Современные исследования молекулярной идентификации Fusarium solani

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность и цели. Грибы рода Fusarium являются представителями биологически неоднородной группы, в состав которой входят сапрофиты и факультативные паразиты. Традиционные морфологические методы идентификации представителей данного рода часто недостаточно надежны из-за вариабельности признаков и сложности комплекса видов Fusarium solani. Материалы и методы. Рассмотрены современные молекулярно генетические методы, основанные на анализе последовательностей таких маркеров, как ITS, TEF-1α, RPB2, β-тубулин, NIR, PHO и гена SIX, которые существенно повысили точность диагностики, позволив различать близкородственные виды, расы и специализированные формы. В последнее время особое внимание уделяется преимуществам мультилокусного подхода, который признан «золотым стандартом» для идентификации и таксономического анализа представителей Fusarium solani. Также рассмотрены возможности и ограничения применения секвенирования нового поколения (NGS), включая WGS, tNGS и mNGS, для комплексного геномного анализа и диагностики патогенов. Результаты и выводы. Отмечается, что интеграция фенотипических и молекулярных данных, а также развитие геномных технологий открывают отличные перспективы для стандартизации и повышения точности идентификации Fusarium solani на видовом и внутривидовом уровнях.

Об авторах

Фарход Суннатуллаевич Раджапов

Центр геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан

Автор, ответственный за переписку.
Email: farhod.radjapov@yandex.ru

старший научный сотрудник лаборатории геномики устойчивости растений

(Республика Узбекистан, Ташкентская обл., пос. Салар, ул. Университетская, 2)

Ильхом Бахтиярович Салахутдинов

Центр геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан

Email: ilkhom.salakhutdinov@genomics.uz

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией геномики устойчивости растений

(Республика Узбекистан, Ташкентская обл., пос. Салар, ул. Университетская, 2)

Венера Сейтумеровна Камбурова

Центр геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан

Email: kamburova.v@genomics.uz

доктор биологических наук, заместитель директора по науке

(Республика Узбекистан, Ташкентская обл., пос. Салар, ул. Университетская, 2)

Эльвира Азатовна Латыпова

Пензенский государственный аграрный университет

Email: latypova.e.a@pgau.ru

кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии, биологических технологий и ветеринарно-санитарной экспертизы

(Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30)

Забардаст Тожибаевич Буриев

Центр геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан

Email: zburiev@genomics.uz

доктор биологических наук, профессор, директор

(Республика Узбекистан, Ташкентская обл., пос. Салар, ул. Университетская, 2)

Список литературы

  1. Badiwe M., Fialho R. O., Stevens C. [et al.]. Fusarium Species Associated with Diseases of Citrus: A Comprehensive Review // Journal of Fungi (Basel). 2025. Vol. 11, № 4. doi: 10.3390/jof11040263
  2. O'Donnell K., Sutton D. A., Fothergill A. [et all.]. Molecular phylogenetic diversity, multilocus haplotype nomenclature, and in vitro antifungal resistance within the Fusarium solani species complex // Journal of Clinical Microbiology. 2008. Vol. 46, № 8. P. 2477–2490. doi: 10.1128/JCM.02371-07
  3. Lombard L., Van der Merwe N. A., Groenewald J. Z., Crous P. W. Generic concepts in Nectriaceae // Studies in Mycology. 2015. Vol. 80. P. 189–245. doi: 10.1016/ j.simyco.2014.12.002
  4. Mirhasani F., Daie-Ghazvini R., Hashemi S. J. [et al.]. Isolation and identification of Fusarium species from the water systems of ICUs and transplant wards of hospitals and determination of the in vitro susceptibilities of isolates to conventional antifungals // Frontiers in Fungal Biology. 2025. Vol. 6. doi: 10.3389/ffunb.2025.1564237
  5. Шеримбетов А. Г. Молекулярно-генетическая идентификация грибов рода Fusarium link., поражающих мягкую пшеницу (Triticum aestivum L.) // Современная биология и генетика. 2023. № 3. C. 24–31.
  6. Summerell B. A. Resolving Fusarium: Current status of the genus // Annual Review of Phytopathology. 2019. Vol. 57, № 1. P. 323–339. doi: 10.1146/annurev-phyto- 082718-100204
  7. Abdurakhmonov I. Y. Fusarium-Recent Studies. In BoD–books on demand. London : IntechOpen, 2024. 152 р.
  8. Qiu R., Li C., Zhang Y. [et al.]. Characterization of Fusarium solani Associated with Tobacco (Nicotiana tabacum) Root Rot in Henan, China // Plant Disease. 2024. Vol. 108, № 8. P. 2447–2453. doi: 10.1094/PDIS-10-23-2172-RE
  9. Montoya A. M., Grimaldo J., González G. M. Phenotypic and molecular identification of Fusarium spp. clinical and environmental isolates // Gaceta Medica de Mexico. 2024. Vol. 160, № 5. P. 527–534. doi: 10.24875/GMM.M24000943
  10. Raja H. A., Miller A. N., Pearce C. J., Oberlies N. H. Fungal Identification Using Molecular Tools: A Primer for the Natural Products Research Community // Journal of Natural Products. 2017. Vol. 80, № 3. P. 756–770. doi: 10.1021/acs.jnatprod.6b01085
  11. Mirhendi H., Ghiasian A., Vismer H. [et al.]. Preliminary Identification and Typing of Pathogenic and Toxigenic Fusarium Species Using Restriction Digestion of ITS1- 5.8S rDNA-ITS2 Region // Iranian Journal of Public Health. 2010. Vol. 39, № 4. Р. 35–44. PMID: 23113036; PMCID: PMC3481688
  12. Yassin Z., Salehi Z., Soleimani M. [et al.]. Phylogenetic relationship of Fusarium species isolated from keratitis using TEF1 and RPB2 gene sequences // Iranian Journal of Microbiology. 2022. Vol. 14, № 3. P. 417–422. doi: 10.18502/ijm.v14i3.9753
  13. Стахеев А. А., Самохвалова Л. В., Микитюк О. Д., Завриев С. К. Филогенетический анализ и молекулярное типирование трихотеценпродуцирующих грибов рода Fusarium из российских коллекций // Acta Naturae. 2018. Т. 10, № 2. C. 79–92. doi: 10.32607/20758251-2018-10-2-79-92
  14. Ateş G. Ö. Molecular Identification of Fusarium Isolates from Bozcaada Çavuşand Karalahna Grapesin Türkiye // Journal of Fungi. 2025. Vol. 11, № 5. doi: 10.3390/ jof11050373
  15. Erima S., Nyine M., Edema R. [et al.]. Molecular Characterisation of Fusarium Species Causing Common Bean Root Rot in Uganda // Journal of Fungi (Basel). 2025. Vol. 11, № 4. doi: 10.3390/jof11040283
  16. Egamberdiev S. S., Ulloa M., Saha S. [et al.]. Molecular Characterization of Uzbekistan Isolates of Fusarium oxysporum f. sp. Vasinfectum // Journal of Plant Science and Molecular Breeding. 2013. Vol. 2, № 1. doi: 10.7243/2050-2389-2-3
  17. Wallace E. C., May S. R., Miles L. A., Geiser D. M. Tips for Identifying Fusarium. Part 2: Sequence-based Identification // National Plant Diagnostic Network. 2022. URL: https://www.npdn.org/newsletter/2022/04/article/1
  18. O’Donnell K., Whitaker B. K., Laraba I. [et al.]. DNA Sequence - Based Identification of Fusarium: A Work in Progress // Plant Disease. 2022. Vol. 106, № 6. Р. 1597–1609. doi: 10.1094/PDIS-09-21-2035-SR
  19. Geiser D. M., Jime´nez-Gasco M. M., Kang S. [et al.]. A DNA sequence database for identifying Fusarium // European Journal of Plant Pathology. 2004. Vol. 110, № 5. P. 473–479. doi: 10.1023/B:EJPP.0000032386.75915.a0
  20. Ramdass A. C., Villafana R. T., Rampersad S. N. TRI Genotyping and Chemotyping: A Balance of Power // Toxins (Basel). 2020. Vol. 12, № 2. doi: 10.3390/toxins12020064
  21. Torres-Cruz T. J., Whitaker B. K., Proctor R. H. [et al.]. FUSARIUM-ID v.3.0: An Updated, Downloadable Resource for Fusarium Species Identification // Plant Disease. 2021. Vol. 106, № 6. P. 1610–1616. doi: 10.1094/PDIS-09-21-2105-SR
  22. Fusarium-ID. URL: http://isolate.fusariumdb.org/blast.php
  23. O’Donnell K., Rooney A. P., Proctor R. H. [et al.]. Phylogenetic analyses of RPB1 and RPB2 support a middle Cretaceous origin for a clade comprising all agriculturally and medically important fusaria // Fungal Genetics and Biology. 2013. Vol. 52. P. 20–31. doi: 10.1016/j.fgb.2012.12.004
  24. Schoch C. L., Sung G. H., López-Giráldez F. [et al.]. The Ascomycota tree of life: a phylum- wide phylogeny clarifies the origin and evolution of fundamental reproductive and ecological traits // Systematic Biology. 2009. Vol. 58, № 2. P. 224–239. doi: 10.1093/ sysbio/syp020
  25. Gavrilova O., Orina A., Trubin I., Gagkaeva T. Identification and Pathogenicity of Fusarium Fungi Associated with Dry Rot of Potato Tubers // Microorganisms. 2024. Vol. 12, № 3. doi: 10.3390/microorganisms12030598
  26. Минаева Л. П., Самохвалова Л. В., Завриев С. К., Стахеев А. А. Первое выявление гриба Fusarium coffeatum на территории Российской Федерации // Сельскохозяйственная биология. 2022. Т. 5, № 1. С. 131–140. doi: 10.15389/ agrobiology.2022.1.131rus
  27. Egamberdiev Sh., Salahutdinov I., Abdullaev A. [et al.]. Detection of Fusarium oxysporumf. sp. vasinfectum race 3 by single-base extension method and allele-specific polymerase chain reaction // Canadian Journal of Plant Pathology. 2014. Vol. 36, № 2. P. 216–223. doi: 10.1080/ 07060661.2014.905496
  28. Эгамбердиев Ш. Ш., Салахутдинов И., Абдуллаев А. [и др.]. Использованиегена β-тубулина для видовой и расовой для идентификации рода Fusarium // Достиже- ния и перспективы экспериментальной биологии растений : сб. науч. тр. Между- нар. науч.-практ. конф. Ташкент, 2013. С. 56–63.
  29. Yan K., Dickman M. B. Isolation of a beta-tubulin gene from Fusarium moniliforme that confers cold-sensitive benomyl resistance // Applied and Environmental Microbiology. 1996. Vol. 62, № 8. P. 3053–3056. doi: 10.1128/aem.62.8.3053-3056.1996
  30. Nosratabadi M., Kachuei R., Rezaie S., Harchegani A. B. Beta-tubulin gene in the differentiation of Fusarium species by PCR-RFLP analysis // Infez Med. 2018. Vol. 26, № 1. P. 52–60. PMID: 29525798.
  31. Stakheev A. A., Khaĭrulina D. R., Riazantsev D. Yu., Zavriev S. K. Phosphate permease gene as a marker for the specific identification of toxigenic fungus Fusarium cerealis // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2013. Vol. 39, № 2. P. 153–160. doi: 10.1134/s1068162013020131
  32. Раджапов Ф., Эгамбердиев Ш. Ш., Салахутдинов И. Б. [и др.]. Идентификация Fusarium oxysporum f. sp. vasinfecum (раса 8) с использование многокопийного гена фосфатпермеазы // Узбекский биологический журнал. 2014. № 4. C. 43–45.
  33. Jangir P., Mehra N., Sharma K. [et al.]. Secreted in Xylem Genes: Drivers of Host Adaptation in Fusarium oxysporum // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. Р. 628611. doi: 10.3389/fpls.2021.628611
  34. Jobe T. O., Abdurakhmonov I. Y., Ulloa M. [et. al.]. Molecular Characterization of Fusarium Isolates from Upland Cotton Roots in Uzbekistan and Whole-Genome Comparison with Isolates from the United States // Phytopathology. 2025. Vol. 115, № 1. P. 54–65. doi: 10.1094/PHYTO-04-24-0152-R
  35. Wu L., Hwang S. F., Strelkov S. E. [et al.]. Pathogenicity, Host Resistance, and Genetic Diversity of Fusarium Species under Controlled Conditions from Soybean in Canada // Journal of Fungi (Basel). 2024. Vol. 10, № 5. doi: 10.3390/jof10050303
  36. Coleman J. J. The Fusarium solani species complex: ubiquitous pathogens of agricultural importance // Molecular Plant Pathology. 2016. Vol. 17, № 2. P. 146–158. doi: 10.1111/mpp.12289
