Progress in Plant Protection

Development of reverse-transcription loop-mediated isothermal amplification assay (RT-LAMP) for the detection of Barley yellow mosaic virus
Opracowanie metody odwrotnej transkrypcji i izotermalnej amplifikacji DNA z zastosowaniem starterów zapętlających (RT-LAMP) do wykrywania wirusa żółtej mozaiki jęczmienia  (Barley yellow mosaic virus)

Natasza Borodynko, e-mail: n.borodynko@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin-PIB, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska

Małgorzata Jeżewska, e-mail: m.jezewska@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin-PIB, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań, Polska
Streszczenie

Barley yellow mosaic virus (BaYMV) is the causal agent of a dangerous disease of winter barley, identified in Poland for the first time in 2008. It is transmitted by a root-inhabiting fungal-like plasmodiophorid Polymyxa graminis Led, and thus the disease is called “soil-borne”. Taking into account the way of transmission of the pathogen, the only method of protection of winter barley crops against this pathogen is breeding and cultivation of resistant/tolerant cultivars. The objective of investigations presented in this paper was to develop an improved efficient diagnostic molecular method for precise detection of BaYMV in assessed materials. For the first time a reverse-transcription loop-mediated isothermal amplification assay (RT-LAMP) was chosen and adopted for improved diagnostics of BaYMV. The specific RT-LAMP primers for BaYMV detection were designed based on the coat protein gene. RT-LAMP assay is inexpensive and easy to perform, so it may be used for the rapid and specific diagnosis of BaYMV.

 

Wirus żółtej mozaiki jęczmienia (Barley yellow mosaic virus, BaYMV) jest sprawcą niebezpiecznej choroby jęczmienia ozimego. W Polsce po raz pierwszy został zidentyfikowany w 2008 roku. BaYMV jest przenoszony przez pierwotniaka glebowego Polymyxa graminis Led. i dlatego wiroza określana jest jako „odglebowa”, a jedynym sposobem jej zwalczania pozostaje hodowla i uprawa odmian odpornych/tolerancyjnych. Celem badań było opracowanie bardziej czułych, molekularnych metod diagnostycznych, pozwalających na precyzyjną ocenę porażeń roślin przez wirus. Po raz pierwszy zaadaptowano molekularną technikę odwrotnej transkrypcji i izotermicznej amplifikacji DNA z zastosowaniem starterów zapętlających (RT-LAMP – reverse-transcription loop-mediated isothermal amplification assay) i wykazano możliwość jej wykorzystania w diagnostyce BaYMV. Specyficzne startery zaprojektowano w oparciu o sekwencję nukleotydów genu kodującego białko płaszcza. RT-LAMP ze względu na niskie koszty wykonania, jak i szybkość reakcji może być wykorzystywany do szybkiej i specyficznej diagnostyki wirusa.

Słowa kluczowe
Barley yellow mosaic virus; winter barley; diagnostics; RT-LAMP;  wirus żółtej mozaiki jęczmienia; jęczmień ozimy; diagnostyka
Referencje

Adams M.J. 1991. The distribution of barley yellow mosaic virus (BaYMV) and barley mild mosaic virus (BaMMV) in UK winter barley samples, 1987–1990. Plant Pathology 40: 5358.

Adams M.J., Jones P., Swaby A.G. 1987. The effect of cultivar used as host for Polymyxa graminis on the multiplication and transmission of barley yellow mosaic virus (BaYMV). Annals of Applied Biology 110: 321327.

Adams M.J., Swaby A.G., Jones P. 1988. Confirmation of the transmission of barley yellow mosaic virus (BaYMV) by the fungus Polymyxa graminis. Annals of Applied Biology 112: 133141.

Berger P.H., Adams M.J., Barnett O.W., Brunt A.A., Hammond J., Hill J.H., Jordan R.L., Kashiwazaki S., Rybicki E., Spence N., Stenger D.C., Ohki S.T., Uyeda L., van Zaayen A., Valkonen J., Vetten H. 2005. Family Potyviridae. p. 819–841. In: “Virus Taxonomy. Eighth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses” (C.M. Fauquet, M.A. Mayo, J. Maniloff, U. Desselberger, L.A. Ball, eds.). Elsevier Academic Press, San Diego, CA, 1259 pp.

