Partial sequencing and phylogenetic analysis of Soybean mosaic virus isolated in Ukraine

Abstract

The aim of the present study isto compare the biological and molecular properties of Ukrainian soybean mosaic virus (SMV) isolates with those of known strains or isolates from other countries, and to trace their possible origin. The methods of mechanical inoculation, reverse transcription polymerase chain reaction, DNA sequencing and phylogenetic analysis have been used. Results. Five SMV isolates have been collected and biologically purified from breeding plots in Vinnitsa region of Ukraine. It has been found that all these isolates show the same reaction patterns when infecting 11 differential soybean cultivars. Phylogenetic analysis of sequences of the coat protein coding region and P1 coding region revealed strong genetic relationships between representative Ukrainian (UA1Gr) and SMV-VA2 isolates which together were sorted in one clade with G2 strain. The investigation of sequence identity showed that different genomic regions of SMV were under different evolutionary constraints. Conclusions. SMV, isolated in Ukraine for the first time, belongs to the G2 strain group that is widespread in North America. The SMV isolates obtained in this work may be employed in the Ukrainian national breeding programs to create soybean with durable virus resistance. Keywords: Soybean mosaic virus, Potyvirus, Glycine max, nucleotide sequences, phylogenetic analysis.

Мета. Порівняти молекулярно-біологічні властивості українських ізолятів вірусу мозаїки сої (ВМС) із властивостями відомих закордонних ізолятів цього вірусу, а також прослідкувати їхнє можливе походження. Методи. Механічна інокуляція, полімеразна ланцюгова реакція зі зворотною транскрипцією, секвенування ДНК та філогенетичний аналіз. Результати. На селекційних ділянках у Вінницькій області відібрано та в подальшому очищено п’ять ізолятів ВМС. Показано, що всі досліджувані ізоляти ВМС проявляють однаковий спектр реакцій на 11 диференціюючих сортах сої. Філогенетичний аналіз нуклеотидних та відповідних амінокислотних послідовностей генів СР і Р1 продемонстрував високу філогенетичну спорідненість між репрезентативним українським (UA1Gr) та американським (VA2) ізолятами ВМС, які увійшли до одного кластеру із штамом G2. Результати порівняння нуклеотидних послідовностей підтвердили припущення стосовно того, що різні ділянки геному ВМС перебувають під неоднаковим еволюційним тиском. Висновки. Виділені в Україні ізоляти ВМС належать до штамової групи G2 і, ймовірно, походять з території Північної Америки. На нашу думку, отримані в даній роботі ізоляти ВМС актуально використовувати у вітчизняних селекційних програмах для створення вірусостійких сортів сої. Ключові слова: вірус мозаїки сої, потівірус, Glycine max, послідовності нуклеотидів, філогенетичний аналіз.

Цель. Сравнить молекулярно-биологические свойства украинских изолятов вируса мозаики сои (ВМС) со свойствами известных иностранных изолятов этого вируса, а также проследить их возможное происхождение. Методы. Механическая инокуляция, полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией, секвенирование ДНК и филогенетический анализ. Результаты. На селекционных участках в Винницкой области отобраны и в последующем очищены пять изолятов ВМС. Показано, что все изучаемые изоляты демонстрируют одинаковый спектр реакций на 11 дифференцирующих сортах сои. Филогенетический анализ нуклеотидных и соответствующих аминокислотных последовательностей генов СР и Р1 выявил высокий уровень филогенетического родства между репрезентативным украинским (UA1Gr) и американским (VA2) изолятами ВМС, вошедшими в один кластер со штаммом G2. Результаты сравнения нуклеотидных последовательностей подтвердили предположенипе о том, что разные участки генома ВМС находятся под различным эволюционным давлением. Выводы. Выделенные в Украине изоляты ВМС принадлежат к штаммовой группе G2 и, вероятно, являются привнесенными с территории Северной Америки. На наш взгляд, полученные в данной работе изоляты ВМС актуально использовать в отечественных селекционных программах для создания вирусоустойчивых сортов сои. Ключевые слова: вирус мозаики сои, потивирус, Glycine max, последовательности нуклеотидов, филогенетический анализ.