Loop-mediated isothermal amplification as a good tool to study changing Leptosphaeria populations in oilseed rape plants and air samples

• Autorzy: Jedryczka M. , Burzynski A. , Brachaczek A. , Langwinski W. , Song P. , Kaczmarek J.

Warianty tytułu

PL

Amplifikacja DNA w warunkach izotermicznych z wykorzystaniem starterów zapętlających (LAMP), jako dobre narzędzie do badań zmian w populacji Leptosphaeria w roślinach rzepaku i w próbach powietrza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

LAMP is an innovative, simple, rapid, specific and cost- -effective nucleic acid amplification method. Due to the use of a special enzyme – GspSSD polymerase, the reaction takes a short time and can be performed at isothermal conditions. The sensitivity and specificity of LAMP technique is significantly higher, than standard PCR techniques, as two or three specific primer pairs are used. The technique is regarded as a useful tool for the detection and identification of plant pathogens. In this work, LAMP was used to study the composition of the population of fungi of the genus Leptosphaeria, causing a damaging disease of oilseed rape, called blackleg or stem canker. The detection concerned DNA present in fungal spores contained in air samples obtained using Hirst-type volumetric trap, in Pomerania (north Poland) in 2010. The results achieved using the LAMP technique were similar to these obtained with previously used, highly specific method of Real-time PCR. Conducting LAMP reaction was much easier and less time-and cost-consuming, due to a simplified method of DNA isolation of pathogens from plant tissues. Then, the LAMP technique was used to assess the composition of the population of Leptosphaeria spp. in plants of oilseed rape collected from the field in the Opole region (south-western part of Poland) in 2013. In contrast to studies conducted in 2002–2003, the analysis of leaf symptoms showed a higher proportion of L. maculans compared to L. biglobosa, what reflects changes in the composition of pathogen population of fungi causing blackleg on oilseed rape in this part of Poland.

PL

Amplifikacja DNA w warunkach izotermicznych z wykorzystaniem starterów zapętlających (Loop Mediated Isothermal Amplification, LAMP) to innowacyjny, prosty, szybki, specyficzny i niedrogi sposób amplifikacji kwasów nukleinowych. Dzięki zastosowaniu specjalnego enzymu – polimerazy GspSSD, reakcja trwa krótko i można ją przeprowadzić w warunkach izotermicznych. Dzięki zastosowaniu 2–3 par starterów czułość i swoistość techniki jest znacznie wyższa, aniżeli w przypadku standardowych technik PCR. Technika LAMP jest uważana za użyteczne narzędzie do wykrywania i identyfikacji patogenów roślin. W niniejszej pracy przy pomocy LAMP badano skład populacji grzybów rodzaju Leptosphaeria, wywołujących groźną chorobę rzepaku, zwaną suchą zgnilizną kapustnych. Badania dotyczyły zarodników grzybów zawartych w próbach powietrza uzyskanych przy pomocy pułapki wolumetrycznej typu Hirsta, na Pomorzu w 2010 roku. Wyniki uzyskane przy pomocy techniki LAMP były bardzo zbliżone do uzyskanych przy zastosowaniu wysokoczułej metody Real-time PCR. Przeprowadzenie reakcji LAMP było znacznie łatwiejsze i mniej czaso- i kosztochłonne, ze względu na uproszczoną metodę izolacji DNA patogenów z tkanek roślinnych. Następnie metodę LAMP zastosowano do oceny składu populacji Leptosphaeria spp. w roślinach rzepaku z pól na Opolszczyźnie w 2013 roku. W przeciwieństwie do badań przeprowadzonych w latach 2002–2003, analiza objawów na liściach rzepaku wykazała wyższy udział gatunku L. maculans w porównaniu do L. biglobosa, co świadczy o zmianach w składzie populacji grzybów wywołujących suchą zgniliznę kapustnych na rzepaku w tej części Polski.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2013
• Tom: 66
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.93-99,fig.,ref.

Twórcy

autor

Jedryczka M.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszynska 34, 60-479 Poznan, Poland

autor

Burzynski A.

• Novazym Polska, Zywokostowa 23, 61-680 Poznan, Poland

autor

Brachaczek A.

• DuPont Poland Ltd., Postepu 17b, 02-676 Warsaw, Poland

autor

Langwinski W.

• Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznan, Poland

autor

Song P.

• Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, 22 Zhaojun Road, Yuquan District, Hohhot, Inner Mongolia 010031, People's Republic of China

autor

Kaczmarek J.

• Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Strzeszynska 34, 60-479 Poznan, Poland

Bibliografia

• Mori Y, Notomi T. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP): a rapid, accurate, and cost-effective diagnostic method for infectious diseases. J Infect Chemother. 2009; 15: 60–69.
• Vincell P, Tisserad N. Nucleic acid–based pathogen detection in applied plant pathology. Plant Dis. 2008; 92: 660–669.
• Notomi T, Okayama H, Masubuchi H, Yonekawa T, Watanabe K, Amino N, Hase T. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acids Res. 2000; 28: E63.
• Tomlinson J, Boonham N. Potential of LAMP for detection of plant pathogens. CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources 2008; 3: 1–7.
• Mori Y, Nagamine K, Tomita N, Notomi T. Detection of loop-mediated isothermal amplification reaction by turbidity derived from magnesium pyrophosphate formation. Biochem Biophys Res Commun 2001; 289: 150–154.
• Tomita N, Mori Y, Kanda H, Notomi T. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) of gene sequences and simple visual detection of products. Nat Protoc. 2008; 3: 877–882.
• Nagamine K, Hase T, Notomi T. Accelerated reaction by loop-mediated isothermal amplification using loop primers. Mol Cell Probes. 2002; 16: 223–229.
• Kaczmarek J, Jędryczka M. Characterization of two coexisting pathogen populations of Leptosphaeria spp., the cause of stem canker of brassicas. Acta Agrobot. 2011; 64 (2): 3–14.
• Kaczmarek J, Jędryczka M, Cools H, Fitt BDL, Lucas JA, Latunde-Dada AO. Quantitative PCR analysis of abundance of airborne propagules of Leptosphaeria species in air samples from different regions of Poland. Aerobiologia. 2012; 28: 199–212.
• Kaczmarek J, Jędryczka M, Fitt BDL, Lucas JA, Latunde-Dada AO. Analyses of air samples for ascospores of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa with light microscopic and molecular techniques. J Appl Genet. 2009; 50: 411–419.
• Mahuku GS, Hall R, Goodwin PH. Co-infection and induction of systemic acquired resistance by weakly and highly virulent isolates of Leptosphaeria maculans in oilseed rape. Physiol Mol Plant Pathol. 1996; 49: 61–72.
• Kaneko H, Kawana T, Fukushima E, Suzutani T. Tolerance of loop-mediated isothermal amplification to a culture medium and biological substances. J Biochem Biophys Methods. 2007; 70: 499–501.
• Moradi A, Nasiri J, Abdollahi H, Almasi M. Development and evaluation of a loop-mediated isothermal amplification assay for detection of Erwinia amylovora based on chromosomal DNA. Plant Pathol. 2012; 133: 609–620.
• Dawidziuk A, Kasprzyk I, Kaczmarek J, Jędryczka M. Pseudothecial maturation and ascospore release of Leptosphaeria maculans and L. biglobosa in south-east Poland. Acta Agrobot. 2010; 63 (1): 107–120.
• Stachowiak A, Olechnowicz J, Jędryczka M, Rouxel T, Balesdent MH, Happstadius I, Gladders P, Latunde-Dada A, Evans N. Frequency of avirulence alleles in field populations of Leptosphaeria maculans in Europe. Eur J Plant Pathol. 2006; 114: 67–75.
• Hara-Kudo Y, Yoshino M, Kojima T, Ikedo M. Loop-mediated isothermal amplification for the rapid detection of Salmonella. FEMS Microbiol Lett. 2005; 253: 155–161.
• Imai M, Ninomiya A, Minekawa H, Notomi T, Ishizaki T, Tashiro M, Odagiri, T. Development of H5-RT-LAMP (loop mediated isothermal amplification) system for rapid diagnosis of H5 avian influenza virus infection. Vaccine 2006; 24: 6679–6682.
• Hasiow-Jaroszewska B, Borodynko N. Detection of Pepino mosaic virus isolates from tomato by one-step reverse transcription loop-mediated isothermal amplification. Arch Virol. 2013; 158: 2153–2056.
• Rostamkhani N, Haghnazari A, Tohidfar M, Moradi A. Rapid identification of transgenic cotton (Gossypium hirsutum L.) plants by loop-mediated isothermal amplification. Czech J Genet Plant Breed 2011; 47: 140–148.
• Misawa Y, Yoshida A, Saito R, Yoshida H, Okuzumi K, Ito N. et al. Application of loop-mediated isothermal amplification technique to rapid and direct detection of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in blood cultures. J Infect Chemother. 2007; 13: 134–140.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu