Analysis of mycobiome in damaged potato (Solanum tuberosum L.) leaves by using metagenomic approaches | Анализ микобиоты в пораженных листьях картофеля (Solanum tuberosum L.) с использованием метагеномных подходов

Analysis of mycobiome in damaged potato (Solanum tuberosum L.) leaves by using metagenomic approaches | Анализ микобиоты в пораженных листьях картофеля (Solanum tuberosum L.) с использованием метагеномных подходов

2019

Kichko, A.A. | Aksenova, T.S. | Shapkin, V.M. | Zverev, A.O., All-Russia Research and Development Inst. of Agricultural Microbiology, St. Petersburg

English. The problem of potato diseases caused by fungi and fungi-like organisms is relevant for all regions of the world cultivating this crop. The purpose of this study was to use metagenomic approaches to analyze the total fungal and fungi-like community in potato leaves that have morphological markers of damage by pathogens of the genus Alternaria and Phytophthora which are the causative agents of early blight and late blight. For fungal and fungi-like communities analysis, DNA samples was extracted from leaves of potato (Solanum tuberosum L.) cultivar 'Nikulinsky', affected by "alternaria" and "phytophthora" diseases types, which were later used to create amplicon libraries of ITS1 and ITS2 fragments and high-throughput sequencing on the Illumina MiSeq platform (Illumina, Inc., USA). During the bioinformatic data processing with the Illumina software and the PIPITS software package, 187 OTE, 113 phylotypes for the ITS1 library and 249 OTE, 127 phylotypes for ITS2 were identified. Comparison of the fungal communities showed that only the first pair is suitable for the detection of phytophthora, and in general gives a more even community structure. The tools of automatic annotation turned out to be insufficient for objective identification of alternaria in samples, as a result we had to use the methods of manual search with the BLASTn program. Since the primer pair ITS2 does not allow identification of Phytophthora in the samples, the further comparative analysis of the fungal communities of the two types of lesion was carried out using data only from the ITS1 library. The data of taxonomic analysis showed that in the affected areas for both types of mycoses a rich fungal community is formed, and, in the case of "late blight", the fraction of the pathogen is about 30% in the community, and in the variant with "early blight", only 2.07% with a significant part (about 15%) accounted for by Phytophthora, which does not exclude the case of secondary lesion.

Show more [+]

Less [-]

Russian. Проблема поражения картофеля заболеваниями, вызванными грибами и грибоподобными организмами, актуальна для всех регионов мира, где возделывается эта культура. Цель работы - максимально полная идентификация видового состава грибов и грибоподобных организмов, участвующих в фитопатогенезе листьев картофеля, с применением высокопроизводительного секвенирования и двух вариантов универсальных праймеров. Для анализа сообществ из образцов листьев картофеля сорта Никулинский, пораженных заболеваниями альтернариозного и фитофторозного типов, выделили ДНК, которую в дальнейшем использовали для создания ампликонных библиотек фрагментов ITS1 и ITS2 и высокопроизводительного секвенирования на приборе Illumina MiSeq ("Illumina, Inc.", США). В процессе биоинформатической обработки данных получили 187 ОТЕ и 113 филотипов для библиотеки ITS1, 249 ОТЕ и 127 филотипов для ITS2. Сравнительная характеристика сообществ грибов и грибоподобных организмов показала, что из выбранных праймеров только первая пара подходит для детекции фитофторы и дает более выравненную картину сообщества. Инструментов автоматического аннотирования результатов секвенирования оказалось недостаточно для идентификации альтернарии в образцах, в связи с чем использовали методы ручного поиска по последовательностям в программе BLASTn. Поскольку пара праймеров для ITS2 не учитывала присутствие фитофторы в образцах, дальнейший сравнительный анализ сообществ проводился с использованием данных только по библиотеке ITS1. Результаты таксономического анализа показали, что на пораженных участках при обоих типах патогенеза формировалось довольно богатое сообщество грибов и грибоподобных организмов, причем в случае с поражением по типу фитофтороза доля соответствующего патогена в сообществе составляет около 30%, а в варианте с альтернариозом — всего 2,07%, тогда как значительная часть (около 15%) приходится на фитофтору, что не исключает так называемого вторичного поражения.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Сельскохозяйственная биология | Agricultural Biology

Issue

5

ISSN

0131-6397

Other Subjects

Dna sequence; Agent pathogene; Federacion de rusia; Organismos patogenos; Federation de russie; Sequence d'adn