Comparison of ELISA and RT-PCR assays for detection and identification of cucumber mosaic virus [CMV] isolates infecting horticultural crops in Poland

• Autorzy: Berniak H , Malinowski T. , Kaminska M.

Warianty tytułu

PL

Porownanie metody ELISA i RT-PCR do wykrywania i identyfikacji izolatow wirusa mozaiki ogorka [CMV] porazajacych rosliny uprawne w Polsce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The suitability of DAS-ELISA and RT-PCR methods for detection of 15 cucum¬ber mosaic virus (CMV) isolates found in Poland was compared. The effectiveness of DAS-ELISA depended on polyclonal antibodies (PAb) used in the assay. Antibodies Wic and DTL detected all tested isolates, whereas antibodies M could not detect iso¬late P26, antibodies ToRS did not react with isolate Porz, and isolate Simp2 was not detected by antibodies Cas. The RT-PCR technique allowed detection of all virus isolates. Three nucleic acid extraction methods: immunocapture (IC), silicacapture (SC) and isolation of the total RNA with the commercial kit (RN), proved to be effec-tive. These three nucleic acid extraction methods all allowed CMV amplification by RT-PCR. Three methods were used to identify and group the CMV isolates: 1) ELISA with group-specific monoclonal antibodies (MAbs), 2) phylogenetic analy¬sis of coat protein gene sequence and 3) restriction analysis of PCR-amplified RNA2 and RNA3 fragments digested with EcoRI, HpaII and MluI enzymes. MAbs used in ELISA allowed the preliminary classification of isolates to group I or II, but they failed to recognize one isolate (P26). CMV grouping based on CP sequence analysis enabled us to identify all of the tested isolates and discriminate between the two groups of CMV - IA and II. Classification based on RT-PCR-RFLP analysis corre¬lated with phylogenetic grouping based on sequencing.

PL

Porównano przydatność metody DAS-ELISA i RT-PCR do wykrywania 15 izola- tów wirusa mozaiki ogórka (CMV). Efektywność wykrywania wirusa metodą ELISA zale żała od rodzaju przeciwciał użytych do testu: przeciwciała Wic i DTL umożliwiły wykrycie wszystkich badanych izolatów, podczas gdy przeciwciała M nie reagowały z izolatem P26, przeciwciała ToRS nie wykrywały izolatu Porz, natomiast przeciw­ciała Cas nie reagowafy z izolatem Simp2. Wszystkie badane izolaty wirusa wykry­wano za pomocą metody RT-PCR. Porównano trzy metody przygotowania matryc do amplifikacji kwasów nukleinowych: wychwytywanie cząstek wirusa z użyciem prze­ciwciał (immunocapture, IC), adsorpcję kwasów nukleinowych na żelu krzemionko­wym (silicacapture, SC) oraz izolację RNA z wykorzystaniem komercyjnego zestawu (Rn). Badania wykazafy, że zastosowanie do amplifikacji preparatów przygotowa­nych każdą z wymienionych metod umożliwia wykrycie CMV. Identyfikację i gru­powanie badanych izolatów wykonano za pomocą: metody ELISA z użyciem grupo­wo-specyficznych przeciwciał monoklonalnych, analizy filogenetycznej sekwencji genu białka płaszcza oraz analizy restrykcyjnej zamplifikowanych fragmentów RNA2 i RNA3 wirusa poddawanych działaniu enzymów restrykcyjnych EcoRI, HpaII i MluI. Zastosowane przeciwciała monoklonalne umożliwił wstępną klasyfikację 14 izolatów do grupy I lub II, jednakże nie reagowały one z izolatem P26. Analiza se­kwencji genu białła płaszcza umożliwił identyfikację wszystkich badanych izolatów oraz przyporządkowanie ich do grupy IA lub II. Wyniki klasyfikacji izolatów uzyska­ne po analizie restrykcyjnej były zgodne z wynikami grupowania otrzymanymi w analizie filogenetycznej.