  37. Aoki T., O’Donnell K., Homma Y., Lattanzi A. R. Sudden-Death Syndrome of Soybean Is Caused by Two Morphologically and Phylogenetically Distinct Species within the Fusarium solani Species Complex: F. virguliforme in North America and F. tucumaniae in South America // Mycologia. 2003. Vol. 95, № 4. P. 660–684. doi: 10.1080/15572536.2004.11833070
  38. Šišić A., Baćanović-Šišić J., Al-Hatmi A. M. S. [et al.]. The 'forma specialis' issue in Fusarium: A case study in Fusarium solani f. sp. pisi // Scientific Reports. 2018. Vol. 8, № 1252. doi: 10.1038/s41598-018-19779-z
  39. Rezaee S., Gharanjik S., Mojerlou S. Identification of Fusarium solani f. sp. cucurbitae races using morphological and molecular approaches // Journal of Crop Protection. 2018. Vol. 7, № 2. P. 161–170. URL: https://jcp.modares.ac.ir/article-3-16491-en.html
  40. Раджапов Ф., Эгамбердиев Ш., Салахутдинов И. [и др.]. Использование однокопийных генов для идентификации фитопатогенов рода Fusarium в Узбекистане // Важные направления организации научных исследований в области селекции и семеноводства : материалы Респ. науч.-практ. конф. Ташкент, 2013. С. 293–295.
  41. Муллахунов Б. Т., Раджапов Ф. С., Эгамбердиев Ш. Ш. Идентификация видов Fusarium spp. на основе ТEF-1α гена // Проблемы и перспективы повышения эффективности биологических методов защиты растений от вредных организмов : материалы Респ. науч.-практ. конф. Ташкент, 2015. С. 154.
  42. Раджапов Ф. C., Муллахунов Б. Т., Эгамбердиев Ш. Ш. Методы комбинированного анализа для определения почвенных фитопатогенов // Проблемы и перспективы повышения эффективности биологических методов защиты растений от вредных организмов : материалы Респ. науч.-практ. конф. Ташкент, 2015. С. 116.
  43. Raja H. A., Miller A. N., Pearce C. J., Oberlies N. H. Fungal Identification Using Molecular Tools: A Primer for the Natural Products Research Community // Journal of natural products. 2017. Vol. 80, № 3. P. 756–770. doi: 10.1021/acs.jnatprod.6b01085
  44. Xu Q., Chen Q., Qiu W. [et al.]. Application of targeted next-generation sequencing for pathogens diagnosis and drug resistance prediction in bronchoalveolar lavage fluid of pulmonary infections // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2025. Vol. 15. doi: 10.3389/fcimb.2025.1590881
  45. Gu W., Miller S., Chiu C. Y. Clinical Metagenomic Next-Generation Sequencing for Pathogen Detection // Annual Review of Pathology. 2019. Vol. 14. P. 319–338. doi: 10.1146/annurev-pathmechdis-012418-012751
  46. Chiu C., Miller S. Next-generation sequencing // Molecular Microbiology: Diagnostic Principles and Practice / ed. by D. H. Persing, F. C. Tenover, R. T. Hayden [et al.]. 3-d ed. Washington, 2016. P. 68–79. doi: 10.1128/9781555819071.ch6
  47. Goodwin S., McPherson J.D., McCombie W.R. Coming of age: ten years of next-generation sequencing technologies // Nature Reviews Genetics. 2016. Vol. 17, № 6. P. 333–351. doi: 10.1038/nrg.2016.49
  48. Mitchell S. L., Simner P. J. Next-generation sequencing in clinical microbiology: are we there yet? // Clinics in laboratory medicine. 2019. Vol. 39, № 3. P. 405–418. doi: 10.1016/j.cll.2019.05.003
  49. Yang J., Mao A., Zhang J. [et al.]. Whole-Genome Sequencing of Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum Strain Race-4 Infecting Cucumber in China // Plant Disease. 2023. Vol. 107, № 4. P. 1210–1213. doi: 10.1094/PDIS-08-22-1815-A
  50. Kambli P., Ajbani K., Andrews A. A. [et al.]. Targeted Next Generation Sequencing (tNGS) for detection of drug-resistant tuberculous meningitis: Is this sequencing technology ready for prime time? // Indian Journal of Medical Microbiology. 2024. Vol.
  51. doi: 10.1016/j.ijmmb.2024.100665 51. Gökdemir F. Ş., İşeri Ö. D., Sharma A. [et al.]. Metagenomics Next Generation Sequencing (mNGS): An Exciting Tool for Early and Accurate Diagnostic of Fungal Pathogens in Plants // Journal of Fungi (Basel). 2022. Vol. 8, № 11. doi: 10.3390/jof8111195
  52. Sáenz V., Lizcano Salas A. F., Gené J., Celis Ramírez A. M. Fusarium and Neocosmospora: fungal priority pathogens in laboratory diagnosis // Critical Reviews in Microbiology. 2024. Vol. 1. P. 1–14. doi: 10.1080/1040841X.2024.2369693

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».