Genetic Diversity and Avirulence Gene Analysis of Pyricularia oryzae
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Rice blast disease caused by the fungus Pyricularia oryzae is an important disease affecting rainfed and irrigated rice cultivation. The severity of this disease depends on the genetic diversity of fungal Avirulence (AVR) genes. This study aimed to investigate fungal isolates’ genetic diversity and determine the presence of AVR genes in P. oryzae isolates collected from the northeastern region of Thailand during the 2020 and 2023 rice seasons. Morphological characterization and genetic diversity analysis of fungal isolates were performed using the repetitive-based polymerase chain reaction (rep-PCR) technique. The presence of seven AVR genes was also determined using PCR. The results showed that fungal isolates from the same and different locations exhibited differences in morphological characteristics and could be classified into 24 groups based on genetic diversity. The average percentage of AVR genes in fungi collected in 2020 and 2023 were as follows: AVR-Pizt (0% and 0%), AVR-Pii (17.9% and 31.7%), AVR-Pia (71.9% and 69.8%), AVR-Pi9 (96.4% and 100%), AVR-Pib (91.1% and 73%), AVR-Pik (87.5 and 100%), and AVR-Pita 1 (91.1 and 77.7%). The results of this study suggest that morphological characteristics, genetic diversity of fungal isolates, and the presence of AVR genes. This information could be useful for developing rice varieties resistant to blast disease and sustainable blast disease management in the Northeastern region of Thailand.
Article Details
References
กรมส่งเสริมการเกษตร. 2567. รายงานสถานการณ์ศัตรูข้าว. วันที่ 18 กันยายน 2567. หน้า 1-8. สืบค้นจาก: https://ppsf.doae.go.th/สถานการณ์การระบาดศัตรูข้าว-207/. (25 พฤศจิกายน 2567)
พูนศักดิ์ เมฆวัฒนากาญจน์, พยอม โคเบลลี่, อัจฉราพร ณ ลำปาง เนินพลับ, ถนอมจิตร์ ฤทธิ์มนตรี, กุลชนา เกศสุวรรณ, ชนสิริน กลิ่นมณี และสงวน เที่ยงดีฤทธิ์. 2550. การตรวจสอบความหลากหลายของสายพันธุ์เชื้อราสาเหตุโรคไหม้ของข้าวในประเทศไทย. วารสารวิชาการข้าว 1(1): 52-64.
พูนศักดิ์ เมฆวัฒนากาญจน์, วราพงษ์ ชมาฤกษ์, จิรพงศ์ ใจรินทร์, อุไรวรรณ คชสถิตย์, บุญรัตน์ จงดี, สมใจ สาลีโท, วีระศักดิ์ หอมสมบัติ, อัจฉราพร ณ ลำปาง เนินพลับ และพันนิภา ยาใจ. 2554. ความหลากหลายของเชื้อราสาเหตุโรคไหม้กับการพัฒนาข้าวต้านทานโรคไหม้. วารสารวิชาการข้าว 5(1): 16-28.
เพ็ญนภา ตันเซียน, ธานี ศรีวงศ์ชัย และนงลักษณ์ เภรินทวงค์. 2557. วิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมของเชื้อราสาเหตุโรคไหม้ในประเทศไทย โดยใช้เครื่องหมายไมโครแซทเทลไลท์. หน้า 400- 406. ใน: การประชุมทางวิชาการของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ครั้งที่ 52: สาขาพืช. 4-7 กุมภาพันธ์ 2557. กรุงเทพฯ.
Damchuay, K., A. Longya, T. Sriwongchai, P. Songkumarn, N. Parinthawong, K. Darwell, S. Talumphai, P. Tasanasuwan and C. Jantasuriyarat. 2020. High nucleotide sequence variation of avirulent gene, AVR-Pita1, in Thai rice blast fungus population. Journal of Genetics 99: 1-11.
Dissanayaka, D.M.H.R., M.D. Pabasara, G.K.S.N. Gajanayake, W.A.M. Daundasekera and H.A.C.K. Ariyarathna. 2024. A case report on Blast disease in Rice and Finger millet in Sri Lanka. Ceylon Journal of Science 53(2).
George, M.L.C., R.J. Nelson, R.S. Zeigler and H. Leung. 1998. Rapid population analysis of Magnaporthe grisea by using rep-PCR and endogenous repetitive DNA sequences. Phytopathology 88: 223-229.
Hu, Z.J., Y.Y. Huang, X.Y. Lin, H. Feng, S.X. Zhou, Y. Xie, Y.X.X. Liu, C. Liu, R.M. Zhao, W.S. Zhao and C.H. Feng. 2022. Loss and natural variations of Blast Fungal Avirulence genes breakdown rice resistance genes in the Sichuan Basin of China. Frontiers in Plant Science 13: 788876.