Słowa kluczowe

EN

cucumber mosaic virus; infection; horticultural crop; Poland; DAS-ELISA method; reverse transcription polymerase chain reaction; polyclonal antibody; monoclonal antibody; antibody; immunocapture; silicacapture; phylogenetic analysis; gene sequence; sequence analysis

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Fruit and Ornamental Plant Research
• Rocznik: 2009
• Tom: 17
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.5-20,fig.,ref.

Twórcy

autor

Berniak H

• Research Institute of Pomology and Floriculture, Pomologiczna 18, 96-100 Skierniewice, Poland

autor

Malinowski T.

autor

Kaminska M.

Bibliografia

• Altschul S.F., Madden T.L., Schaffer A.A., Zhang J., Zhang Z., Miller W., Lipman D.J. 1997. Gapped BLAST and PSI- BLAST: a new generation of protein database search programs. NUCLEIC ACIDS RES. 25: 3389-3402.
• Anonymous 1998. Detection and biodiversity of cucumber mosaic cucumovirus. Conclusions from a ringtest of European Union COST 823 (New technologies to improve phytodiagno- sis). J. PLANT PATHOL. 80:133-149.
• Bashir N.S., Kalhor M.R., Zarghani S.N. 2006. Detection, differentiation and phylogenetic analysis of cucumber mosaic virus isolates from cucurbits in the northwest region of Iran. VIRUS GENES 32: 277-288.
• Błaszczak W., Mańka M. 1977. Występowanie wirusów żółtej mozaiki fa­soli i mozaiki ogórka na roślinach dziko rosnących. ZESZ. PROBL. POST. NAUK ROL. 195: 127-135.
• BoomR., Sol C.J.A., Salimans M.M.M., Jansen C.L., Wertheim-van Dillen P.M.E., van der Noordaa J. 1990. Rapid and simple method for purification of nucleic acids. J. CLIN. MICROBIOL. 28: 495-503.
• Borodynko N., Jończyk M., Pospieszny H. 2004. Różnicowanie wirusów mo­zaiki ogórka (Cucumber mosaic vi­rus) i karłowatości orzecha ziemnego (Peanut stunt virus) techniką RT- PCR. PROG. PLANT PROT. 44: 604-607.
• Candresse T., Macquaire G., Dunez J., Grasseau N., Malinowski T. 1995. An immunocapture PCR assay adapted to the detection and analysis of the molecular variability of Apple chlorotic leaf spot virus. ACTA HORT. 386: 136-147.
• Choi S.K., Choi J.K., Park W.M., Ryu K.H. 1999. RT-PCR detection and identification of three species of cu- cumoviruses with a genus-specific single pair of primers. J. VIROL. METH. 83: 67-73.
• Clark M.F., Adams A.N. 1977. Charac­teristics of the microplate method of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. J. GEN. VIROL. 34: 475-483.
• de Blas C., Borja M. J., Saiz M., Romero J. 1994. Broad spectrum detection of cucumber mosaic virus (CMV) using the polymerase chain reaction. J. PHYTOPATHOL. 141: 323-329.
• Deyong Z., Willingmann P., Heinze C., Adam G., Pfunder M., Frey B., Frey J.E. 2005. Differentiation of Cucum­ber mosaic virus isolates by hybridi­zation to oligonucleotides in a micro- array format. J. VIROL. METH. 123: 101-108.
• Edwards M.C., Gonsalves D. 1983. Grouping of seven biologically de­fined isolates of cucumber mosaic vi­rus by peptide mapping. PHYTO­PATHOLOGY 73: 1117-1120.
• Finetti Sialer M.M., Cillo F., Barbarossa L., Gallitelli D. 1999. Differentiation of cucumber mosaic virus serogroups by RT-PCR RFLP. J. PLANT PATHOL. 81: 145-148.
• Graves M.V., Roossinck M.J. 1995. Characterization of defective RNAs derived from RNA3 the Fny strain of cucumber mosaic cucumovirus. J. VIROL. 69: 4746-4751.
• Haase A., Richter J., RabensteinF. 1989. Monoclonal antibodies for detection and serotyping of cucumber mosaic virus. J. PHYTOPATHOL. 127: 129-136.
• Hu J.S., Li H.P., Barry K., Wang M. 1995. Comparison of dot blot, ELISA, and RT-PCR assays for de­tection of two cucumber mosaic virus isolates infecting banana in Hawaii. PLANT DIS. 79: 902-906.
• Kami ńska M. 1976. Wirus mozaiki ogórka na mieczyku (Gladiolus hybr. hort.). ZESZ. PROBL. POST. NAUK ROL. 182: 157-164.
• Kamińska M. 1995. Natural occurrence of cucumber mosaic virus in Impatiens sp. 'New Guinea'. PHYTOPATHOL. POL. 10: 21-27.
• Kamińska M. 1996. Virus infection of lilies in Poland. PHYTOPATHOL. POL. 11: 51-58.
• Kamińska M., Śliwa H., Malinowski T. 2005. Partial characterization of Cu­cumber mosaic virus isolate infecting Lonicera caprifolium L. plants. ACTA SCI. POL. Hortorum Cultus 4: 3-10.
• Kochman J., Stachyra T. 1957. Materiały do poznania chorób wirusowych ro­ślin w Polsce. ROCZ. NAUK ROL. A-77-2: 297-325.
• Korbin M., Kamińska M. 1998. Charac­terization of cucumber mosaic cucu- movirus isolates. PHYTOPATHOL. POL. 16: 71-84.
• Książek D. 1963. Studia nad chorobami łubinów: wąskolistnością, brunatnie- niem i mozaiką II. Doświadczenia nad identyfikacją choroby brunatnie- nia łubinu żółtego i wąskolistnego. ACTA AGROB. 14: 47-58.
• Lin H.X., Rubio L., Smythe A.B., Falk B.W. 2004. Molecular population genetics of Cucumber mosaic virus in California: evidence for founder ef­fects and reassortment. J. VIROL. 78: 6666-6675.
• Malinowski T. 1996. Silicacapture-reverse transcription-polymerase chain reaction (SC-RT-PCR): application for the detection of several plant viruses. In: Diagnosis and identification of plant pathogens. Proc. 4th Int. EFPP Sym­posium, Bonn, 9-12 September 1996, pp. 445-448.
• Malinowski T. 2005. Potential problems with the reliability of PCR based di­agnostic methods related to plant vi­ruses sequence variation. PHYTO- PATHOL. POL. 35: 125-139.
• Nicholas K.B., Nicholas H.B. Jr., Deer- field D.W. 1997. II. GeneDoc: Analysis and Visualization of Genetic Variation, EMBNEW. NEWS 4:14.
• Owen J., Palukaitis P. 1988. Characteri­zation of cucumber mosaic virus. I. Molecular heterogeneity mapping of RNAs in eight CMV strains. VIROLOGY 166: 495-502.
• Palukaitis P., Roossinck M.J., Dietzgen R.G., Francki R.I.B. 1992. Cucumber mosaic virus. ADV. VIRUS RES. 41: 281-348.
• Palukaitis P., Zaitlin M. 1997. Replicase- mediated resistance to plant virus dis­ease. Adv. VIRUS RES. 48: 349-377.
• Piazzola P., Diaz-Ruiz J.R., Kaper J.M. 1979. Nucleic acids homologies of eighteen cucumber mosaic virus iso­lates determined by competition hy­bridization. J. GEN. VIROL. 45: 361-369.
• Porta C., Devergne J.C., Cardin L., Bri- and J.P., van Regenmortel M.H.V. 1989. Serotype specificity of mono­clonal antibodies to cucumber mosaic virus. ARCH. VIROL. 104: 271-285.
