Προσδιορισμός της γενετικής παραλλακτικότητας σε διάφορα είδη Οροβάγχης μέσω της HRM (High Resolution Melting) τεχνικής και άλλων μοριακών τεχνικών με σκοπό τη βελτίωση αντιμετώπισης του ολοπαρασίτου

Abstract

Η οροβάγχη είναι ένα ολοπαρασιτικό ζιζάνιο που συναντάται σε πολλές περιοχές του κόσμου, κυρίως όμως στην περιοχή της μεσογείου και της μέσης ανατολής. Η μελέτη του ζιζανίου αυτού είναι υψηλής σημασίας λόγω της μεγάλης οικονομικής ζημιάς που μπορεί να προκαλέσει στις καλλιέργειες που παρασιτεί και της δυνατότητας του να παραμείνει στο έδαφος για δεκαετίες σε μορφή σπόρων. Αφού φυτρώσει, η αντιμετώπισης της θεωρείται ιδιαίτερα δύσκολη, έως και αδύνατη. Όχι όλα τα είδη οροβάγχης είναι το ίδιο μολυσματικά. Λαμβάνοντας υπόψιν ότι η αναγνώριση των ειδών οροβάγχης είναι εξαιρετικά δύσκολη βασισμένοι μόνο στο φαινότυπο θα πρέπει να ληφθούν δραστικά μέτρα για την ταχεία αναγνώριση του είδους οροβάγχης, την αποτροπή μόλυνσης μελλοντικών καλλιεργειών, και τον γενικό περιορισμό της εξάπλωσης της. Ο σκοπός της δικής μας μελέτης ήταν να καταφέρουμε να ταυτοποιήσουμε τρία είδη οροβάγχης O.cumana, O.ramosa, και O.aegyptiaca, μέσω της τεχνικής τήξης υψηλής ανάλυσης (HRM) από δείγματα φυτικού ιστού. Η τεχνική HRM παρέχει μια ταχεία και οικονομικά αποδοτική μέθοδο για ταυτοποίηση, καθώς δεν απαιτεί αλληλούχιση των δειγμάτων ή εξειδικευμένο εξοπλισμό και μπορεί να αναγνωρίσει διαφορετικά είδη με μεγάλη ακρίβεια. Στη συγκεκριμένη μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν εκκίνητες βασισμένοι σε τρεις γονιδιακές περιοχές, trnL, rbcL, (γονίδια πλαστιδίου) και ITS (γονίδιο πυρήνα). Λόγω της μεγάλης ευαισθησίας της μεθόδου HRM οι εκκινητές σχεδιάστηκαν ώστε να μην έχουν μήκος μεγαλύτερο από 100 bp και να μην περιέχουν μεγάλες ποσότητες SNP πολυμορφισμού. Τα είδη O.ramosa, O.cumana και O.aegyptiaca διαφοροποιήθηκαν επιτυχώς μεταξύ τους αφού τα αποτελέσματα της ανάλυσης HRM μας παρουσίασαν διαφορετικά προφίλ τήξης για κάθε εκκινητή. Τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους και έρευνες μπορούν να συμβάλλουν στη δημιουργία αποτελεσματικών στρατηγικών για την πρόληψη των καλλιεργειών από πιθανούς εχθρούς καθώς επίσης και στην κατανόηση της εξελικτικής βιολογίας του παρασίτου.

Orobanche is a holoparasitic weed found in many regions of the world, but mainly in the Mediterranean and Middle Eastern regions. Studying this weed is of great importance due to the significant economic damage it can cause to the crops it parasitizes and its ability to remain in the soil for decades in the form of seeds. Once it germinates, dealing with it is considered particularly challenging, if not impossible. Not all species of Orobanche are equally harmful. Given that identifying Orobanche species is extremely difficult based solely on phenotype, drastic measures need to be taken for rapid species recognition, prevention of future crop infestations, and overall containment. The purpose of our study was to successfully identify three Orobanche species—O. cumana, O. ramosa, and O. aegyptiaca—using High-Resolution Melting (HRM) analysis on plant tissue samples. HRM is a rapid and cost-effective method for identification that does not require sequencing of the sample or specialized equipment and can achieve high precision in distinguishing different species. In this particular study, primers based on three genetic regions, trnL, rbcL (plastid genes), and ITS (nuclear gene), were used. Due to the high sensitivity of the HRM method, the primers were designed to be no longer than 100 bp and to contain minimal quantities of SNP polymorphism. O.ramosa, O.cumana, and O.aegyptiaca were successfully differentiated from each other as the HRM analysis results presented distinct melting profiles for each primer. The results of this research, combined with other methods and studies, can contribute to the development of effective strategies for preventing crop infestations by potential threats and enhancing our understanding of the parasite's evolutionary biology.