การจัดจำแนกและวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการทางชีวโมเลกุลของ ไอโซเลตเชื้อราเมตาไรเซียมที่มีศักยภาพก่อโรคกับเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล
คำสำคัญ:
เชื้อราเมตาไรเซียม, เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล, การจัดจำแนก, การวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการบทคัดย่อ
เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล (Nilaparvata lugens (Stål)) จัดเป็นแมลงศัตรูข้าวที่สำคัญทางเศรษฐกิจในเอเชีย เชื้อราเมตาไรเซียมเป็นเชื้อราก่อโรคกับแมลงที่มีประสิทธิภาพสูงมากในการควบคุมเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล จากการคัดแยกเชื้อราเมตาไรเซียมจากดินป่าในจังหวัดเพชรบูรณ์ พบเชื้อราจำนวน 15 ไอโซเลต มีประสิทธิภาพสูงในการควบคุมเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาลได้ดี ในการศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อจำแนกชนิดและสร้างรูปแบบความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการด้วยข้อมูลทางสัณฐานวิทยาของโคโลนีและโคนิเดียของเชื้อที่พบร่วมกับข้อมูลจากชิ้นส่วนสายพันธุกรรมของ ITS จาก 18S rDNA ทำการวิเคราะห์ลักษณะสัณฐานวิทยาของโคโลนีและโคนิเดียด้วย cluster analysis และสร้างแผนผังความสัมพันธ์ร่วมกับเชื้อรา M. anisopliae (PB-75), M. anisopliae, M. album, M. majus และ M. granulomatis ส่วนการจัดจำแนกทางชีวโมเลกุลนั้นได้จากการเทียบเคียงสายพันธุกรรมของ ITS จาก 18S rDNA กับข้อมูลใน GenBank ด้วยโปรแกรม BLAST และทำการวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการร่วมกับข้อมูลเชื้อรา Metarhizium spp. ใกล้ชิด จากฐานข้อมูล GenBank ด้วยวิธีการ neighbor-joining โดยมี M. frigidum และ M. minus เป็น outgroups ผลการวิเคราะห์ลักษณะสัณฐานวิทยา พบว่า เชื้อราเมตาไรเซียมทุกไอโซเลต มีแนวโน้มจัดเป็นเชื้อรา Metarhizium anisopliae เนื่องจากมีความยาวของโคนิเดียน้อยกว่า 9 ไมโครเมตร และผลการวิเคราะห์รูปแบบความสัมพันธ์ได้จัดทุกไอโซเลตรวมกลุ่มใกล้ชิดกับ M. anisopliae ในขณะที่ ผลการค้นหาด้วย BLAST พบว่าสายพันธุกรรมของ ITS จาก 18S rDNA ของเชื้อราเมตาไรเซียมทุกไอโซเลตมีความใกล้ชิดหรือเหมือนตรงกับข้อมูลของเชื้อรา M. anisopliae ด้วยสัดส่วนที่สูงกว่า 99% ผลการวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการพบว่าเชื้อราเมตาไรเซียมทั้ง 15 ไอโซเลตรวมกลุ่มใกล้ชิดกับเชื้อรา M. anisopliae แยกออกจากกลุ่ม outgroup อย่างชัดเจน
References
วีรยุทธ สร้อยนาค, วีรเทพ พงษ์ประเสริฐ, ไสว บูรณพานิชพันธุ์ และสมชาย ธนสินชยกุล. 2556. ประสิทธิภาพของสารฆ่าแมลงบางชนิดต่อเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาลในภาคเหนือตอนล่างของประเทศไทย. วารสารเกษตร 29(3): 231-238.
สำนวน ฉิมพกา และวีรเทพ พงษ์ประเสริฐ. 2548. ปัจจัยที่มีผลต่อการใช้สารเคมีป้องกันกำจัดศัตรูข้าวของเกษตรกร อำเภอตะพานหิน จังหวัดพิจิตร. วารสารเกษตรนเรศวร 8(1): 77-94.