IRRI. 2014. Standard Evaluation System for Rice (SES). International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines. 57 p.
Longya, A., S. Talumphai and C. Jantasuriyarat. 2020. Morphological characterization and genetic diversity of rice blast fungus, Pyricularia oryzae, from Thailand using ISSR and SRAP markers. Journal of Fungi 6(1): 38.
Mekwatanakarn, P., W. Kositratana, M. Levy and R.S. Zeigler. 2000. Pathotype and Avirulence Gene Diversity of Pyricularia grisea in Thailand as Determined by Rice Lines Near Isogenic for Major Resistance Genes. Plant Disease 84: 60-70.
Olukayode, T., B. Quime, Y.C. Shen, M.J. Yanoria, S. Zhang, J. Yang, X. Zhu, W.C. Shen, A. von Tiedemann and B. Zhou. 2019. Dynamic insertion of Pot3 in AvrPib prevailing in a field rice blast population in the Philippines led to the high virulence frequency against the resistance gene Pib in rice. Phytopathology 109(5): 870-877.
Peng, Z., Y. Fu, F. Wang, Q. Liu, Y. Li, Z. Zhang, L. Yin, X.L. Chen, J. Xu, H. Deng and J. Xing. 2023. Genetic Variation of Magnaporthe oryzae Population in Hunan Province. Journal of Fungi 9(7): 776.
Rohlf, F.J. 2000. NTSYSpc: Numericail Taxonomy and Multivariate Analysis system, version 2.20e. User Guide. Exeter Software, Se tauket, New York, USA.
Selisana, S.M., M.J. Yanoria, B. Quime, C. Chaipanya, G. Lu, R. Opulencia, G.L. Wang, T. Mitchell, J. Correll, N.J. Talbot and H. Leung. 2017. Avirulence (AVR) gene-based diagnosis complements existing pathogen surveillance tools for effective deployment of resistance (R) genes against rice blast disease. Phytopathology 107(6): 711-720.
Sirisathaworn, T., T. Srirat, A. Longya and C. Jantasuriyarat. 2017. Evaluation of mating type distribution and genetic diversity of three Magnaporthe oryzae avirulence genes, PWL-2, AVR-Pii and Avr-Piz-t, in Thailand rice blast isolates. Agricuiture and Natural Resources 51(1): 7-14.
Wang, S.W., W.J. Zheng, J.M. Zhao, S.H. Wei, Y. Wang, B.H. Zhao and Z.H. Liu. 2014. Identification and analysis of Magnaporthe oryzae avirulence genes in Liaoning province. Journal of integrative agriculture 47: 462-472.
White, T.J., T. Bruns, S. Lee and J.W. Taylor. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. pp.315-322. In: PCR protocols: A Guide to Methods and Applications. Academic Press, New York.
Wu, J., Y. Kou, J. Bao, Y. Li, M. Tang, X. Zhu, A. Ponaya, G. Xiao, J. Li, C. Li and M.Y. Song. 2015. Comparative genomics identifies the Magnaporthe oryzae avirulence effector AvrPi9 that triggers Pi9-mediated blast resistance in rice. New Phytologist. 206 (4): 1463-1475.
Xing, J.J., Y. Jia, J.C. Correll, F.N. Lee, R. Cartwright, M. L. Cao and L.P. Yuan. 2013. Analysis of genetic and molecular identity among field isolates of the rice blast fungus with an international differential system, rep-PCR, and DNA sequence. Plant Disease 97:491-495.
Yap, I. and R.J. Neison. 1996. Winboot: A Program for Performing Bootstrap Analysis of Binary Data to Determine the Confidence Limits of UPGMABased Dendrograms. IRRI Discussion Paper Series 14. International Rice Research Institute, Manila, Philippines.
Zhang, S.L., L. Wang, W.H. Wu, L.Y. He, X.F. Yang and Q.F. Pan. 2015. Function and evolution of Magnaporthe oryzae avirulence gene AvrPib responding to the rice blast resistance gene Pib Scientific reports 5(1): 11642.
Zhang, N., S. Zhao and Q. Shen. 2011. A six-gene phylogeny reveals the evolution of mode of infection in the rice blast fungus and allied species. Mycologia 103: 1267-1276.
Zhou, E., Y. Jia, P. Singh, J.C. Correll and F.N. Lee. 2007. Instability of the Magnaporthe oryzae avirulence gene Avr-Pita alters virulence. Fungal Genetics and biology 44(10): 1024-1034.