International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.4
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pp.107-112
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2024
Plant leaf diseases and destructive insects are major challenges that affect the agriculture production of the country. Accurate and fast prediction of leaf diseases in crops could help to build-up a suitable treatment technique while considerably reducing the economic and crop losses. In this paper, Convolutional Neural Network based model is proposed to detect leaf diseases of a plant in an efficient manner. Convolutional Neural Network (CNN) is the key technique in Deep learning mainly used for object identification. This model includes an image classifier which is built using machine learning concepts. Tensor Flow runs in the backend and Python programming is used in this model. Previous methods are based on various image processing techniques which are implemented in MATLAB. These methods lack the flexibility of providing good level of accuracy. The proposed system can effectively identify different types of diseases with its ability to deal with complex scenarios from a plant's area. Predictor model is used to precise the disease and showcase the accurate problem which helps in enhancing the noble employment of the farmers. Experimental results indicate that an accuracy of around 93% can be achieved using this model on a prepared Data Set.
In the study, we developed and evaluated a uracil N-glycosylase (UNG)-supplemented single-tube nested reverse transcription-polymerase chain reaction (UsnRT-PCR) assay that can carried out first-round RT-PCR and second-round nested PCR in a reaction tube without reaction tube opening and can simultaneously detect EU- and NA-PRRSV. The UsnRT-PCR confirmed to have a preventing ability of mis-amplification by contamination of pre-amplified PRRSV DNA from previous UsnRT-PCR. Primer specificities were evaluated with RNAs extracted from 8 viral strains and our results revealed that the primers had a high specificity for both genotypes of PRRSV. The sensitivity of the UsnRT-PCR was 0.1 $TCID_{50}$/0.1 mL for EU- or NA-PRRSV, respectively, which is comparable to that of previously reported real time RT-PCR (RRT-PCR). Clinical evaluation on 110 field samples (60 sera and 50 lung tissues) by the UsnRT-PCR and the RRT-PCR showed that detection rates of the UsnRT-PCR was 70% (77/110), and was relatively higher than that of the RRT-PCR (69.1%, 76/110). The percent positive or negative agreement of the UsnRT-PCR compared to RRT-PCR was 96.1% (73/76) or 90.9% (30/33), showing that the test results of both assays may be different for some clinical samples. Therefore, it is recommend that diagnostic laboratory workers use the two diagnostic assays for the correct diagnosis for the relevant samples in the swine disease diagnostic laboratories. In conclusion, the UsnRT-PCR assay can be applied for the rapid, and reliable diagnosis of PRRSV without concerns about preamplified DNA carryover contamination that can occurred in PCR process in the swine disease diagnostic laboratories.
For quarantine purpose, we developed the RT- and nested PCR module of Tomato black ring virus (TBRV), Arabis mosaic virus (ArMV), Cherry leafroll virus (CLRV) and Grapevine fanleaf virus (GFLV). The PCR modules, developed in this study make diagnosis more convenient and speedy because of same PCR condition. And also, the methods are more accurate because it can check whether the result is contamination or not using the mutation-positive control. We discard or return the 27 cases of Nepovirus infection seed by employing the module past 3 years. This study provides a rapid and useful method for detection of four quarantine plant viruses.
Fig mosaic is a viral disease (FMD) that spreads in Palestinian common fig (Ficus carica L.) orchards. Recognizing the economic value of fig plants and the harmful nature of FMD, the disease poses a significant threat to the economy of the fig production in Palestine. We applied the reverse transcription and amplification (RT-PCR) and PCR technique to leaf samples of 77 trees and 14 seedlings of 17 fig cultivars. The samples were collected from orchards in the main fig-growing provinces of the Palestinian West Bank, to assess the prevalence of viruses associated with FMD, and confirm a possible link of symptoms with viruses detected. Four viruses were detected: Fig mosaic virus (FMV), Fig badnavirus-1 (FBV-1), Fig leaf mottle-associated virus 2 (FLMaV-2), and Fig fleck-associated virus (FFkaV). FMV and FBV-1 were found in all tested fig plants (100%), while FLMaV-2 and FFkaV were detected in 61.5% and 33% of the fig samples, respectively. The high incidence of FBV-1 in the newly propagated symptomatic and symptomless seedlings from different cultivars may be an indication that FBV-1 is integrated into the genome of the fig in a cultivar nondiscriminatory manner. Very weak or no association was detected between FMD symptoms severity in the 17 Palestinian fig cultivars with the various viruses' combinations observed (i.e., number of the viruses infecting the plant). These results support the notion that FMD symptom severity expression is likely to be controlled by a combination of FMV infection, cultivars, and environmental factors, rather than the number of viruses infecting the plant.