สุวัฒน์ รวยอารีย์. 2544. เรียนรู้การจัดการศัตรูข้าวโดยผสมผสาน. กองกีฏและสัตววิทยา: กรมวิชาการเกษตร, กรุงเทพฯ. 262 หน้า.
อารยา บุญศักดิ์, วีรเทพ พงษ์ประเสริฐ, ไสว บูรณพานิชพันธุ์ และจิราพร กุลสาริน. 2558. การคัดเลือกเชื้อรา Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin ที่มีศักยภาพในการควบคุมเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล. วารสารเกษตร 31(3): 291-299.
อารยา บุญศักดิ์, วิภา หอมหวล, วีรเทพ พงษ์ประเสริฐ และสุพรรณิกา อินต๊ะนนท์. 2564. การคัดแยกและคัดเลือกเชื้อราสกุลเมธาไรเซียมจากดินป่าในพื้นที่อำเภอเขาค้อ จังหวัดเพชรบูรณ์เพื่อควบคุมเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล. หน้า 716-728. ใน: การประชุมวิชาการนเรศวรวิจัยและนวัตกรรม ครั้งที่ 17. มหาวิทยาลัยนเรศวร, พิษณุโลก.
Altschul, S.F., W. Gish, W. Miller, E.W. Myers and D.J. Lipman. 1990. Basic local alignment search tool. Journal of Molecular Biology 215(3): 403-410.
Anderson, D.L. and J. W.H. Trueman. 2000. Varroa jacobsoni (Acari: Varroidae) is more than one species. Experimental and Applied Acarology 24(3): 165–189.
Bich, G.A., M.L. Castrillo, F.L. Kramer, L.L. Villalba and P.D. Zapata. 2021. Morphological and molecular identification of entomopathogenic fungi from agricultural and forestry crops. Floresta e Ambiente 28(2), doi:10.1590/2179-8087-floram-2018-0086.
Bischoff, J.F., S.A. Rehner and R.A. Humber. 2009. A multilocus phylogeny of the Metarhizium anisopliae lineage. Mycologia 101(4): 512-530.
Bridge, P.D., M.A.J. Williams, C. Prior and R.R.M. Paterson. 1993. Morphological, biochemical and molecular characteristics of Metarhizium anisopliae and M. flavoviride. Journal of General Microbiology 139: 1163-1169.
Bunsak, A., W. Homhaul, W. Pongprasert, K. Ruangrit and S. Intanon. 2023. Occurrence of entomopathogenic fungi from natural ecosystems in Phetchabun, Thailand and their virulence against brown planthopper. Current Applied Science and Technology 23(4); DOI: 10.55003/cast.2023.04.23.013
Castro-Vasquez, R., M. Montero-Astua, S. Hernandez-Villalobos, A. Vargas-Martinez and R. Molina-Bravo. 2018. Identification and molecular characterization of Metarhizium spp. from soil of Costa Rica. (Online): Available Source: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/MG786733.1report=genbank&log$=nucltop&blast_rank=1&RID=ZY3UJ2KR013 (January 30, 2023)
Chen, W.-H., Y.-F. Han, J.-D. Liang and Z.-Q. Liang. 2019. Morphological and phylogenetic characterization of novel Metarhizium species in Guizhou, China. Phytotaxa 419(2): 189-196.
Chinniah, C., A. Ravikumar, M. Kalyanasundaram and P. Parthiban. 2016. Management of sucking pests, by integration of organic sources of amendments and foliar application of entomopathogenic fungi on chilli. Journal of Biopesticide 9(1): 34-40.
Dentinger, B.T.M., M.Y. Didukh and J.-M. Moncalvo. 2011. Comparing COI and ITS as DNA barcode markers for mushrooms and allies (Agaricomycotina). PLoS ONE 6(9): e25081, doi:10.1371/journal.pone.0025081.
Driver, F., R.J. Millner and J.W.H. Trueman. 2000. A taxonomic revision of Metarhizium based on a phylogenetic analysis of rDNA sequence data. Mycological Research 104(2): 134-150. doi:10.1017/S0953756299001756.
