Morphological and molecular identification and determination of host status of Cuscuta campestris Yunck. in Thrace Region of Türkiye

Year 2024, Volume: 29 Issue: 3, 755 - 768

Bahadır Şin , Lerzan Öztürk , Zeliha Orhan Özalp , İzzet Kadıoğlu

https://doi.org/10.37908/mkutbd.1483105

Abstract

Field dodder (Cuscuta campestris Yunck.) is a weed species that parasitizes many cultivated plants and has been reported in 40 provinces in Türkiye. Despite being found on so many plants, cases of parasitism in the Poaceae family are limited worldwide and there is no evidence in Türkiye. In this study, weed parasitism was observed in monocot plants of the Poaceae family such as Setaria viridis, Sorghum halepense, Alopecurus myosuroides, Avena fatua, Avena sterilis, Eleusine indica, Echinochloa crus-galli, Bromus tectorum, Hordeum murinum, Elymus repens, Lolium perenne, Secale cereale and Triticum aestivum growing in Thrace Region in Northwestern part of Türkiye. According to morphological identification parameters, the parasitic weed was identified as C. campestris. C. campestris was observed to cause high damage to Echinochloa crus-galli and Sorghum halepense weed species. A molecular study was conducted to identify the weed on a molecular basis and analyze its molecular phylogeny. For this purpose, DNA was extracted, amplified with specific primers, sequenced and subjected to GenBank sequence comparison using BLAST. In BLAST, the local population showed higher similarity (99.13%) with other C. campestris accessions (KJ400050 and EU883527) and clustered in the closest class with the same species in the Maximum Likelihood tree generated using Mega 7 software.

Keywords

Field dodder, molecular identification, host plants, distribution, Türkiye

Thanks

The authors thank Assoc. Prof. Tuğba Gürkök for her support in generating Maximum likelihood tree.

Türkiye’nin Trakya bölgesinde Cuscuta campestris Yunck.’in morfolojik ve moleküler tanımlaması ve konukçu dizininin belirlenmesi

Abstract

Tarla küskütü (Cuscuta campestris Yunck.) birçok kültür bitkisinde parazit olan bir yabancı ot türüdür ve Türkiye’de 40 ilde rapor edilmiştir. Bu kadar çok bitkide bulunmasına rağmen Poaceae familyasında parazitizm vakaları dünya çapında sınırlı olup, Türkiye'de de herhangi bir kanıt bulunmamaktadır. Türkiye'nin kuzeybatısındaki Trakya bölgesinde yetişen Setaria viridis, Sorghum halepense, Alopecurus myosuroides, Avena fatua, Avena sterilis, Eleusine indica, Echinochloa crus-galli, Bromus tectorum, Hordeum murinum, Elymus repens, Lolium perenne, Secale cereale ve Triticum aestivum dahil olmak üzere Poaceae familyasındaki monokotiledon bitkilerinde küskütün parazit olduğu gözlemlenmiştir. Morfolojik tanımlama parametrelerine göre parazitik olan yabancı ot C. campestris olarak tanımlanmıştır. C. campestris’in Echinochloa crus-galli ve Sorghum halepense yabancı ot türlerinde yüksek oranda zarar meydana getirdiği gözlenmiştir. Yabancı otun moleküler bazda tanımlanması ve moleküler filogenisinin analiz edilmesi amacıyla moleküler çalışma yürütülmüştür. Bu amaçla küsküt DNA'sı ekstrakte edilmiş, spesifik primerlerle amplifiye edilmiş, sekanslans yapılmış ve BLAST kullanılarak GenBank sekans karşılaştırmasına tabi tutulmuştur. Blastn’da yerel popülasyon, diğer C. campestris aksesyonları (KJ400050 ve EU883527) ile daha yüksek benzerlik (%99.13) göstermiş ve Mega 7 yazılımı kullanılarak oluşturulan Maksimum Likelihood ağacında aynı türlerle en yakın sınıfta kümelenmiştir.

Keywords

Tarla küskütü, moleküler teşhis, konukçu bitkiler, yaygınlık, Türkiye

Ethical Statement

yok

Supporting Institution

yok

References

• Abutarbush, S.M. (2013). Alfalfa dodder (Cuscuta campestris) toxicity in horses: Clinical, haematological and serum biochemical findings. Veterinary Record, 173, 95. https://doi.org/doi: 10.1136/vr.101635
• Anonymous (2023a). Turkish statistic institute. Grapevine, stone and pome fruits, vegetables and sunflower production area statistics. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?kn=92&locale=tr
• Anonymous (2023b). Meteoroloji genel müdürlüğü. https://www.mgm.gov.tr/
• Anonymous (2024). National library of Medicine. https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastn&BLAST_SPEC=GeoBlast&PAGE_TYPE=BlastSearch
• Arıtuluk, Z.C., Ezer, N., & Akaydın, G. (2014). Flora of Tefenni district (Burdur/Turkey). Biological Diversity and Conservation, 7 (3), 146-166. https://dergipark.org.tr/tr/pub/biodicon/issue/55880/765587
• Baldwin, B.G., Sanderson, M.J., Porter, J.M., Wojciechowski, M.F., Campbell, C.S., & Donoghue, M.J. (1995). The ITS region of nuclear ribosomal DNA: a valuable source of evidence on angiosperm phylogeny. Annals of the Missouri Botanical Garden, 82, 247-277. https://doi.org/10.2307/2399880
• Baráth, K. (2021). Effect of species-environment on host preference of Cuscuta campestris. Plant Ecology, 222, 1023-1032. https://doi.org/10.1007/s11258-021-01158-w
• Bora, T., & Karaca, İ. (1970). Kültür bitkilerinde hastalığın ve zararın ölçülmesi. Ege Üniversitesi Yardımcı Ders Kitabı, Yayın No: 167, E.Ü. Mat., Bornova-İzmir, 42 s.
• Christenhusz, M., & Byng, J. (2016). The number of known plant species in the world and its annual increase. Phytotaxa, 261, 201-217. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.261.3.1
• Ciğer, Ü., Kadıoğlu, İ., & Yanar, Y. (2013). Tokat ili şeker pancarı ekim alanlarındaki küsküt (Cuscuta campestris Yunck.) üzerinde görülen fungal etmenlerin belirlenmesi. Türkiye İstilacı Bitkiler Kataloğu. Ankara: T.C. Gıda, Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı Yayını, 532 s.
• Davis, P.H. (ed.) (1982). Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Edinburgh University Press, Edinburgh, 7.
• Dawson, J.H. (1984). Control of Cuscuta in alfalfa. In: Proceedings of the 3rd International Symposium on Parasitic Weeds. pp. 188-199.
• Dawson, J.H., Musselman, L.J., Wolswinkel, P., & Dorr, I. (1994). Biology and control of Cuscuta. RevWeed Sci, 6, 265-317. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/19942309905
• Dechassa, N., & Regassa, B. (2021). Current status, economic importance and management of dodders (Cuscuta sSpp) of iımportant crops. Advances in Life Science and Technology, 87, 16-21. https://doi.org/10.7176/ALST/87-04
• Emberger, L. (1960). Les Vegetaux vasculaire. Massın et Cie editeurs, Paris-VI, 11 (2), 1539.
• Garcia, M.A., Costea, M., Kuzmina, M., & Stefanović, S. (2014). Phylogeny, character evolution, and biogeography of Cuscuta (dodders; Convolvulaceae) inferred from coding plastid and nuclear sequences. American Journal of Botany, 101 (4), 670-690. https://doi.org/doi: 10.3732/ajb.1300449 .
• Haidar, M.A., Orr, G.L., & Westra, P. (1997). Effects of light and mechanical stimulation on coiling and prehaustoria formation in Cuscuta spp. Weed Resources, 37, 219-228.
• Holm, L., Doll, J., Holm, E., Pancho, J., & Herberger, J. (1997). World weeds: Natural histories and distribution. John Wiley and Sons Inc: 1129 pp.
• Jones, R.A.C. (2018). Plant and insect viruses in managed and natural environments: Novel and neglected transmission pathways. Advances in Virus Research, 149-187. https://doi.org/doi:10.1016/bs.aivir.2018.02.006
• Kadıoğlu, I. (1992). Küsküt (Cuscuta spp.) ve mücadelesi. Herboloji Haberleri Ç. Ü., Ziraat Fak., Bitki Koruma Bölümü, 3 (5), 1-11.
• Kaya, H., & Üremiş, İ. (2019). Determination of weed species, their frequencies and densities in onion fields in Hatay province. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 24 (1), 21-30. https:// openaccess.mku.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/20.500.12483/3157/Kaya-Hikmet-2019.pdf? sequence =1& isAllowed=y
• Kaya, İ., Nemli, Y., & Demir, İ. (2018). Türkiye’de tarım ve tarım dışı alanlarda görülen küsküt türlerinin (Cuscuta spp.) taksonomik özellikleri, dağılışları ve konukçuları. Turkish Journal of Weed Science, 21 (1), 1-7. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tjws/issue/42558/512833
