Detection of the Mi-1.2 gene for resistance to root-knot-nematode (Meloidogyne javanica (Treub, 1885) Chitwood) in tomato by SCAR marker, Mi23

Abstract

Root-knot nematodes have wide range of host plants and cause important yield looses in many crop plants. The resistance gene Mi was introduced to the cultivated tomatoes from wild tomato species Solanum peruvianum in 1940. The gene confers resistance to Meloidogyne arenaria (Neal, 1889) Chitwood, Meloidogyne incognita (Kofoid & White, 1919) Chitwood and Meloidogyne javanica (Treub, 1885) Chitwood. Present study was carried out in Plant Protection Research Institute of Adana in 2010. In the study tomato plants were inoculated by M. javanica (1000 larva per plant) and resistance features of the genotypes were screened by classical method. Furthermore those tomato genotypes were screened for their resistance as susceptible, homozygot or heterozygote resistant by using REX-F1-REX-R2 and Mi23F-Mi23R specific primers According to the classical tests results the root-gall index values were determined as lower than 2 in resistant plants and higher than 2 in susceptible ones. Reproduction factors were observed 0 and more than1 in resistant and susceptible plants respectively. The data showed a clear correlation between classical screening and the used of DNA markers. It was concluded that those markers could be used in marker assisted selection for M. javanica resistance breeding.

Keywords

• Tomato
• resistant
• Mi gene
• root-knot nematodes

Domateste Kök ur nematodu (Meloidogyne javanica (Treub, 1885) Chitwood)’na dayanıklılık sağlayan Mi-1.2 geninin Mi23 SCAR markırı ile belirlenmesi

Öz

Kök-ur nematodları çok geniş bir konukçu dizisine sahiptir ve ekonomik öneme sahip birçok bitki türünde önemli ürün kayıplarına neden olmaktadır. Domateste Kök-ur nematotlarına karşı dayanıklılığı sağlayan Mi geni, 1940’lı yıllarda bir yabani domates türü olan Solanum peruvianum L.’dan kültür domatesine aktarılmıştır. Bu gen Meloidogyne arenaria (Neal, 1889) Chitwood, Meloidogyne incognita (Kofoid & White, 1919) Chitwood ve Meloidogyne javanica (Treub,1885) Chitwood’ya karşı dayanıklılık sağlamaktadır. Bu çalışma 2010 yılında Adana Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsü’nde yürütülmüştür. Bu çalışmada, domates fideleri 1000 larva /bitki olacak şekilde M. javanica ile infekte edilip genotiplerin dayanıklılık özelliği klasik testleme yöntemi ile belirlenmiştir. Ayrıca aynı domates hatlarının REX1-F1-REX-R2 ve Mi23F-Mi23R moleküler markırları kullanılarak hassas, heterozigot ve homozigot dayanıklı oldukları belirlenmiştir. Klasik olarak yapılan testleme sonuçlarına göre köklerdeki urlanma oranı dayanıklı bitkilerde 0-2, duyarlı bitkilerde ise 2’ den büyük olarak tespit edilmiştir. Üreme oranları ise dayanıklı bitkilerde 0, duyarlı bitkilerde 1’den büyük olarak bulunmuştur. Klasik ve moleküler yöntemlerle yapılan testleme sonuçlarından elde edilen bulgular parelellik göstermiştir. Sözü edilen DNA markırlarının M. javanica’ya dayanıklı çeşit geliştirme çalışmalarında güvenilir bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Domates
• dayanıklılık
• Mi geni
• Kök-ur nematodları

Kaynakça

1. Boerma, H. R. & R. S. Hussey, 1992. Breeding plants for resistance to nematodes. Journal of Nematology, 24 (2): 242-252.
2. Cook, R. & K. Evans, 1987. Resistance and Tolerance. In: Kerry, B.R., Brown, R. H., (ed). Principles and Practice of Nematode Control in Crop. Academic Press, Australia, 179-220 pp.
3. Devran, Z. & İ. H. Elekçioğlu, 2004. The screening of F2 plants for the root-knot nematode resistance gene, Mi by PCR in tomato. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 28: 253-257
4. Elekcioğlu, İ. H & N. Uygun, 1994. Occurrence and distribution of plant parasitic nematodes in cash crop in Eastern Mediterranean region of Türkiye. In: Proceedings of 9th Congress of the Mediterranean Phytopathological Union, Kuşadası-Aydın-Türkiye, pp. 409-410.
5. Elekcioğlu, İ. H., B. Ohnesorge, G. Lung & N. Uygun, 1994. Plant parasitic nematodes in the Mediterranean region of Turkey. Nematologia Mediterranea, 22: 59-63.
6. Hartman, K. M & J. N. Sasser, 1985. Identification of Meloidogyne Species on the Basis of Different Host Test and Perineal Pattern Morphoplogy. In: K. R. Barker, C. C.
7. Carter, J. N. Sasser, (eds). An Advanced Treatise on Meloidogyne, Vol. 2. Methodology. Raleigh: North Carolina State University Graphics, 69-77.
8. Haymes, K. M., 1996. Mini-prep method suitable for a plant breeding program. Plant Molecular Biology Reporter, 14 (3): 280-284.