Dugan, F.M. 2017. The Identification of Fungi: An Illustrated Introduction with Keys, Glossary, and Guide to Literature. The American Phytopathological Society Press. St. Paul, Minnesota. 176 p.
Epp, L.S., S. Boessenkool, E.P. Bellemain, J. Haile, A. Esposito, T. Riaz, C. Erséus, V.I. Gusarov, M.E. Edwards, A. Johnsen, H.K. Stenøien, K. Hassel, H. Kauserud, N.G. Yoccoz, K.A. Bråthen, E. Willerslev, P. Taberlet, E. Coissac and C. Brochmann. 2012. New environmental metabarcodes for analysing soil DNA: potential for studying past and present ecosystems. Molecular Ecology 21(8): 1821-1833.
Felsenstein, J., 1985. Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap. Evolution, 39(4), 783-791.
Hall, B.G. 2013. Building phylogenetic trees from molecular data with MEGA. Molecular Biology and Evolution 30(5): 1229-1235.
Hall, T.A. 1999. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series 41: 95-98.
Helina, S., S. Sulandari, S. Hartono and Y.A. Trisyono. 2019. Detection and analysis of protein profile on stunt virus-infected rice plant with different severity level on Ciherang and Situ Bagendit varieties. Journal Perlindungan Tanaman Indonesia 23(1): 116-124.
Henry, T., P.C. Iwen and S.H. Hinrichs. 2000. Identification of Aspergillus species using internal transcribed spacer regions 1 and 2. Journal of Clinical Microbiology 38(4): 1510-1515.
Hibbett, D.S. and J.W. Taylor. 2013. Fungal systematics: is a new age of enlightenment at hand?. Nature Reviews Microbiology 11(2): 129-133.
Latch, G.C.M. 1965. Metarrhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin strains in New Zealand and their possible use for controlling pasture-inhabiting insects. New Zealand Journal of Agricultural Research 8(2): 384-396.
Luangsa-ard, J., K. Tasanathai, S. Mongkolsamrit and N. Hywel-Jones. 2007. Atlas of Invertebrate-Pathogenic Fungi of Thailand, Volume. 1. National Science and Technology Development Agency, Pathum Thani. 82 p.
Luangsa-ard, J.J., K. Tasanathai, S. Mongkolsamrit and N. Hywel-Jones. 2009. Atlas of Invertebrate-Pathogenic Fungi of Thailand, Volume. 2. Bangkok, Thailand: National Science and Technology Development Agency, Pathum Thani. 88 p.
Mongkolsamrit, S., A. Khonsanit, D. Thanakitpipattana, K. Tasanathai, W. Noisripoom, S. Lamlertthon, W. Himaman, J. Houbraken, R.A. Samson and J. Luangsa-ard. 2020. Revisiting Metarhizium and the description of new species from Thailand. Studies in Mycology 95: 171–251.
Nawaz, H. 2021. Metarhizium anisopliae strain Ma01 small subunit ribosomal RNA gene, partial sequence; internal transcribed spacer 1, 5.8S ribosomal RNA gene, and internal transcribed spacer 2, complete sequence; and large subunit ribosomal RNA gene, partial sequence. (Online): Available Source: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/OL839175.1report=genbank&log$=nucltop&blast_rank=2&RID=ZY2XZXTP01R (January 30, 2023).
Nei, M. and Kumar, S., 2000. Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford: Oxford University Press. 348 p.
Nilsson, R.H., L. Tedersoo, K. Abarenkov, M. Ryberg, E. Kristiansson, M. Hartmann, C.L. Schoch, J.A.A. Nylander, J. Bergsten, T.M. Porter, A. Jumpponen, P. Vaishampayan, O. Ovaskainen, N. Hallenberg, J. Bengtsson-Palme, K.M. Eriksson, K.-H. Larsson, E. Larsson and U. Koljalg. 2012. Five simple guidelines for establishing basic authenticity and reliability of newly generated fungal ITS sequences. MycoKeys 4: 37-63.
