تعیین ویژگی های تکاملی و ساختار ژنتیکی جدایه های ویروس پیچیدگی بوته چغندرقند ایران (beet curly top iran virus) بر پایه ژن v2

هدف: ویروس پیچیدگی بوته چغندرقند ایران (bctiv) یکی از ویروس‌های مخرب در ایران است که سالانه خسارت قابل توجهی به صنعت کشاورزی کشور وارد می‌سازد. bctiv دارای ژنوم دی‌اِن‌اِی تک‌لای حلقوی است که پنج چارچوب خوانش باز شامل v1، v2 و v3 بر روی رشته ژنومی، و c1 و c2 برروی رشته مکمل ژنومی دارد. چارچوب خوانش باز v2 علاوه بر نقش داشتن در همانندسازی و بروز نشانه‌های بیماری، به عنوان یک سرکوب‌گر خاموشی فعال است و با تداخل در این مسیر دفاعی گیاه، منجر به پیدایش بیماری می‌شود. این پژوهش با هدف تعیین ویژگی‌های تکاملی و ساختار ژنتیکی v2 در میان جدایه‌های مختلف bctiv انجام گرفت. مواد و روش‌ها: تعداد 31 توالی نوکلئوتیدی v2 متعلق به جدایه‌های مختلف bctiv از بانک ژن استخراج و مورد واکاوی قرار گرفت، بدین ترتیب که ابتدا همردیف‌سازی توالی نوکلئوتیدی انجام شد و سپس درخت تبارزایی ترسیم گردید. واکاوی چندشکلی نوکلئوتیدی در بین توالی‌ها تعیین گردید و وقوع چندشکلی واردسازی حذف (indel) در بین توالی‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نرخ‌های جایگزینی نامترادف (dn) و مترادف (ds) و نسبت dn/ds به منظور بررسی فشار انتخاب طبیعی بر روی توالی‌های نوکلئوتیدی و رمز های v2 محاسبه گردید. واکاوی آنتروپی نیز برای بررسی تغییرات احتمالی در جایگاه‌های نوکلئوتیدی انجام گرفت.نتایج: بر اساس میزبان و محل جغرافیایی، توالی‌های v2 در خوشه‌های مختلفی از درخت فیلوژنتیکی قرار گرفتند. واکاوی چندشکلی نوکلئوتیدی منجر به شناسایی تعداد 20 هاپلوتیپ در بین توالی‌ها شد و تعداد 94 جایگاه‌ چندشکلی با تنوع هاپلوتیپی و نوکلئوتیدی به ترتیب برابر با 0.963 و 0.06517 محاسبه گردید. میانگین تعداد تفاوت‌های نوکلئوتیدی نیز 23.463 بود. چندشکلی indel در بین توالی‌ها مشاهده نشد و نرخ‌های dn و ds نیز در مورد توالی‌های به ترتیب 0.60699 و 0.03020 محاسبه شد که هردو معنی‌دار نبودند. همچنین نسبت dn/ds نیز برابر 20.10201 بود و تعداد 34 و 26 جایگاه در بین رمز‌ها به ترتیب مقدار منفی و مثبتی از این نسبت را نشان دادند. همچنین، 9 رویداد نوترکیبی در موقعیت‌های نوکلئوتیدی مختلف مشاهده گردید. نتایج واکاوی آنتروپی نیز نشان داد که جایگاه نوکلئوتیدی 247 با نرخ آنتروپی 0.93 بیشترین تغییرات را دارد.نتیجه‌گیری: نتایج پیشنهاد می‌کند که تنوع موجود در توالی نوکلئوتیدی v2 در جدایه‌های مختلف bctiv، فعالیت سرکوب خاموشی ژن و شدت بیماری‌زاییِ ویروس را در میزبانان مختلف، تحت تاثیر قرار می‌دهد. بعلاوه، تغییرپذیری این بخش از ژنوم ویروس ممکن است در آینده منجر به افزایش دامنه میزبانی ویروس یا غلبه بر مقاومت ارقام گیاهی گردد.

determining the evolutionary characteristics and genetic structure of the isolates of beet curly top iran virus based on the v2 gene

objective beet curly top iran virus (bctiv) is a destructive virus causing damage to agriculture industry annually. bctiv has a circular single stranded dna genome with five open reading frames (orfs): v1, v2 and v3 on genomic strand, and c1 and c2 on complementary strand. v2 acts as a suppressor of silencing interfering with this defense pathway. this study was aimed to determine the evolutionary characteristics and genetic structure of v2 among different bctiv isolates.materials and methods total number of 31 bctiv v2 nucleotide sequences were extracted from the genbank and analyzed. the nucleotide sequence was aligned and the phylogenetic tree was drawn. nucleotide polymorphism analysis was determined. also, the occurrence of insertion deletion polymorphism (indel) was investigated. nonsynonymous (dn) and synonymous (ds) substitution rates and dn/ds ratio were calculated in order to check the selection pressure on nucleotide sequences and v2 codons. entropy analysis was also performed to investigate possible variations in nucleotide positions.results based on the host and geographical location, v2 sequences were placed in different clusters of the phylogenetic tree. 20 haplotypes and 94 polymorphic loci was detected. haplotype and nucleotide diversity was calculated as 0.963 and 0.06517, respectively. the mean nucleotide differences was 23.463. indel polymorphism was not observed. the rates of dn and ds were calculated as 0.60699 and 0.03020, respectively, both of which were not significant. the dn/ds ratio was also 20.10201. total number of 26 positions among the codons showed a positive value of dn/ds ratio, while 34 positions had a negative value. also, at least 9 recombination events were observed. entropy analysis showed that nucleotide position 247 has the most changes with an entropy rate of 0.93.conclusionsthe results suggest that the variation in the nucleotide sequence of bctiv v2 can be effective in suppressing gene silencing and the pathogenicity of different isolates in different hosts. the variability of this part of the virus genome may in the future lead to an increase in the range of host range of the virus or to overcome the resistance of plant varieties.