Chen J., Shi N., Cheng Y., Diao A., Chen J., Wilson T.M.A., Antoniw J.F., Adams M.J. 1999. Molecular analysis of barley yellow mosaic virus isolates from China. Virus Research 64: 1321.

Hasiów-Jaroszewska B., Borodynko N. 2013. Detection of Pepino mosaic virus isolates from tomato by one-step reverse transcription loop-mediated isothermal amplification. Archives of Virology 158 (10): 21532156.

Hill S.A., Jones D.E., Popple S.C., Cook R.J. 1988. The resistance of winter barley cultivars to Barley yellow mosaic virus. Annals of Applied Biology 112: 7475.

Hill S.A., Walpole B.J. 1989. National and local spread of barley yellow mosaic virus in the United Kingdom. Bulletin OEPP/EPPO Bulletin 19: 555–562.

Huth W., Lessemann D.E., Paul H.L. 1984. Barley yellow mosaic virus: purification, electron microscopy, serology, and other properties of two types of the virus. Journal of Phytopathology 111: 37–54.

Jeżewska M. 2013. Wpływ warunków pogodowych na występowanie wirusa żółtej mozaiki jęczmienia (Barley yellow mosaic virus, BaYMV) w Polsce oraz ocena podatności odmian jęczmienia ozimego na zakażenie. [Impact of temperature and rainfall on symptom expression of barley yellow mosaic in Poland and preliminary assessment of the reaction of winter barley cultivars to the virus]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 53 (2): 409–412.

Jeżewska M., Cajza M., Buchowska-Ruszkowska M. 2010. Monitoring i diagnostyka molekularna wirusów zbóż. s. 157–180. W: „Ograniczanie strat w plonach roślin uprawnych z zachowaniem bezpieczeństwa żywności” (D. Sosnowska, red.). Instytut Ochrony Roślin – PIB, 284 ss.

Jeżewska M., Trzmiel K. 2009. First report of Barley yellow mosaic virus infecting barley in Poland. Plant Pathology 58, p. 784.

Kühne T. 2009. Soil-borne viruses affecting cereals – Known for long but still a threat. Virus Research 141: 174–183.

Kühne T., Shi N., Proeseler G., Adams M.J., Kanyuka K. 2003. The ability of a bymovirus to overcome the rym4-mediated resistance in barley correlates with a codon change in the VPg coding region on RNA1. Journal of General Virology 84: 2853–2859.

Mumford R., Skelton A., Metcalf E., Walsh K., Boonham N. 2004. The reliable detection of Barley yellow and mild mosaic viruses using real-time PCR (TaqMan). Journal of Virology Methods 117: 153–159.

Nishigawa H., Hagiwara T., Yumoto M., Sotome T., Kato T., Natsuaki T. 2008. Molecular phylogenetic analysis of Barley yellow mosaic virus. Archives of Virology 153 (9): 1783–1786.

Peng J., Shi M., Xia Z., Huang J., Fan Z. 2012. Detection of cucumber mosaic virus isolates from banana by reverse transcription loop-mediated isothermal amplification. Archives of Virology 157: 2213–2217.

Plumb R.T., Lennon E.A., Gutteridge R.A. 1986. The effects of infection by Barley yellow mosaic virus on the yield and components of yield of barley. Plant Pathology 35: 314–318.

Vaïanopoulos C., Legreve A., Barbier A., Steyer S., Maraite H., Bragard C. 2003. Detection of Barley yellow mosaic virus and Barley mild mosaic virus by RT-PCR on resistance barley cultivars. Parasitica 59 (3–4): 67–74.

You Y., Shirako Y. 2012. Evaluation of host resistance to Barley yellow mosaic virus infection at the cellular and whole-plant levels. Plant Pathology 62: 226–232.

Zong X., Wang W., Wei H., Wang J., Chen X., Xu L., Zhu D., Tan Y., Liu Q. 2014. Rapid detection of Prunus necrotic ringspot virus using magnetic nanoparticle-assisted reverse transcription loop-mediated isothermal amplification. Journal of Virological Methods 208: 85–89.   

Progress in Plant Protection (2015) 55: 346-351
Data pierwszej publikacji on-line: 2015-05-15 12:05:53
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2015-059
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy