تقييم بعض التراكيب الوراثية والمستحضر الاحيائي النانوي والمبيدات الكيميائية في مكافحة بعض الفايروسات المشخصة بتقانة Next Generation Sequencing في نبات الباميا

رسالة ماجستير

اسم الباحث : مريم هاشم موسى الحلو

اسم المشرف : أ. د. عدنان عبد الجليل لهوف

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية الزراعة

الاختصاص : العلوم الزراعية علم وقاية النبات

سنة نشر البحث : 2024

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخـــلاصة
هدفت هذه الدراسة الى تحديد مجتمع الفايروسات (Virome) التي تصيب محصول الباميا Okraمع تقييم بعض برنامج للمكافحة المتكاملة في البيت البلاستيكي في كلية الزراعة ضدها يشتمل على بعض تراكيب الوراثية ومستحضرأحيائي نانوي و بعض المبيدات الكيميائية .
بعد جمع العينات النباتية المصابة لمحصول الباميا استعملت تقنية الجيل التالي لتحديد التسلسل Next Generation Sequencing بطريقة Metatranscriptomics من اجل التشخيص والتوصيف الجزيئي الكامل للفايروسات التي تصيب نبات الباميا. كما استعمل العامل الاحيائي Trichoderma koningiopsis في تصنيع المستحضر الاحيائي النانوي لمادة اوكسيد الزنك ZnO التي استعملت بجانب بعض تراكيب وراثية (عبير هجين وH-5 ( و بعض مبيدات حشرية (كونان واكتارا) في برنامج ادارة متكاملة للفايروسات وحشرات الذبابة البيضاء التي تصيب محصول الباميا.
أثبتت نتائج تحليل بيانات تقنية الجيل التالي لتحديد التسلسل وجود العديد من الفايروسات والتوابع الفايروسية بجانب احد الفايروسات الفطرية اذ شملت الفايروس(CLCuGeV)Cotton leaf curl Gezira virus) من خلال تواجد العديد من المتجاورات المتداخلة المشابهة للتسلسل المرجعي لجينوم الفايروس في العينات النباتية كما بلغت نسبة تغطية تسلسلات القراءات الخام لجينوم الفايروس الكامل 100% بينما كانت نسبة التشابه معه قد بلغت 97.7% وبعدد نسخ للفايروس 413.7 X. لذلك وثق الجين (CLCUGUV) رقم التسلسل PP837748.1. كما أوضحت النتائج ايضا وجود التوابع الفايروسية Cotton leaf curl Gezira alphasatellite (CLCuGA) و Cotton leaf curl Gezira betasatellite (CLCuGB) و Okra leaf curl alphasatellite (OLCuA) من خلال وجود العديد من المتجاورات المتداخلة الشبيه لجينوم هذه التوابع اذ بلغت نسب التغطية 100% وتراوحت نسب التشابه بين 93% الى 100%. وقد وثقت الجينومات الثلاث لهذه التوابع في بنك الجينات بالاسماء ارقام التسلسل Cotton leaf curl Gezira alphasatellite isolate Okra/Iraq-1 (PP837749.1) و Cotton leaf curl Gezira betasatellite isolate Okra/Iraq-1 (PP837750.1) و عزلتين للتابع Okra leaf curl alphasatellite isolate Iraq-1+2 (PP779765.1) و (PP839930.1) على التوالي علما ان التابع الاخير يسجل لاول مرة في العراق. أظهرت النتائج ايضا وجود الفايروس Cotton bunchy top virus (CBTV) اذ بلغت التغطية والتشابه مع الجينوم المرجعي لهذا الفايروس 85.4 % و 97.3 % على التوالي وبمعدل عدد نسخ بلغ X 12.1. وقد تم ايداع الجينوم الكامل لهذا الفايروس في بنك الجينات NCBI-GenBank باسم Cotton bunchy top virus isolate Iraq-1 رقم التسلسل PP680224.1 ويعد هذا التسجيل الاول في العراق لهذا الفايروس.
يضاف الى مجموعة الفايروسات التي تم تشخيصها في هذه الدراسة تشخيص الفايروس الفطري (Mycoviruses) Erysiphe necator-associated virus (EnVS) عن طريق الحصول على عدة متجاورات متداخلة تتشابه مع جزء من الجينوم المرجعي لهذا الفايروس وان العزلة العراقية ذات نسبة تشابه عالية بالقواعد النايتروجينية بلغت 93.48% مع النوع EnVS-1 لذلك تم توثيق جين RdRp الخاص بالعزلة العراقية في بنك الجينات بالاسم Erysiphe necator associated virus 1 isolate Iraq-1 ورقم التسلسل PP352232.1.
كما نجحت عملية تصنيع مستحضر احيائي نانوي ولاول مرة في العراق باستعمال العامل الاحيائي Trichoderma koningiopsis وجسيمات أوكسيد الزنك ZnO النانوية التي كانت باحجام نانوي مختلفة والتي تم تحميلها على سطح ابواغ العامل الاحيائي واستعملت في التجربة الحقلية بنجاح.
واخيراً أكدت نتائج التجربة الحقلية ان اسلوب المكافحة المتكاملة له الافضلية في خفض اعداد حشرة الذبابة البيضاء ونسبة شدة الاصابة بالفايروسات المرافقة اذ كان افضل هذه المعاملات التكاملية هي تلك التي شملت زراعة التركيب الوراثي Hort-5 و تطبيق المبيد كونان مع تطبيق العامل الاحيائي لوحده اوالمستحضر الاحيائي النانوي لوحده من خلال خفض شدة الاصابة الى 31.0% و33.3% على التوالي واعداد حشرة الذبابة البيضاء الى معدل 9.8 و 8.5 حشرة على التوالي تلتهما معاملة زراعة التركيب الوراثي Hort-5 و تطبيق المبيد اكتارا و تطبيق المستحضر الاحيائي النانوي بنسبة شدة اصابة 33.3% ومعدل اعداد الحشرة بلغ 9.4 مقارنة مع المعاملات التي زرعت فيها التراكيب الوراثية فقط اذ كانت نسبة شدة الاصابة واعداد حشرة الذبابة البيضاء للتركيب الوراثي Hort-5 قد بلغت 50.7 % و 12.1 حشرة على التوالي بينما بلغت في معاملة التركيب الوراثي عبير 73.3% و16.4 حشرة على التوالي.

Evaluation of Some Genotypes, Nano-Biological Formulation, and Chemical Insecticides in Controlling Viruses Identified by Next Generation Sequencing in Okra Plants

This study aimed to identify the virus community (virome) affecting okra crops and evaluate an integrated pest management strategy against them, which includes genetic varieties, Nano biopreparation, and insecticides.
After collecting infected plant samples from different fields of okra crops, Next-Generation Sequencing (NGS) technology using the Metatranscriptomics method was employed to fully identify and characterize the viruses infecting okra plants. The bioagent Trichoderma koningiopsis was used to produce nanoparticles of zinc oxide (ZnO) as Nano biopreparation, which was used alongside genetic varieties and insecticides in an integrated pest management program for controlling the viruses and whitefly insects affecting okra crops.
The results of the NGS data analysis revealed the presence of several viruses and viral satellites alongside one fungal virus. These included the Cotton leaf curl Gezira virus (CLCuGeV), identified through multiple contiguous overlapping sequences similar to the reference genome of the virus in plant samples, with raw read sequences coverage of the full genome 100% and a similarity rate of 97.7%, with a copy number of 413.7 X. Consequently, the full genome of this virus was reported in the GenBank database under the name Cotton leaf curl Gezira virus isolate Okra/Iraq-1 with the accession number PP837748.1. The results also indicated the presence of the viral satellites Cotton leaf curl Gezira alphasatellite (CLCuGA), Cotton leaf curl Gezira betasatellite (CLCuGB), and Okra leaf curl alphasatellite (OLCuA), with multiple contiguous overlapping sequences similar to their genomes, with coverage rates of 100% for all of them, and similarity rates ranging from 93% to 100%. These three genomes were documented in GenBank with the following names and accession numbers: Cotton leaf curl Gezira alphasatellite isolate Okra/Iraq-1 (PP837749.1), Cotton leaf curl Gezira betasatellite isolate Okra/Iraq-1 (PP837750.1), and two isolates for Okra leaf curl alphasatellite isolate Iraq-1+2 (PP779765.1) and (PP839930.1), respectively, noting that the latter satellite is recorded for the first time in Iraq. The results also showed the presence of the Cotton bunchy top virus (CBTV), with coverage and similarity to the reference genome of 85.4% and 97.3%, respectively, and an average copy number of 12.1 X. The full genome of this virus was deposited in the NCBI-GenBank under the name Cotton bunchy top virus isolate Iraq-1 with the accession number PP680224.1, marking its first record in Iraq.
In addition to these viruses identified in this study, the fungal virus (Mycovirus) Erysiphe necator-associated virus (EnVS) was identified by finding multiple contiguous overlapping sequences similar to a part of the reference genome. The Iraqi isolate had a high similarity rate of 93.48% with the type EnVS-1, leading to the documentation of the RdRp gene of the Iraqi isolate in the GenBank under the name Erysiphe necator -associated virus 1 isolate Iraq-1 with the accession number PP352232.1.
Moreover, the process of manufacturing a Nano biopreparation was accomplished for the first time in Iraq using the bioagent Trichoderma koningiopsis and zinc oxide (ZnO). The nanoparticles were of diverse sizes and were loaded onto the surface of the bioagent’s spores. They were successfully used in field experiments.
Finally, field experiment results confirmed that the integrated pest management method was preferable for reducing the number of whitefly insects and the disease severity percentage of the virus infection. The best-integrated treatments included planting the genetic variety Hort-5 and applying the Conan insecticide with either the bioagent alone or the Nano biopreparation alone, reducing the disease severity percentage to 31.0% and 33.3%, respectively, and the number of whitefly insects to an average of 9.8 and 8.5 insects, respectively. These were followed by the treatment of planting the genetic variety Hort-5 and applying the Actara insecticide and the Nano biopreparation, with a disease severity percentage of 33.3% and an average number of insects reaching 9.4. Compared with the control treatments that involved planting the genetic varieties only, which showed disease severity percentage and number of whitefly insects for the Hort-5 variety of 50.7% and 12.1 insects, respectively, while the Abeer variety had 73.3% and 16.4 insects, respectively.