Nishi, O., K. Hasegawa, K. Iiyama, C. Yasunaga-Aoki and S. Shimizu. 2011. Phylogenetic analysis of Metarhizium spp. isolated from soil in Japan. Applied Entomology and Zoology 46(3): 301-309.
Petch, T. 1931. Notes on entomogenous fungi. Transactions of the British Mycological Society 16(1): 55-75.
Petch, T. 1935. Notes on entomogenous fungi. Transactions of the British Mycological Society 19(3): 161-194.
Raja, H.A., A.N. Miller, C.J. Pearce and N.H. Oberlies. 2017. Fungal identification using molecular tools: A primer for the natural products research community. Journal of Natural Products 80(3): 756-770.
Rombach, M.C., R.A. Humber and H.C. Evans. 1987. Metarhizium album, a fungal pathogen of leaf-and planthoppers of rice. Transactions of the British Mycological Society 88(4): 451-459.
Saitou, N. and M. Nei. 1987. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution 4(4): 406-425.
Savary, S., F. Horgan, L. Willocquet and K.L. Heong. 2012. A review of principles for sustainable pest management in rice. Crop Protection 32: 54-63.
Schmidt, V., L. Klasen, J. Schneider, J. Hübel and M. Pees. 2017. Fungal dermatitis, glossitis and disseminated visceral mycosis caused by different Metarhizium granulomatis genotypes in veiled chameleons (Chamaeleo calyptratus) and first isolation in healthy lizards. Veterinary Microbiology 207: 74-82.
Sinchayakul, P., W. Pongprasert, R. Masmeatathip, W. Sorapongpaisal, W. Homhaul and P. Thepkusol. 2022.
Development of Metarhizium fungi for controlling insect pests in organic farming system. (Online): Available Source: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/OP546104.1report=genbank&log$=nucltop&blast_rank=13&RID=UFBCH6B9013. (January 30, 2023)
Suzuki, K., K. Takahashi and N. Harada. 2020. Evaluation of primer pairs for studying arbuscular mycorrhizal fungal community compositions using a MiSeq platform. Biology and Fertility of Soils 56(6): 853-858.
Syazwan, S., A. Sajap and R. Mohamed. 2015. Metarhizium anisopliae of Peninsular Malaysia origin poses high pathogenicity towards Coptotermes curvignathus, a major wood and tree pest. Malaysian Forester 78: 41-48.
Tamura, K., G. Stecher and S. Kumar. 2021. MEGA11: molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution 38(7): 3022-3027.
Tangthirasunun, N., S. Poeaim, K. Soytong, P. Sommartya and S. Popoonsak. 2010. Variation in morphology and ribosomal DNA among isolates of Metarhizium anisopliae from Thailand. Journal of Agricultural Technology 6(2): 317-329.
Thaochan, N. and W. Suasa-ard. 2017. Occurrence and effectiveness of indigenous Metarhizium anisopliae against adults Zeugodacus cucurbitae (Coquillett) (Diptera: Tephritidae) in Southern Thailand. Songklanakarin Journal of Science and Technology 39(3): 325-334.
Thompson, J.D., T.J. Gibson, F. Plewniak, F. Jeanmougin and D.G. Higgins. 1997. The CLUSTAL_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic Acids Research 25(24): 4876-4882.
Tulloch, M. 1976. The genus Metarhizium. Transactions of the British Mycological Society 66(3): 407-411.
White, T.J., T. Bruns, S. Lee and J. Taylor. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. pp. 315–322. In: M.A. Innis, D.H. Gelfand, J.J. Sninsky and T.J. White. (Eds.). PCR protocols a guide to methods and applications. Academic Press, San Diego.
Xu, Y.L., S.X. Bao, H.Q. Huang, M. Liu and J. Zhu. 2012. Diversity and distribution of culturable fungi in mangrove soil in Hainan. (Online): Available Source: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/JQ889704.1report=genbank&log$=nucltop&blast_rank=1&RID=U83FU99601N. (January 30, 2023)
