شناسایی پكتوباكتریوم های عامل بیماری ساق سیاه سیب زمینی در استان اصفهان و توسعه زیست حسگر الكتروشیمیایی برای ردیابی باكتری قرنطینه ای Pectobacterium atrosepticum
تاریخ دفاع
استاد
مسعود بهار
دانشکده
مهندسی كشاورزی
یماری¬های ساق سیاه و پوسیدگی نرم سیب زمینی از جمله بیماری¬های باکتریایی مهمی هستند که با انتشار جهانی خسارت اقتصادی زیادی به تولید سیب¬زمینی وارد می¬کنند. گونه و زیر گونه¬های مختلفی از دو جنس Pectobacterium . و Dickeya . متعلق به Enterobacteriaceae می¬توانند در بروز این بیماری دخیل باشند. طی سالیان طولانی(Pba) P.atrosepticum و(Pcc) P.carotovorum su . carotovorum به عنوان عوامل اصلی بروز ساق سیاه و پوسیدگی نرم سیب¬زمینی شناخته می¬شدند، ولی پیدایش و حضور باکتری های (Dch) D.chrysanthemi، D.solani، P. carotovorum su . brasiliense (Pcb) و (Pp) P.parmentieri طی سال¬های اخیر در مزارع سیب¬زمینی دنیا که احتمالا به دلیل افزایش گرمایش زمین و قدرت نوترکیبی زیاد پکتوباکتریوم¬ها است، نشان داد که گونه و زیرگونه¬های دیگری از پکتوباکتریوم¬ها می¬توانند در وقوع ساق سیاه و پوسیدگی نرم سیب¬زمینی دخالت داشته باشند. از سال¬ها قبل، در ایران نیز Pba به طور محدود و Pcc در حد گسترده¬ای به عنوان دو عامل اصلی ساق سیاه و پوسیدگی نرم سیب¬زمینی شناخته شده¬ بودند، ولی با گزارش Dch ، D.solani و Pp از مزارع سیب زمینی اصفهان، که احتمالا ازطریق واردات غده¬های بذری از اروپا به کشور وارد شده اند و با شرایط گرم فصل رشد سیب¬زمینی در اصفهان سازگاری داشتند، پیش بینی شد که احتمالا سایر گونه¬ها و زیرگونه¬های پکتوباکتریومی نیز ممکن است در مزارع اصفهان انتشار داشته باشند. برای تعیین وضعیت انتشار پکتوباکتریوم¬ها در منطقه ، طی ماه¬های خرداد تا مهر سال¬های1397-1394 از نواحی سیب¬زمینی کاری استان اصفهان بازدید¬هایی به¬عمل آمد و از ساقه، ریشه و غده¬های دارای علائم ساق سیاه و پوسیدگی نرم نمونه¬برداری شد. پس از جداسازی باکتری از بافت¬های گیاهی آلوده، با استفاده از آزمون¬های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی، جدایه¬های متعلق به گروه¬های پکتوباکتریومی مشخص شدند. بر اساس انگشت نگاری ژنتیکی با استفاده از جفت آغازگر ¬های BOXIR وERIC1R/ ERIC2F، جدایه¬ها در چهار گروه طبقه بندی شدند. سپس، طی آزمایشات PCR با جفت آغازگر¬های اختصاصی و تعیین توالی نوکلئوتیدی محصولات PCR، مشخص شد که از 202 نمونه¬ی باکتریایی به¬دست آمده در این پژوهش، 4 جدایه Pba ، 12 جدایه Pcb، 76 جدایه Pcc و 110 جدایه Pp هستند، ولی هیچکدام متعلق به جنس Dickeya نبودند. تعداد کم جدایه ¬های باکتری Pba از منطقه سردسیر استان اصفهان (چادگان) و همچنین شیوع Pcb، Pcc و Pp به عنوان عوامل ساق سیاه و پوسیدگی نرم سیب¬زمینی در مناطق معتدل و گرم اصفهان دور از انتظار نبود. به دلیل عدم وجود یک جفت آغازگر اختصاصی برای شناسایی Pp برای غربال گری مزارع و غده های بذری، بر اساس مقایسه توالی کل ژنوم گونه¬های مختلف Pectobacterium . و Dickeya . ثبت شده در بانک جهانی ژن، یک ناحیه¬ی نوکلئوتیدی منحصر به¬فرد بین ژنی bp 3036 در جدایه WPP161 Pp شناسایی و بر اساس آن، یک جفت آغازگر اختصاصی از این ناحیه بین ژنی طراحی شد. با بکارگیری یک سری از آزمون¬های PCR و تعیین توالی نوکلئوتیدی، اختصاصیت و حساسیت این جفت آغازگر برای تشخیص انتخابی جدایه¬های Pp تایید گردید. با انجام آزمون بیماری¬زایی جدایه¬های شاخص هر گروه در شرایط آزمایشگاهی و گلخانه¬ای، بیماری¬زا بودن جدایه¬ها ثابت گردید. همچنین، طی آزمون لهیدگی روی برش¬های سیب¬زمینی معلوم شد که جدایه های شاخص از نظر فعالیت های پکتولیتیکی تحت دماهای مختلف °C 4،°C 10،°C 20، °C 27 و°C 37 با هم تفاوت دارند. با توجه به ردیابی گونه Pba به عنوان یک بیمارگر قرنطینه ای در این پژوهش، از روش LAMP جهت ردیابی سریع آن استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده، این روش برای شناسایی باکتری Pba در حد Cfu/ml 102 قابل اعتماد بود. در مقابل، تهیه آنتی بادی پلی کلونال علیه Pba و استخراج گاماگلوبولین استخراج شده (IgG) طی آزمون ELISA غیر مستقیم برای تشخیص اختصاصی Pba به دلیل واکنش های تقاطعی با سایر پکتوباکتریوم ها، موفقیت آمیز نبود. برای توسعه یک روش تشخیصی دقیق، حساس و مقرون به صرفه برای ردیابی Pba، یک زیست حسگر مبتنی بر آنتی بادی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر اساس فناوری آزمایشگاه روی تراشه (Lab-on-a-chip) ساخته شد. تثبیت آنتی بادی روی سطح الکترود با استفاده از لایه های خود آرا SAMs (Self-assembled monolayers) انجام گرفت. به این روش، باکتری Pba بر اساس افزایش در مقاومت انتقال بار زیست حسگر به دلیل بر همکنش آنتی¬بادی- آنتی ژن و اندازه گیری امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) با حساسیت Cfu/ml 104 ،بطور اختصاصی شناسایی شد. مقایسه کارآیی زیست حسگر طراحی شده با فناوری آزمایشگا