• Pospieszny H., Borodynko N., Jończyk M. 2004. Identification of Cucumber mosaic virus (CMV) from Cheli- donium maius. PHYTOPATHOL. POL. 34: 93-96.
• Raj S.K., Srivastava K.M., Chandra G., Singh B.P. 2002. Characterization of cucumber mosaic virus isolate infect­ing Gladiolus cultivars and compara­tive evaluation of serological and molecular methods for sensitive diag­nosis. CURR. SCI. 83: 1132-1137.
• Roossinck M.J. 2002. Evolutionary his­tory of cucumber mosaic virus de­duced by phylogenetic analyzes. J. VIROL. 76: 3382-3387.
• Singh Z., Jones R.A.C., Jones M.G.K. 1995. Identification of cucumber mo­saic virus subgroup I isolates from banana plants affected by infectious chlorosis disease using RT-PCR. PLANTDIS. 79: 713-716.
• Srivastava A., Raj S.K. 2004. High mo­lecular similarity among Indian iso­lates of Cucumber mosaic virus suggests a common origin. CURR. SCI. 87: 1126-1131.
• Śliwa H., Kamińska M., Malinowski T. 2008. Detection and identification of Cucumber mosaic virus isolate from red currant 'Rosetta'. ACTA HORT. 780: 55-60.
• Tamura K., Dudley J., Nei M., Kumar S. (2007) MEGA4: molecular evolu­tionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. MOL. BIOL. EVOL. 24: 1596-1599.
• Tóbias I., Maat D.Z., Huttinga H. 1982. Two Hungarian isolates of cucumber mosaic virus from sweet pepper (Capsicum annuum) and melon (Cu- cumis melo): identification and an­tiserum preparation. NETH. J. PLANTPATH. 88: 171-183.
• Twardowicz-Jakusz A. 1971. Wstępne badania nad wirusem mozaiki ogórka (Cucumis virus L. Doolittle, Smith). ZESZ. PROBL. POST. NAUK ROL. 115: 185-192.
• Twardowicz-Jakusz A., Kaniewski W., Pruszyńska M., Zielińska L. 1986. Występowanie i identyfikacja chorób wirusowych szpinaku. Mat. XXVI Sesji Naukowej IOR, pp. 79-180.
• Twardowicz-Jakusz A., Zielińska L., Kaniewski W., Pruszyńska M., Jac­kowiak N. 1996. Occurrence and identification of viruses affecting let­tuce in Poland. III. Lettuce mosaic potyvirus (LMV), cucumber mosaic cucumovirus (CMV), tomato mosaic tobamovirus (ToMV) and lettuce big vein varicosavirus (LBVV). J. PLANT PROT. RES. 37: 28-44.
• Twardowicz-Jakusz A., Zielińska L., Pruszyńska M., Cajza M., Wieczorek M. 2003. Występowanie chorób wi­rusowych w uprawach papryki w centralnych rejonach Polski. ROCZ. ARPOZN. CCCXLVIII, Ogrodn. 36: 109-127.
• Varveri C., Boutsika K. 1999. Charac­terization of cucumber mosaic cucu- movirus isolates in Greece. PLANT PATHOL. 48: 95-100.
• Wahyuni W.S., Dietzgen R.G., Hanada K., Francki R.I.B. 1992. Serological and biological variation between and within subgroup I and II strains of cucumber mosaic virus. PLANT PATHOL. 41: 282-297.
• Wylie S., Wilson C.R., Jones R.A.C., Jones M.G.K. 1993. A polymerase chain reaction assay for cucumber mosaic virus in lupin seeds. AUSTR. J. AGRICULT. RES. 44: 41-51.
• Yamaguchi N., Seshimo Y., Yoshimoto E., Ahn H., Ryu K.H., Choi J.K., Masuta C. 2005. Genetic mapping of the compatibility between a lily iso­late of Cucumber mosaic virus and satellite RNA. J. GEN. VIROL. 86: 2359-2369.
• Yu C., Wu J., Zhou X. 2005. Detection and subgrouping of Cucumber mo­saic virus isolates by TAS-ELISA and immunocapture RT-PCR. J. VIROL. METH. 123: 155-161.