Serological and molecular detection of Cauliflower mosaic virus and its vectors infecting cold-season vegetables in Ankara province

Year 2020, Volume: 60 Issue: 3, 64 - 71, 30.09.2020

Ahmad Hekmat Kashtiban , Filiz Ertunç

https://doi.org/10.16955/bitkorb.694019

Abstract

Ankara province is one of the major planting area of winter vegetables (Brassicaceae), such as cauliflower, broccoli, white cabbage, red cabbage and radish. Periodic surveys were carried out in Centrum, Ayaş, Beypazarı, Nallıhan and Çubuk districts of Ankara province, which are the main winter vegetable production areas in Ankara; thus samples were collected from cabbage, broccoli, radish, and cauliflower plants between February and October 2016 and 2017. In this study, as viral diseases in winter vegetables, Cauliflower mosaic virus (CaMV) and those vectors were detected serologically by DAS-ELISA and molecular by PCR. As a result, among 271 collected plant samples tested by the DAS-ELISA method only 0.03% were positively infected with CaMV, while 15.13% of samples were found to be infected with CaMV; by PCR. Three population of Brevicoryne brassicae aphids were also collected from infected plant samples determined as infected with CaMV. Statistical analysis was made after the determination of infected plants number, then P-value was determined as 0.0001. According to the results of present research, CaMV was present in the Centrum, Ayaş, Beypazarı, Nallıhan districts and not present in Çubuk district of Ankara. This is the first report on the presence of the CaMV, a DNA virus and its vector, B. brassicae in Ankara province.

Keywords

CaMV, cold season vegetables, ELISA, PCR, Brevicoryne brassicae

Supporting Institution

Ankara Üniversitesi BAP

Project Number

17LO447009.

Thanks

The authors are grateful to Ankara University BAP Coordination for funding the Project codded 17LO447009. The authors are gratefull to Prof. Dr. Savas Korkmaz for providing positive samples of CaMV and Dr. Isil Özdemir for the identification of the vectors collected from the research area.

Ankara ili kışlık sebze üretim alanlarında Cauliflower mosaic virus’u ve vektörlerinin serolojik ve moleküler olarak tanılanması

Abstract

Ankara ilinde kışlık Brassicaceae familyasına ait sebzelerin, özellikle karnabahar, brokoli, beyaz lahana , kırmızı lahana ve turp üretimi yapılmaktadır. Örnekler, Ankara'nın başlıca kış sebzeleri üretim alanları olan Merkez, Ayaş, Beypazarı, Nallıhan ve Çubuk ilçelerinden, kırmızı ve beyaz lahana, brokoli, turp ve karnabahar bitkilerinden, 2016 ve 2017 yılı şubat-ekim ayları arasında, düzenli olarak toplanmıştır. Bu örneklerde, Karnabahar mozaik virüsü (CaMV) ve vektörleri serolojik olarak DAS-ELISA yöntemi ve moleküler olarak PCR yöntemi ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak, DAS-ELISA yöntemi ile testlenen toplam 271 bitki örneğinin %0.03 CaMV ile bulaşık saptanırken, PCR yöntemi ile örneklerin %15.13’ü CaMV ile enfekteli bulunmuştur. Ayrıca, enfekteli bitkiler üzerinden toplanan 3 Brevicoryne brassicae popülasyonunun CaMV ile bulaşık olduğu belirlenmiştir. Enfekte bitki sayısının saptanmasından sonra istatistiksel analiz yapılmış ve P değeri 0.0001 olarak belirlenmiştir. Sürvey yapılan Ankara’nın Merkez, Ayaş, Beypazarı, Nallıhan ilçelerinde CaMV’sünün mevcut olduğu ancak Çubuk ilçesinde bulunmadığı yapılan bu çalışma ile ortaya çıkarılmıştır. Bu araştırma Ankara ilinde bir DNA virüsü olan CaMV’ün ve vektörü B. brassicae’nin varlığı konusunda yapılan ilk araştırmadır.

Keywords

CaMV, kış sebzeleri, ELISA, PCR, Brevicoryne brassicae

Project Number

17LO447009.

References

• Akcura C., Şevik M. A., 2015. Samsun İli Yaprak Lahana Üretim Alanlarında Görülen Virüslerin Belirlenmesi. YYÜ, Tarım Bili,mleri Dergisi, 26(2), 196-201.
• Alan B., 2012. Doğu Akdeniz Bölgesi’nde Yetiştirilen Bazı Kışlık Sebzelerde Hastalık Yapan Virüslerin Tanılanması ve Karakterizasyonu. Çukurova Üniv. Fen Bil. Enst. Bitki Koruma Anabilim Dalı Doktora Tezi, Adana, XIV, 134 s.
• Benfey P.N., Ren L., Chua N.H., 1989. The CaMV 35S enhancercontains at least two domains which can confer differentdevelopmental and tissue-specific expression patterns. EMBOJ, 8, 2195–2202.
• Clark M.F., Adams, A.M., 1977. Characteristics of the microplate method of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. Journal of General Virology, 34, 475-483.
• DPV., Descriptions of Plant Viruses. 2012. Virus Name Index. http://www.dpvweb.net/dpv/dpvnameidx.php (Date accessed 15.11.2020).
• Erbay E., 2010. Gediz Havzası Ispanak Üretim Alanlarında Görülen Virüs Hastalıklarının Belirlenmesi Üzerine Araştırmalar. Ege Üniversitesi Fen Bil. Enst. Bitki Koruma Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Bornova-İzmir, 48 s.
• Erkan S., Gümüş M., Paylan İ. C., Duman İ., Ergün M., 2013. İzmir İli ve Çevresindeki Bazı Kışlık Sebzelerde Görülen Viral Etmenlerin Saptanması. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi , 2013, 50 (3), 311-322.
• Fujisawa I. 1990. Turnip mosaic virus strains in cruciferous crops in Japan. Jap Agri Res Quar 23, 289-293.
• Fang R. X., Nagy F., Sivasubramaniam S., Chua N.H., 1989. Multiple cis regulatory elements for maximal expression of the cauliflower mosaic virus 35S promoter in transgenic plants. Plant Cell, 1, 141–150.
• Farzadfar, S., Ahoonmanesh A., Mosahebi G.H., Pourrahim R., Golnaraghi A.R., 2007. Occurrence and distribution of Cauliflower mosaic virus on cruciferous plants in Iran. Plant Pathology Journal , 6, 22-29.
• Hull, R. 2002. Matthews‘ Plant Virology. 4th Edition, Academic Press, 1001 p.
• Khadye V. S., Sahasrabudhe A.V., 2012. Rapid Detection of Genetically Modified Organisms in Cotton Seeds by Real Time PCR. International Journal of Life Sciences and Pharma Research, Vol.1 No.4.
• Korkmaz S., Onder S., Tomitaka Y., Ohshima K., 2007. First report of Turnip mosaic virus on Brassicaceae crops in Turkey. Plant Pathology. 56, 719.
• Martiniere, A, Zarcarini A., Ducker,M. 2009. Aphid transmission of CaMV. Plant Signal Behavior, 4 (6),548-550.
• Michael F., Loverine P.T., Virginia W., 1985. Expression of genes transferred in to monocot and dicot plant cells by electroporation. Proc, Natl, Acad, Sci, USA Vol, 82, 5824-5828.
• Moreno A., De Blas C., Biurrun R., Nebreda M., Palacios I., Duque M., Fereres A., 2004. The incidence and distribution of viruses infecting lettuce, cultivated Brassica and associated natural vegetation in Spain. Annals of Applied Biology, 144 (3), 339-346.
• Nguyen H.d., Tomitaka Y., Ho Syw., Duchene S., Vetten H.j., Lesemann D. And Ohshima K. 2013. Turnip mosaic potyvirus probably first spread to Eurasian Brassica crops from wild orchids about 1000 years ago. PLoS One 8, e55336.
• Odell JT, Nagy F, Chua NH (1985) Identification of DNA sequences required for activity of the cauliflower mosaic virus35S promoter. Nature 313, 810–812.
• Prat S., Willmitzer L., Sanchez-Serrano J.J., 1989. Nuclear proteins binding to a cauliflower mosaic virus 35S truncatedpromoter. Mol, Gen, Genet, 217, 209–214.
• Raybould A.F., Maskell L.C., Edwards M.L., Cooper J.I., Gray A.J., 1999. The prevalence and spatial distribution of viruses in natural populations of Brassica oleracea. New Phytol. 141, 265-275.
• Sevik M.A. . Viruses infecting Brassica crops in the Black Sea Region of Turkey. Anais da Academia Brasileira de Ciências. 553-557.
• Somma, M., 2006. Extraction and purification of DNA. In M. Querci (Ed.), Training course on the analysis of food samples for the presence of genetically modified organisms user manual. Session 4. Luxemburg, European Communities.
• Spence N.j, Phiri N.a, Hughes S.l, Mwaniki A., Simons S., Oduor G. And Marris G.C. 2007. Economic impact of Turnip mosaic virus, Cauliflower mosaic virus and Beet mosaic virus in three Kenyan vegetables. Plant Pathology, 56, 317-323.
• Tabarestani A., Z. Shamsbakhsh M. And Safaei N. 2010. Distribution of three important aphid borne canola viruses in Golestan province. Iranian J Plant Protec Sci 41, 251-259.
• Tuzlalı H.T., Korkmaz S. 2011. Çanakkale ilinde Karnabahar mozaik virusu ( Cauliflower mosaic virus-CaMV) ‚nun serolojik ve moleküler yöntemlerle tanılanması. Türkiye 4. Bitki Koruma Kongresi, Kahramanmaraş, 28-30 Haziran 2011, 396 p.
• TUIK.,2019. Türkiye İstatistik Kurumu., 2019. Bitkisel Üretim İstatistikleri. https://biruni.tuik.gov.tr/bitkiselapp/bitkisel.zul (Date accessed 12.10.2019).
• Venables D.G., Day M.F. 1960. The Transmission of Cauliflower Mosaic Virus by Aphids. Australian Journal of Biological Sciences 14, 187 – 197.