Determination of Streptomyces species causing common scab disease on potato in Niğde Province

Abstract

Aims: Potato is highly cultivated in Nigde province of Turkey with a total production area of 238,000 decares. Pests and diseases are the key biotic factors that causes huge annual yield losses in potato crop. Among the diseases, potato common scab caused by a soil-borne pathogen (Streptomyces species) results in enormous yield loss. The aim of this study is to determine Streptomyces species causing common scab disease on potato in Nigde province and molecular characterization of Streptomyces isolates.

Methods and Results: Symptomatic potato tubers infected with common scabies were collected from potato growing areas of Nigde. Bacterial isolations were done from those symptomatic tubers and a total of 28 bacterial isolates were selected for further analysis. Morphological identification and pathogenicity tests were performed using potato discs. The obtained pathogenic isolates were identified by 16SrRNA primers.

Conclusions: In this study, the incidence of potato common scab in potato production areas of Niğde province was determined. The isolates that can cause severe diseases were identified as Streptomyces scabiei by both morphological and molecular techniques.

Significance and Impact of the Study: This study is the first molecular identification of causal agents of potato common scab in Niğde province. Moreover, it is very important to know the main cause i.e., Streptomyces scabiei of this disease to avoid yield losses of potato crop. Hence, detailed analysis are still under process for Streptomyces species. In addition, these findings provide significant information for further studies of potato common scab disease.

Keywords

• Potato
• Streptomyces spp.
• common scab
• PCR
• 16SrRNA
• dendrogram

Niğde ilinde yetiştirilen patateslerdeki adi uyuz hastalık etmeni Streptomyces türlerinin belirlenmesi

Öz

Amaç: Patates yetiştiriciliğinde ekim alanı en geniş olan ilimiz, 238 bin dekar ile Niğde’dir. Patates yetiştirilen alanlarda ürün kayıplarına neden olan etmenlerin en başında hastalık ve zararlılar gelmektedir. Bu hastalıklardan en önemlilerinden bir tanesi toprak kökenli bir patojen olan Streptomyces türlerinin neden olduğu Patates Adi Uyuz hastalığıdır. Bu çalışmada, patates üretiminin oldukça yoğun bir şekilde yapıldığı Niğde ilinde patates yetiştiriciliği yapılan bölgelerde patateste adi uyuz hastalığına neden olan Streptomyces türlerinin izolasyonu, moleküler olarak tanılanması ve izolatlar arası nükleotid varyasyonunun belirlenmesi amaçlanmıştır.

Yöntem ve Bulgular: Niğde ilinde patates yetiştiriciliğinin yoğun olarak yapıldığı bölgelerde yapılan surveylerde adi uyuz hastalık simptomu gösteren şüpheli yumru örnekleri toplanmıştır. Toplanan yumrulardan bakteri izolasyonları yapılmış ve toplam 28 adet izolat elde edilmiştir. Elde edilen izolatlar morfolojik olarak tanılanmıştır. Ardından patates diskleri ile patojenisite testi yapılmıştır. Patojen olduğu belirlenen izolatların cins düzeyinde tanısı için 16SrRNA genel primerleri kullanılarak moleküler olarak tanılanmıştır.

Genel Yorum: Yapılan bu çalışmada Niğde ilinde patates üretim alanlarında Patates Adi Uyuz hastalığının varlığı yapılan arazi çalışmaları ile tespit edilmiştir. Elde edilen izolatların morfolojik ve moleküler tanılaması yapılmış ve şiddetli bir şekilde hastalığa neden olan izolatlar, Streptomyces scabies olarak tanılanmıştır.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Yapılan bu çalışma patates adi uyuz hastalığının Niğde ili patates arazilerinde varlığının moleküler yöntemlerle belirlenmesi açısından bir ilk niteliği taşımaktadır. Hastalıkla mücadelede hastalığa neden olan Streptomyces türlerinin bilinmesi oldukça önem arz etmektedir. Yapılan bu çalışma ile Niğde ili patates arazilerinde patates adi uyuz hastalığı tespit edilmiş olup tür düzeyinde çalışmalar hala devam etmektedir. Ayrıca bu çalışmanın yapılacak olan sonraki çalışmalara temel olacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Patates
• Streptomyces spp.
• adi uyuz
• PCR
• 16SrRNA
• dendrogram.

