Development of Nested-PCR Assay to Detect Acidovorax citrulli, a Causal Agent of Bacterial Fruit Blotch at Cucurbitaceae

박과 작물에 과일썩음병을 일으키는 Acidovorax citrulli 검출을 위한 nested-PCR 검사법 개발

The specific and sensitive nested-PCR method to detect Acidovorax citrulli, a causal agent of bacterial fruit blotch on cucurbitaceae, was developed. PCR primers were designed from the draft genome sequence which was obtained with the Next Generation Sequencing of A. citrulli KACC10651, and the nested-PCR primer set (Ac-ORF 21F/Ac-ORF 21R) were selected by checking of specificity to A. citrulli with PCR assays. The selected nested-PCR primer amplified the 140 bp DNA only from A. citrulli strains, and detection sensitivity of the nested PCR increased 10,000 times of $1^{st}$ PCR detection limit (10 ng genomic DNA/PCR). The nested PCR detected A. citrulli from the all samples of seed surface wash (external seed detection) of the artificially inoculated watermelon seeds with $10^1cfu/ml$ and above population of A. citrulli while the nested PCR could not detected A. citrulli from the mashed seed suspension (internal seed detection) of the all artificially inoculated watermelon seeds. When the naturally infested watermelon seeds (10% seed infested rate with grow-out test) used, the nested PCR detected A. citrulli from 2 seed samples out of 10 replication samples externally and 5 seed samples out of 10 replication samples internally. We believe that the nested-PCR developed in this study will be useful method to detect A. citrulli from the Cucurbitaceae seeds.

박과 작물에서 과일썩음병(bacterial fruit blotch)을 일으키는 Acidovorax citrulli를 종자로부터 검출하기 위한 특이적이고 민감한 nested-PCR 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 Next Generation Sequencing을 이용하여 draft genome sequencing을 얻은 후 이를 분석하여 PCR 프라이머를 디자인하였고, 이들 프라이머의 A. citrulli에 대한 특이성을 확인하여 Ac-ORF 21F/Ac-ORF 21R의 nested PCR 프라이머를 최종 선발하였다. Ac-ORF 21F/Ac-ORF 21R는 오직 A. citrulli에서만 특이적으로 140bp 크기의 DNA를 증폭하였으며, 그 검출민감도는 1차 PCR 검출한계(10 ng genomic DNA/PCR)보다 검출한계를 10,000배 증가시켰다. 개발된 nested-PCR 방법을 통해 병원균을 인공접종한 수박 종자의 외부검사에서 $10^1cfu/ml$까지 인공 접종 한 모든 종자 시료에서 병원균을 검출하였고, 병원균을 인공접종 한 수박 종자의 내부검사에서는 병원균이 검출되지 않았다. 자연 감염 수박 종자의 외부검사에서는 10개의 반복 시료 중 2개에서, 그리고 종자 내부검사에서는 10개의 반복 시료 중 5개에서 A. citrulli를 검출하였다. 본 연구에서 개발한 nested-PCR은 특이성과 민감도가 높고 인공접종과 자연감염 수박 종자에서도 병원균의 검출이 가능하여 박과 작물의 종자로부터 A. citrulli를 검출하는데 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.