شناسایی و ویژگی‌یابی پاتوژن‌های ایجاد کننده پوسیدگی کرم زعفران در چین

پوسیدگی بنه مهم‌ترین بیماری زعفران است که قارچ‌هایی از جنس‌های مختلف مانند Fusarium spp به آن مبتلا می‌شوند.پنی سیلیوم spp. و Botrytis spp. قبلاً به عنوان پاتوژن گزارش شده است. در این تحقیق از ترکیبی از توالی‌یابی آمپلیکون و روش‌های جداسازی سنتی برای شناسایی عوامل ایجاد کننده، منبع اصلی عفونت استفاده شد. تنوع جوامع میکروبی در بنه ها و خاک زعفران بیمار به طور معنی داری در مقایسه با بنه و خاک سالم کاهش یافت. محتوای پنی‌سیلیوم و بوتریتیس در بنه‌های سالم و بیمار به طور مشابه بالا بود، که نشان می‌دهد ارتباط مستقیمی با وقوع پوسیدگی بنه ندارد.

اما فراوانی نسبی فوزاریوم، کادوفورا و فوزیکولا در بنه‌های بیمار به طور قابل‌توجهی بیشتر از بنه‌های سالم بود. فراوانی Fusarium افزایش یافت، در حالی که فراوانی Oidiodendron، Paraphaeosphaeria و باکتری‌های مفید اندوفیتی Pseudomonas کاهش یافت که ممکن است با بروز بیماری مرتبط باشد. نمودار شبکه ای همزمان نشان داد که همبستگی بین جوامع قارچی و باکتریایی عمدتاً مثبت است. با توجه به پیش‌بینی ژن عملکردی، پاتوژن‌های گیاهی در خاک بیمار نسبتاً فراوان بودند. در همان زمان، ما همچنین ۱۰۰ بنه بیمار را از مزارع جینده که به «زادگاه زعفران» معروف است، جمع‌آوری کردیم.

همه سویه‌های بیماری‌زای جدا شده به‌عنوان Fusarium oxysporum از طریق مشاهدات مورفولوژیکی و تجزیه درخت فیلوژنتیک ITS، Tef-1α و β-توبولین شناسایی شدند. برای روشن شدن بهتر ویژگی‌های بیولوژیکی F. oxysporum، جدایه‌ها را در دماها و مقادیر pH مختلف کشت دادیم. دمای بهینه برای رشد میسلیوم و اسپورسازی 25 درجه سانتی گراد، PH 6، منابع کربن سوربیتول و منابع نیتروژن، پپتون بود. به طور خلاصه، نتایج ما نشان می‌دهد که F. oxysporum عامل بیماری‌زای پوسیدگی بنه در Jiande بوده و بنه‌های غیر از خاک منبع اصلی عفونت هستند. این درک جدید از پوسیدگی بنه زعفران، مبنای نظری را برای مدیریت بهتر و کارآمد آن فراهم خواهد کرد.

Corm rot is the most important disease of saffron, for which fungi from several genus such as Fusarium spp. Penicillium spp. and Botrytis spp., have been previously reported to be the pathogens. In this research, we used a combination of amplicon sequencing and traditional isolation methods to identify the causal agents, main infection source. The diversity of microbial communities in diseased saffron corms and soil decreased significantly compared with healthy corms and soil.

The contents of Penicillium and Botrytis in healthy and diseased corms were similarly high, indicating that them were not directly related to the occurrence of corm rot. But the relative abundance of Fusarium, Cadophora and Fusicolla were significantly higher in the diseased corms than healthy ones. The abundance of Fusarium increased, while the abundance of Oidiodendron, Paraphaeosphaeria and the endophytic beneficial bacteria Pseudomonas decreased, which may relate to the occurrence of the disease.

The co-occurrence network diagram showed that the correlation between fungal and bacterial communities was mainly positive. Plant pathogens were relatively abundant in the diseased soil, according to functional gene prediction. At the same time, we also collected 100 diseased corms from the fields in Jiande, where is known as the “hometown of saffron.” All isolated pathogenic strains were identified as Fusarium oxysporum through morphological observation and phylogenetic tree analysis of ITS, Tef-1α and β-tubulin. To better clarify the biological characteristics of F. oxysporum, we cultured the isolates at different temperatures and pH values. The optimum temperature for mycelial growth and sporulation was 25°C, pH 6，carbon sources sorbitol and nitrogen sources, peptone.

In short, our results suggests that F. oxysporum was the pathogen causing corm rot in Jiande and corms other than soils are the main primary infection source. These new understanding of saffron corm rot will provide the theoretical basis for its better and efficiently management.