تنوع استرين‌هاي استرپتومايسس عامل بيماري اسكب سيب‌زميني در استان همدان و توانايي آن‌ها در توليد تاكستومين

Diversity of Streptomyces strains causing potato scab disease in Hamedan province and their thaxtomin production potential

استان همدان يكي از مناطق مهم كشت سيب‌زميني ايران است. در مناطق سيب‌زميني كاري اين استان بيماري اسكب روي اين محصول فراگير بوده و يكي از بيماري‌هاي مهم به شمار مي‌رود. غده‌هاي سيب‌زميني داراي علايم بيماري اسكب شامل لكه‌هاي برجسته و حفره‌اي از مناطق كشت سيب‌زميني گردآوري شد. از زخم‌هاي برجسته تعداد 25 استرين و از زخم‌هاي حفره‌اي تعداد 20 استرين Streptomyces با روش استاندارد جدا شد. بيماري‌زايي استرين‌ها روي غده‌هاي نارس و بوته‌هاي سيب‌زميني به اثبات رسيد. علايم بيماري روي غده‌هاي سيب‌زميني در اثر استرين‌هاي مختلف متفاوت بود. اين تنوع در پروفيل پروتيين‌هاي الكتروفورز شده استرين‌هاي مورد بررسي، مشهود بود. استرين‌هاي Streptomyces جدا شده داراي رنگ كلني خاكستري و سفيد مايل به خاكستري روي محيط كشتYMEA بودند و اسپورها 5 تا 10 روز پس از كشت به صورت زنجيري مارپيچ يا خميده (Flexuous) و مستقيم در انتهاي ميسليوم‌هاي هوايي ظاهر شدند. تمامي‌استرين‌هاي انتخاب شده وابسته به جنس Streptomyces بوده و بيشتر آن‌ها از دي فروكتوز، مانيتول، دي گلوكز، رافينوز، رامنوز، سوكروز، دي زايلوز، مزواينوزيتول و آرابينوز به عنوان تنها منبع كربن استفاده كردند. استرين‌هاي جدا شده در سه گروه جداگانه قرار گرفتند. استرين‌هاي گروه يك از تيروزين رنگدانه ملانين توليد كرده و به عنوان S. scabies تشخيص داده شدند. استرين‌هاي گروه دوم و سوم به ترتيب به عنوان S. acidiscabies و Sterptomyces sp. مشخص شدند. تاكنون سه فيتوتوكسين thaxtomin، concanamycin و تركيبي به نامFD-891 به عنوان فاكتورهاي بيماري‌زايي در استرين‌هاي مختلف Streptomyces بيماري‌زاي سيب‌زميني در سراسر دنيا گزارش شده‌‌اند. تمام اين توكسين‌ها علايم برجسته، توري و يا زنگاري روي غده‌هاي سيب‌زميني ايجاد مي‌نمايند. توكسين‌هاي توليد شده در محيط كشت oatmeal broth پس از فيلتر شدن به وسيله استون استخراج شدند. توكسين‌هاي استخراج شده توسط دستگاه rotary evaporator تغليظ شده و با كروماتوگرافي لايه نازك (TLC) آناليز شدند. نتايج نشان داد كه تنها استرين‌هاي عامل ايجاد لكه‌هاي برجسته از جمله استرين استاندارد EF-35 تاكستومين توليد نمودند. استرين‌هاي عامل اسكب حفره‌اي سيب‌زميني تاكستومين و كونكانامايسين را به عنوان فاكتور بيماري‌زايي توليد نكردند، ليكن تركيب ناشناخته ديگري توليد نمودند كه ممكن است فاكتور بيماري زايي باشد. شناسايي و تعيين ويژگي‌هاي اين فاكتور جديد بيماري‌زايي در مديريت آتي بيماري بسيار مهم است.

Hamedan province is one of the main potato growing areas in Iran. Potaoto scab disease caused by Streptomyces spp. is one of the prevalent and important diseases of potato in this provice. Potato tubers with symptoms of scab diseases including raised and deep or shallow pitted lesion were collected from potato growing area in this region. A total of 20 and 25 strains of Streptomyces were isolated from raised and pitted lesions on potato tubers respectively. The pathogenicity of these strains was confirmed on potato mini tubers and mature plants under greenhouse condition. Different isolated scab inducing Streptomyces strains showed diverse of symptoms on potato tubers. Protein electrophoretic profiles of the Streptomyces indicated diversity among the isolated strains. Colony color of the isolated Streptomyces strains on YMEA medium was grey and white-grey and they formed spiral or flexous spore chain on their aerial mycelium five to 10 days after cultivation. All selected strains were belonged to the Streptomyces genus and most of them used D-fructose, manitol, D-glucose, raffinose, rhamnose, sucrose, D-xylose, meso-inusitol and arabinose as a sole source of carbon. Phenotypic characteristics of the tested strains showed that they were belong to Streptomyces and includs three groups. First group of the strains produced melanin pigment from tyrosine and they were identified as S. scabies. Strains of the second and third groups were identified as S. acidiscabies, and Streptomyces sp. respectively. Untill now three phytotoxins including thaxtomine (the main pathogenicity factor), concanamycine and FD-891 compound were reported as pathogenicity factor of the Streptomyces strains inducing potato scab disease all over the world. All of these phytotoxins induce raised, russeted or neted lesion on potato tubers. Phytotoxins were extracted from culture filterate of the tested Streptomyces strains grown in oatmeal broth using aseton. The extracted phytotoxins were concentrated by rotary evaporator and were subjected to thin layer chromatography (TLC). Results showed that only raised, russeted or neted lesion inducing strains including S. scabies EF-35 produced thaxtomin. Potato pitted inducing Streptomyces strains did not produced thaxtomin or concanamycin as pathogenicity factors however they produced an unknown compound which maybe a new pathogenicity factor. Characterization of this new pathogenicity factor is very important for management of the disease in the future.