Biopolym. Cell. 2019; 35(1):64-77.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000997
Віруси та клітина
Філогенетичний аналіз двох українських ізолятів вірусу смугастої мозаїки пшениці
1Міщенко Л. Т., 1Дуніч А. А., 2Скрипкіна І. Я., 3Козуб Н. О.
  1. Навчально-науковий центр «Інститут біології та медицини»
    Київського національного університету імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601
  2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  3. Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України
    вул. Осиповського, 2А, Київ, Україна, 04123

Abstract

Дослідження молекулярних характеристик, зокрема, нуклеотидних (нт) та амінокислотних (аа) послідовностей вірусних геномів, є необхідним для з’ясування змін у географічному ареалі, філогенетичних зв’язків, еволюції вірусів та їх появи у вигляді епідемій. Мета. Філогенетичний аналіз гену капсидного білка (СР) двох нових українських ізолятів вірусу смугастої мозаїки пшениці (ВСМП) Ukraine-Mal-18 та Ukraine-Ep-18. Методи: імуноферментий аналіз, виділення тотальної РНК із рослинного матеріалу, полімеразна ланцюгова реакція зі зворотною транскрипцією, сиквенування, філогенетичний аналіз. Результати. Послідовності гену СР розміром 676 нт двох українських ізолятів ВСМП порівнювали із послідовностями 72 ВСМП ізолятів/штамів із бази даних GenBank. Філогенетичний аналіз показав, що українські ізоляти входять до клади В або WSMV-ΔE (походять із Європи та Азії) та мають типову для цієї клади делецію триплету у позиціях 8412-8414 нт у гені СР. Ukraine-Mal-18 має найвищий відсоток ідентичності за нуклеотидною послідовністю 93,5%-95,9%, за амінокислотною – 93,6-95,0% із ізолятами клади В. Ізолят Ukraine-Ep-18 із ізолятами клади В має ідентичність 89,2-91,4% (нт) та 88,6%- 87,1% (аа). Крім того, у двох українських ізолятів відмічено низку унікальних аа заміщень в центральній ділянці гену СР. Висновки. Українські ВСМП ізоляти входять до клади В. Але Ukraine-Mal-18 та Ukraine-Ep-18 мають деякі відмінності від них: і) вищу дивергенцію, ніж інші ізоляти групи В (Ukraine-Mal-18 має 12 аа заміщень, Ukraine-Ep-18 має 25 аа заміщень, а інші ізоляти клади В мають 0-2 аа заміщення); іі) мають аа заміщення, ідентичні із непшеничними ізолятами групи В1 цього вірусу, багато аа заміщень знаходяться в тих самих ділянках гену СР, що і заміщення трав’яних В1 ізолятів ВСМП.
Keywords: вірус смугастої мозаїки пшениці, Triticum aestivum, філогенетичний аналіз, сиквенування, капсидний білок
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Spaar D, Ordon F, Rabenstein F, Habekuß A, Schliephake E, Schubert J. Economic significance and incidence of cereal viruses in Germany and possibilities to avoid virus caused yield losses. Vestnik zascity rastenij. 2008; 1: 14–26.
[2] Byamukama E, Wegulo S, Yabwalo D, Langham MAC. Impact of Wheat streak mosaic virus on wheat production in the northern Great Plains region of the United States: A review. In: Proceedings of the 13th International Plant Virus Epidemiology Symposium, 6-10 June 2016. Avignon, France:72.
[3] Mishchenko LT. Viral diseases of winter wheat. Kyiv: Phytosociocenter, 2009. 352 p.
[4] Schubert J, Ziegler A, Rabenstein F. First detection of wheat streak mosaic virus in Germany: molecular and biological characteristics. Arch Virol. 2015;160(7):1761-6.
[5] Urbanavičienė L, Šneideris D, Žižytė M. Wheat streak mosaic virus detected in winter wheat in Lithuania. Zemdirbyste-Agriculture. 2015; 102(1): 111−4.
[6] Chalupníková J, Kundu JK, Singh K, Bartaková P, Beoni E. Wheat streak mosaic virus: incidence in field crops, potential reservoir within grass species and uptake in winter wheat cultivars. J Integrat Agricult. 2017; 16(3): 60345-57.
