The Survey of Some Wheat Viruses in Wheat Production Fields in Eastern Anatolia by Multiplex RT-PCR Method and the Molecular Characterization of Virus Isolates

Abstract

Doğu Anadolu Bölgesi buğday alanlarında Arpa sarı cücelik virüsleri (Barley/Cereal yellow dwarf viruses: BYDV-PAV, BYDV-MAV, BYDV-SGV, BYDV-RMV ve CYDV-RPV), Buğday çizgi mozaik virüs (Wheat streak mosaic virus, WSMV) ve Toprak kaynaklı buğday mozaik virüslerini (Soilborne wheat mosaic virus, SBWMV) belirlemek amacı ile 2012 yılında survey çalışmaları yürütülmüştür. BYDV (PAV, MAV, SGV, RMV) ve CYDV-RPV'nin varlığını araştırmak için multipleks RT-PCR yöntemi, WSMV ve SBWMV'nin varlığını araştırmak üzere RT-PCR yöntemi kullanılmıştır. Çalışma ile aynı zamanda SBWMV'nin protozoa vektörü olarak bilinen Polymixia graminis PCR yöntemi ile araştırılmıştır. Bölgede varlığı tespit edilen virüslerin kılıf protein genlerinin moleküler karakterizasyonları da gerçekleştirilmiştir. Bölgedeki buğday tarlalarından rastgele 900 adet buğday yaprak örneği ve 78 toprak örneği toplanmıştır. Toprak örneklerindeki protozoa vektörü, tuzak bitki yöntemi ile buğday bitkileri yetiştirilerek araştırılmıştır. Testlenen 900 buğday örneğinden 50'sinin BYDV-PAV (% 5.5), 44'nün BYDV-SGV (% 4.8), 4'nün CYDV-RPV (% 0.4) ve 8'inin ise WSMV (% 0.8) ile bulaşık oldukları tespit edilmiştir. Yürütülen testler sonucunda toplanan buğday yaprak örneklerinde SBWMV, toprak örneklerinde ise vektörü P. graminis tespit edilmemiştir. Tespit edilen her virüs türünden birer izolat seçilerek kılıf protein genleri karakterize edilmiştir. BYDV-PAV (Gen bankası Ulaşım No. KC900900), CYDV-RPV (Gen bankası Ulaşım No. KC900903) ve WSMV (Gen bankası Ulaşım No. KC900901) virüslerinin kılıf protein genlerinin tamamı ve BYDV-SGV (Gen bankası Ulaşım No. KC900899) virüsünün ise kılıf protein geninin bir kısmı klonlanarak üniversal primerler ile DNA dizilemeleri gerçekleştirilmiştir. BYDV-PAV Van izolatının dünyadaki 19 farklı izolatın nükleik asitleri ile % 82-% 94.2 arasında ve amino asitleri ile % 73.5-% 93 arasında değişen oranlarda benzerlik gösterdiği belirlenmiştir. CYDV-RPV Van izolatı nükleik asit düzeyinde dünya izolatları ile % 83-95.7 arasında BYDV-SGV Van izolatı % 69.1-% 98 arasında WSMV Malatya izolatı ise % 88.5-%97 arasında benzerlik gösterdikleri belirlenmiştir. Bu çalışma ile BYDV-PAV, BYDV-SGV, CYDV-RPV ve WSMV virüsleri Doğu Anadolu Bölgesi'ndeki buğday alanlarında ilk defa rapor edilmiştir.

In order to ascertain the presence of Barley/Cereal yellow dwarf viruses(BYDV-PAV, MAV, SGV, RMV and CYDV-RPV), Wheat streak mosaic virus (WSMV) and Soil borne wheat mosaic virus (SBWMV) in wheat fields a comprehensive surveys were conducted in the year 2012 in the Eastern Anatolia Region. For the presence of BYDV (PAV, MAV, SGV, and RMV), CYDV-RPV viruses multiplex RT-PCR method was implemented while for WSMV and SBWMV detection RT-PCR method were used. In the presented study Polymixia graminis, known as a protozoa vector of SBWMV, was investigated by PCR. For the molecular characterization of identified viruses isolates complete gene analysis of coat proteins were performed. A total of 900 wheat leaf samples and 78 soil samples were randomly collected from wheat fields of Eastern Anatolia. The protozoa vector P. graminis were investigated in soil samples by the method of trap plant. As a result of tests the samples were found to be infected by BYDV-PAV, BYDV-SGV, CYDV-RPV and WSMV with the number of 50 (% 5.5), 44 (% 4.8), 4 (% 0.4) and 8 (% 0.8), respectively. However, in collected wheat leaves SBWMV and its vector P. graminis were not detected in soil samples. For each identified virus species a virus isolate was selected randomly and then their coat protein genes were characterized. Complete coat protein genes of BYDV-PAV (Genbank accession no.KC900900), CYDV-RPV (Genbank accession no.KC900903) and WSMV (Genbank accession no.KC900901) viruses, and partial coat protein gene of BYDV-SGV (Genbank accession no. KC900899) were cloned and sequenced with the universal primers. BYDV-PAV Van isolates were compared with 19 isolate from the other regions in the world. The nucleotide and deduced amino acid sequences of BYDV-PAV Van isolates were showed 82 % -94.2 % and 73.5 %-93 %similarities, respectively. CYDV-RPV, BYDV-SGV Van isolates, and WSMV-Malatya isolates nucleic acid similarity with the other regions in the world was found 83%-95.7%, 69.1%-98%, and 69.1%-98 %, respectively. In presented study, BYDV-PAV, BYDV-SGV, CYDV-RPV and WSMV viruses have been reported for the first time in wheat fields from Eastern Anatolia.