References

1. Anderson AS, Wellington EMH (2001)The taxonomy of Streptomyces and related genera. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiolog 51: 797-814.
2. Bremer H (1948) Türkiye Fitopatolojisi I-II, Güney Matbaacılık ve Gaz., Ankara.
3. Dees MW, Sletten A, Hermansen, A, (2013) Isolation and characterization of Streptomyces species from potato common scab lesions in Norway. Plant pathology 62(1), 217-225. FAO (Food and Agricultural Organization), www.faostat.com.
4. Fyans JK, Bown L, Bignell DR (2016) Isolation and characterization of plant-pathogenic Streptomyces species associated with common scab-infected potato tubers in Newfoundland. Phytopathology 106(2), 123-131.
5. Gudmestad NC, Secor GA (2007) Zebra chip: a new disease of potato. Nebraska Potato Eyes 19, 1-4.
6. Henao L, Guevara M, Restrepo S, Husserl J (2021) Genotypic and phenotypic characterization of Streptomyces species associated with potato crops in the central part of Colombia. Plant Pathology.
7. Han JS, Cheng JH, Yoon TM, Song J, Rajkarnikar A, Kim WG, Yoo ID, Yang YY, Suh JW (2005) Biological control agent of cammon scab disease by antagonistic strain Bacillus sp. Sunhua. Journal of Applied Microbiology 99, 213-221.
8. Karagöz K (2013) Erzurum İli Patates Tarlalarından İzole Edilen Bitki Patojeni Streptomyces Türlerinin Tanısı ve Karakterizasyonu. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma ABD, 116 s.

9. Karahan A (2006) Orta Anadolu Bölgesi’nde patateslerde zararlı Streptomyces türlerinin tespiti ve önemli patates çeşitlerinin yaygın olan türe karsı reaksiyonlarının belirlenmesi. Doktora Tezi, Ankara üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma ABD, 91 s.
10. Kaya S, Gündoğdu M (1972) Ege Bölgesinde patates uyuzu (Streptomyces scabies Waksman and Henrici) hastalığı üzerinde ön çalışmalar. Zirai Müc. Aras. Yıl.
11. Lambert DH, Loria R (1989) Streptomyces scabiei sp. nov., nom. Rev. International Journal of Systematic Bacteriology 39, 387-392.
12. Leiminger J, Frank M, Wenk C, Poschenrieder G, Kellermann A, Schwarzfischer A (2013) Distribution and characterization of Streptomyces species causing potato common scab in Germany. Plant Pathology 62(3), 611-623.
13. Lerat S, Simao-Beaunoir AM, Beaulieu C, (2009) Genetic and physiological determinants of Streptomyces scabies pathogenicity. Molecular Plant Pathology 10, 579–85.
14. Loria R, Bukhalid RA, Fry BA, King RR (1997) Plant pathogenicity in the genus Streptomyces. Plant Dis. 81, 836-846. Mohanraj G, Sekar T (2013) Isolation and screening of actinomycetes from marine sediments for their potential to produce antimicrobials. Int. J. Life Sc. Bt and Pharm. Res. 2(3), 115-126.
15. Pridham TG, Gottlieb D, (1948) The utilization of carbon compounds by some Actinomycetales as an aid for species determination. J. Bacteriol. 56, 107-114.
16. Saygılı H, Şahin F, Aysan Y (2008) Bitki Bakteri Hastalıkları, Meta Basım Matbaacılık Hizmetleri, 317 s., İstanbul.
17. Stead D, Wale S (2004) Non-water control measures for potato common scab. British Potato Council 5-50.
18. Shirling EB, Gottlieb D (1966) Methods for characterization of Streptomyces Species. Int. J. Syst. Bacteriol 16, 313-340.
19. TÜİK, Bitkisel üretim istatistikleri, www.tuik.gov.tr.
20. Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A, Kumar S (2013) MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular biology and evolution 30(12), 2725-2729.
21. Wanner LA (2006) A survey of genetic variation in Streptomyces isolates causing cammon scab in the United States. Plant Disease 96, 1363-1371.