• Lefort, F., & Douglas, G.C. (1999). An efficient micro-method of DNA isolation from mature leaves of four hardwood tree species Acer, Fraxinus, Prunus and Quercus. Annals of Forest Science, 56 (3), 259-263. https://hal.science/hal-00883270/document
• Mishra, J.S., Moorthy, B.T.S., & Manish, B. (2005). Efficacy of herbicides against field dodder (Cuscuta campestris) in lentil, chickpea and linseed. Indian Journal of Weed Science, 37 (3/4), 220-224. https://www.isws.org.in/IJWSn/File/2005_37_Issue-3&4_220-224.pdf
• Mumcu, Ü., & Korkmaz, H. (2018). Ethnobotanical uses of alien and native plant species of Yeşilırmak Delta. Acta Biologica Turcica, 31 (3), 102-113. https://dergipark.org.tr/en/pub/actabiotr/issue/38849/452908
• Nemli, Y., & Ongen, N. (1982). Türkiye'nin Trakya Bölgesi küsküt türleri (Cuscuta spp.) üzerinde taksonomik araştırmalar. Doğa Bilim Dergisi: Vet. Hayvancılık/Tarım Orman, 6 (3), 147-154.
• Nemli, Y., Kaya, I., & Tamer, Ş.R. (2015). Cuscuta campestris. Türkiye İstilacı Bitkiler Kataloğu, 271-282, Ankara Türkiye.
• Neyland, R. (2001). A. phylogeny inferred from large ribosomal subunit (26S) rDNA sequences suggests that Cuscuta is a derived member of Convolvulaceae. Brittonia 53, 108-115. https://doi.org/10.1007/BF02805402
• Nwokocha, M.I., & Aigbokhan, E.I. (2013). Host range and preference of Cuscuta campestris (Yunck.) among common weeds in Benin City, Nigeria. Nigerian Journal of Botany, 26, 183-205. www.researchgate.net/publication/280876289
• Özkil, M., Torun, H., Eymirli, S., Üremiş, İ., & Tursun, N. (2019). Determination of weed frequencies and densities in sunflower (Helianthus annuus L.) fields in Adana province. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 24 (2), 87-96. https://www.researchgate.net/publication/336085854
• Parker, C., & Riches, C.R. (1993). Parasitic weeds of the world: Biology and control. CAB International, Wallingford. 332pp.
• Qasem, J.R. (2008). Dodder (Cuscuta spp.) occurrence and natural hosts in Jordan. Korean Journal of Weed Science, 28 (4), 343-359. https://www.researchgate.net/publication/273446660_8
• Satıl, F., Tümen, G., & Selvi, S. (2017). Ethnobotanical features of parasitic plants distributed in Balıkesir/Turkey. Biyolojik Çeşitlilik ve Koruma, 10 (3), 7-11. https://dergipark.org.tr/tr/pub/biodicon/issue/55729/762124 .
• Sırrı, M., Özaslan, C., & Fidan, M. (2020). Parasitic weed species and their hosts in Siirt province of Turkey. ISPEC Journal of Agricultural Sciences 4 (4), 808-822. https://doi.org/10.46291/ISPECJASvol4iss4pp806-820
• Sokat, Y. (2019) Denizli ve Manisa illeri kekik (Origanum onites) fideliklerinde bulunan yabancı ot türleri, yoğunlukları ve rastlanma sıklıkları. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 6 (4), 808-813. https://doi.org/DOI: 10.30910/turkjans.633605 .
• Söker, A., Koyuncu, O., Yaylacı, Ö., & Tokur, S. (2012) Eskişehir ve çevresindeki bazı tarım alanlarındaki tarla yabancı otlarının florası. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 13 (1), 109-127. https://ofd.artvin.edu.tr/tr/download/article-file/25780
• Şin, B., Öztürk, L., Sivri, N., Avcı, G.G., & Kadıoğlu, İ. (2020). Weed hosts of field dodder (Cuscuta campestris Yunck.) in Northwestern Marmara Region of Turkey. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 30 (1), 80-86. https://doi.org/DOI: 10.18615/anadolu.727224 .
• TUIK. (2014). Türkiye İstatistik Kurumu, İstatistik Veri Portalı. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?locale=tr
• Türkmen, N., & Düzenli, A. (1998). The flora of Dörtyol and Erzin district of Hatay province in Turkey. Turkish Journal of Botany, 22 (2), 7. https://journals.tubitak.gov.tr/botany/vol22/iss2/7
• Üstüner, T. (2024). Bakla (Vicia faba L.) yetiştiriciliğinde tarla küskütü (Cuscuta campestris Yuncker) ile mücadele yöntemlerinin araştırılması. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 29 (1), 108-119. https://doi.org/10.37908/mkutbd.1339568 .
• Yuncker, T.G. (1932). The genus Cuscuta. Memoirs of the Torrey Botanical Club, 18, 113-331.
• Zare, G., & Dönmez, A. (2020). Cuscuta campestris Yunck. morphology, anatomy and traditional use in Turkey. Hacettepe University Journal of the Faculty of Pharmacy, 40 (1), 1-10. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/1151385