[7] DrábT, Svobodová E, Ripl J, Jarošová J, Rabenstein F, Melcher U, Kundu JK. SYBR Green I based RT-qPCR assays for the detection of RNA viruses of cereals and grasses. Crop Pasture Sci. 2014; 65(12): 1323-8.
[8] Singh K, Kundu JK. Variations in Wheat streak mosaic virus coat protein sequence among crop and non-crop hosts. Crop Pasture Sci. 2017; 68(4): 328-336.
[9] Stenger DC, Seifers DL, French R. Patterns of polymorphism in wheat streak mosaic virus: sequence space explored by a clade of closely related viral genotypes rivals that between the most divergent strains. Virology. 2002;302(1):58-70.
[10] Stenger DC, French R. Wheat streak mosaic virus genotypes introduced to Argentina are closely related to isolates from the American Pacific Northwest and Australia. Arch Virol. 2009;154(2):331-6.
[11] Gadiou S, Kúdela O, Ripl J, Rabenstein F, Kundu JK, Glasa M. . An amino acid deletion in Wheat streak mosaic virus capsid protein distinguishes a homogeneous group of European isolates and facilitates their specific detection. Plant Disease. 2009; 93(11): 1209-13.
[12] Choi IR, Horken KM, Stenger DC, French R. Mapping of the P1 proteinase cleavage site in the polyprotein of Wheat streak mosaic virus (genus Tritimovirus). J Gen Virol. 2002;83(Pt 2):443-50.
[13] Dwyer GI, Gibbs MJ, Gibbs AJ, Jones RAC. Wheat streak mosaic virus in Australia: relationship to isolates from the Pacific Northwest of the USA and its dispersion via seed transmission. Plant Disease. 2007; 91(2): 164-70.
[14] Robinson MD, Murray TD. Genetic variation of wheat streak mosaic virus in the United States Pacific Northwest. Phytopathology. 2013;103(1):98-104.
[15] French R, Stenger DC. Wheat streak mosaic virus. CMI/AAB Descriptions of Plant Viruses. 393, Wellesbourne, UK: Assoc. Appl. Biol., 2002.
[16] Singh K, Wegulo SN, Skoracka A, Kundu JK. Wheat streak mosaic virus: a century old virus with rising importance worldwide. Mol Plant Pathol. 2018;19(9):2193-2206.
[17] Rabenstein F, Seifers DL, Schubert J, French R, Stenger DC. Phylogenetic relationships, strain diversity and biogeography of tritimoviruses. J Gen Virol. 2002;83(Pt 4):895-906.
[18] Oliynyk AN. Wheat streak mosaic in Ukraine. Kyiv, Ukraine, Danylo Zabolotny Institute of Microbiology and Virology, PhD Thesis, 1968.
[19] Reshetnyk GV, Mishchenko LT, Boyko AL, Kolesnyk LV. [Detection of Wheat streak mosaic virus in some regions of Ukraine]. Mikrobiol Zh. 1996; 58(2): 39-45.
[20] Mishchenko LT, Dunich AA, Mishchenko IA, Petrenkova VP, Mukha TI. Monitoring of economically important wheat viruses under weather conditions change in Ukraine and investigation of seed transmission of Wheat streak mosaic virus. Bulg J Agricult Sci. 2018; 24(4): 660–9.
[21] Crowther JR. ELISA. Theory and Practice. NY, USA, Hamana Press, 1995. 223 p.
[22] Kúdela O, Kúdelová M, Nováková S, Glasa M. First report of Wheat streak mosaic virus in Slovakia. Disease Notes. 2008; 92(9): 1365.
[23] Saitou N, Nei M. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol. 1987; 4(4): 406-25.
[24] Tatineni S, French R. The C-terminus of Wheat streak mosaic virus coat protein is involved in differential infection of wheat and maize through host-specific long-distance transport. Mol Plant Microbe Interact. 2014;27(2):150-62.
[25] Prendeville HR, Tenhumberg B, Pilson D. Effects of virus on plant fecundity and population dynamics. New Phytol. 2014;202(4):1346-56.
[26] Tatineni S, Van Winkle DH, French R. The N-terminal region of wheat streak mosaic virus coat protein is a host- and strain-specific long-distance transport factor. J Virol. 2011;85(4):1718-31.