทบต่อมะเขือเทศพันธุ์การค้า. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. จ.นครปฐม. 86 หน้า.
Brass, J.R.J., R.A. Owens, J. Matoušek and G. Steger. 2017. Viroid quasispecies revealed by deep sequencing. RNA Biology. 14: 317–325.
Constable, F., G. Chambers, L. Penrose, A. Daly, J. Mackie, K. Davis, B. Rodoni and M. Gibbs. 2019. Viroid-infected tomato and Capsicum seed shipments to Australia. Viruses. 11(2): 98.
Ding, B. and A. Itaya. 2007. Viroid: A useful model for studying the basic principles of infection and RNA biology. Molecular Plant-microbe Interactions. 20(1): 7–20.
Dingley, A.J., G. Steger, B. Esters, D. Riesner and S. Grzesiek. 2003. Structural characterization of the 69 nucleotide potato spindle tuber viroid left-terminal domain by NMR and thermodynamic analysis. Journal of Molecular Biology. 334: 751–767.
Domingo, E., J. Sheldon and C. Perales. 2012. Viral quasispecies evolution. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 76(2): 159–216.
Flores, R., D. Grubb, A. Elleuch, M.Á. Nohales, S. Delgado and S. Gago. 2011. Rolling-circle replication of viroids, viroid-like satellite RNAs and hepatitis delta virus: Variations on a theme. RNA Biology. 8: 200–206.
Flores, R., P. Serra, S. Minoia, F. Di Serio and B. Navarro. 2012. Viroids: From genotype to phenotype just relying on RNA sequence and structural motifs. Frontiers in Microbiology. 3: 217.
Gago-Zachert, S.. 2016. Viroids, infectious long non-coding RNAs with autonomous replication. Virus Research. 212: 12–24.
Hammond, R., D.R. Smith and T.O. Diener. 1989. Nucleotide sequence and proposed secondary structure of Columnea latent viroid: A natural mosaic of viroid sequences. Nucleic Acids Research. 17: 10083–10094.
Kalantidis, K., M.A. Denti, S. Tzortzakaki, E. Marinou, M. Tabler and M. Tsagris. 2007. Virp1 is a host protein with a major role in Potato Spindle Tuber Viroid infection in Nicotiana plants. Journal of Virology. 81(23): 12872–12880.
Keese, P. and R.H. Symons. 1985. Domains in viroids: Evidence of intermolecular RNA rearrangements and their contribution to viroid evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences. 82(14): 4582–4586.
Kumar, S., G. Stecher and K. Tamura. 2016. MEGA7: Molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Molecular Biology and Evolution. 33(7): 1870–1874.
Lauring, A.S. and R. Andino. 2010. Quasispecies theory and the behavior of RNA viruses. PLoS Pathogens. 6(7): e1001005.
López-Carrasco, A., C. Ballesteros, V. Sentandreu, S. Delgado, S. Gago-Zachert, R. Flores and R. Sanjuán. 2017. Different rates of spontaneous mutation of chloroplastic and nuclear viroids as determined by high-fidelity ultra-deep sequencing. PLoS Pathogens. 13(9): e1006547.
Matsushita, Y. and S. Tsuda. 2016. Seed transmission of potato spindle tuber viroid, tomato chlorotic dwarf viroid, tomato apical stunt viroid, and Columnea latent viroid in horticultural plants. European Journal of Plant Pathology. 145: 1007–1011.
Navarro, B., A. Gisel, M.E. Rodio, S. Delgado, R. Flores and F. Di Serio. 2012. Viroids: How to infect a host and cause disease without encoding proteins. Biochimie. 94(7): 1474–1480.
Owens, R.A., D.R. Smith and T.O. Diener. 1978. Measurement of viroid sequence homology by hybridization with complementary DNA prepared in vitro. Virology. 89(2): 388–394.
Palukaitis, P., 2014. What has been happening with viroids?. Virus Genes. 49: 175–184.
Steger, G., 2017. Modelling the three-dimensional structure of the right-terminal domain of pospiviroids. Scientific Reports. 7(1): 711.
Tangkanchanapas, P., A. Haegeman, M. Höfte and K. De Jonghe. 2021. Reassessment of the Columnea latent viroid (CLVd) taxonomic classification. Microorganisms. 9: 1117.
Tangkanchanapas, P., A. Haegeman, T. Ruttink, M. Höfte and K. De Jonghe. 2020. Whole-Genome deep sequencing reveals host-driven in-planta evolution of columnea latent viroid (CLVd) quasi-species populations. International Journal of Molecular Sciences. 21(9): 3262.
Verhoeven, J.T.J., C.C.C. Jansen, T.M. Willemen, L.F.F. Kox, R.A. Owens and J.W. Roenhorst. 2004. Natural infections of tomato by Citrus exocortis viroid, Columnea latent viroid, Potato spindle tuber viroid and Tomato chlorotic dwarf viroid. European Journal of Plant Pathology. 110: 823–831.
Zhong, X., A.J. Archual, A.A. Amin and B. Ding. 2008. A genomic map of viroid RNA motifs critical for replication and systemic trafficking. The Plant Cell. 20(1): 35–47.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2024 วารสารวิชาการเกษตร
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
วารสารวิชาการเกษตร