9. Hooper, D. J., 1986. Extraction of Free Living Stages from Soil. In: Southey, J. F. (ed). Laboratory Methods for Work with Plant Soil Nematodes. Her Majesty’s Stationary Office, London: 5-30.
10. Kaşkavalcı, G. & C. Oncüer, 1999. Investigations on the distribution and economic importance of Meloidogyne Goeldi, 1887 (Tylenchida: Meloidogynidae) species found in the major areas of hot climate vegetables in Aydin province. Türkiye Entomoloji Dergisi, 23 (2): 149-160.
11. Lopez-Perez, J. A., M. L. Strange, I. Kaloshian & A. T. Ploeg, 2006. Differential responce of Mi gene resistant tomato rootstocks to root-knot nematodes (Meloidogyne incognita). Crop Protection, 25: 382-388.
12. Mennan, S. & O. Ecevit, 1996. Bafra ve Çarşamba ovaları yazlık sebze ekim alanlarındaki Kök-ur nematodları (Meloidogyne spp)’nın biyolojisi, yayılışı ve bulaşıklık oranları üzerine araştırmalar. Türkiye III. Entomoloji Kongresi Bildirileri, 700-705 s.
13. Messequer, R., M. Ganal, M. C. De Vicente, N. D. Young, H. Bolkan & S. D. Tanksley, 1991. High resolution RFLP map around the root knot nematode resistance gene (Mi) in tomato. Theoretical and Applied Genetics, 82: 529-536.
14. Milligan, S. B., J. Bodeau, J. Yaghoobi, I. Kaloshian, P. Zabel & V.M. Williamson, 1998. The root knot nematode resistance gene Mi from tomato is a member of the leucine zipper, nucleotide binding, leucine-rich repeat family of plant genes. The Plant Cell, 10: 1307-1319.
15. Netscher, C. & R. A. Sikora, 1990. Nematode Parasites on Vegetables. In: Plant Parasitic Nematodes in Suptropical and Tropical Agriculture. (Eds.: M. Luc, R. A. Sikora and J. Bridge). CAB International, 231-283 pp.
16. Özarslandan, A. & İ. H. Elekcioğlu, 2010. Türkiye’nin farklı alanlarından alınan Kök-Ur nematodu türlerinin (Meloidogyne spp.) (Nemata: Meloidogynidae) moleküler ve morfolojik tanıma ile belirlenmesi. Türkiye Entomoloji Dergisi, 34 (3): 323-335.
17. Seah, S., A. C. Telleen, & V. M. Williamson, 2007. Introgressed and endogenous Mi-1 gene clusters in tomato differ by complex rearrangements in flanking sequences and show sequence exchange and diversifying selection among homologues. Theoretical and Applied Genetics, 114: 1289-1302.
18. Smith, P. G., 1944. Embryo culture of a tomato species hybrid. Proceedings of the American Society for Horticultural Science, 44: 413-416.
19. Söğüt, M. A. & İ. H. Elekcioğlu, 2000. Akdeniz Bölgesi’nde sebze alanlarında bulunan Meloidogyne Goeldi, 1892 (Nemata: Heteroderidae) türlerinin ırklarının belirlenmesi. Türkiye Entomoloji Dergisi, 24 (1): 33-40.
20. Williamson, V. M., J-Y. Ho, F. F. Wu, N. Miller & I. Kaloshian, 1994. A PCR-based marker tightly linked to the nematode resistance gene, Mi, in tomato. Theoretical and Applied Genetics, 87: 757-763.
21. Yaghoobi, J., I. Kaloshian, Y. Wen & V. M. Williamson. 1995. Mapping a new nematode resistance locus in Lycopersicon peruvianum. Theoretical and Applied Genetics, 91: 457-464.