Haejun Jeong;Jonghan Yoon;Hoyoung Park;Min Son;Sook-Young Park;Kwang-Hyung Kim
Research in Plant Disease
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v.30
no.3
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pp.219-228
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2024
Pepper anthracnose, caused by Colletotrichum spp., leads to a decrease in the quantity of pepper fruit production. Molecular diagnosis is crucial for rapid identification of pathogens and determination of fungicide resistance. However, the traditional process of isolating the pathogen, extracting genomic DNA, and analyzing the gene sequence is time-consuming, which delays rapid diagnosis. In this study, we introduced a method using conidia of Colletotrichum spp. instead of genomic DNA, eliminating the need for DNA extraction or special processing for diagnosis. To elucidate this method, sensitivity was assessed through polymerase chain reaction (PCR) and quantitative real-time PCR (qPCR) tests using internal transcribed spacer-based primer pairs. Both PCR and qPCR tests showed that detection is feasible with just one conidia, with over 1,000 conidia yielding results comparable to approximately 1 pg of genomic DNA. For amplifying the cytochrome b gene for quinone-outside inhibitor fungicide susceptibility testing, detection from a single conidium is achievable, but a stable PCR product is obtained by increasing the number of cycles to 35. Additionally, the addition of 10% grinding fresh chili pepper paste to V8-Juicea gar medium, which is known for inducing conidia rapidly from the isolates, resulted in 3.2 to 6.0 times more conidia compared to the commonly used potato dextrose agar medium, enhancing the potential for swift testing. Taken together, this study presents a direct utilization of pepper anthracnose conidia through PCR or qPCR, offering a valuable technique for amplifying target genes, such as the minimum conidial amount and barcode genes, for molecular identification of anthracnose disease in pepper through PCR and qPCR analysis.
Blueberry red ringspot virus (BRRSV) and blueberry scorch virus (BlScV) are included in the quarantine virus list managed by the Korean Animal and Plant Quarantine Agency. A multiplex polymerase chain reaction (PCR) assay with an internal control was developed for the simultaneous detection of both viruses. The specific primers used here were designed based on the highly conserved regions of the genomic sequences of each virus, obtained from the National Center for Biotechnology Information nucleotide databases. The primers were designed to amplify a partial sequence within coat protein (CP) for detecting BRRSV and a partial sequence within the CP-16 kDa for detecting BlScV. 18S ribosomal RNA (rRNA) was used as internal control, and the primer set used in a previous study was modified in this study for detecting 18S rRNA. Each conventional PCR using the BRRSV, BlScV, and 18S rRNA primers exhibited a sensitivity of approximately 1 fg plasmid DNA. The multiplex PCR assay using the BRRSV, BlScV, and 18S rRNA primers was effective in simultaneously detecting the two viruses and 18S rRNA with a sensitivity of 1 fg plasmid DNA, similar to that of conventional PCR assays. The multiplex PCR assay developed in this study was performed using 14 blueberry cultivars grown in South Korea. BRRSV and BlScV were not detected, but 18S rRNA was all detected in all the plants tested. Therefore, our optimized multiplex PCR assay could simultaneously detect the two viruses and 18S rRNA in field samples collected from South Korea in a time-efficient manner. This approach could be valuable in crop protection and plant quarantine management.
Recently fire blight occurred in the Republic of Korea and eradication program for the disease has been executed since then. Specificity and detection sensitivity of the 2 antibody-based diagnostic strips to Korean isolates of Erwinia amylovora (Ea) and their application for on-site diagnosis were evaluated in this study. Ea AgriStrip, a commercial diagnostic kit, and EB strip, developed in this study, reacted positively to the all tested Korean Ea strains and also to most of Erwinia pyrifoliae (Ep) strains causing black shoot blight. They reacted negatively to all Pusedomonas syringae pv. syringae (Pss) strains that cause shoot blight on apple. Detection sensitivity was similar between the 2 strips. For on-site diagnosis, the two strips reacted positively only to the extractions of the fire-blighted samples on all fire blight occurred orchards except one orchard at which on-site diagnosis was carried out at winter time. In addition, they reacted positively to the black-shoot blighted extractions from the black shoot blight occurred apple orchard. These results suggest that both EB strip and Ea AgriStrip would be useful for on-site diagnosis of fire blight in Korea.
There are concerns about the introduction and spread of plant pests and pathogens with globalization and climate change. As commercial control agents have not been developed for plant viruses, it is important to prevent virus spread. In this study, we developed a multiplex polymerase chain reaction (PCR) detection method to rapidly diagnose and control three DNA (papaya golden mosaic virus, Lindernia anagallis yellow vein virus, and melon chlorotic leaf curl virus) and two RNA (papaya leaf distortion mosaic virus and lettuce chlorosis virus) viruses that infect papaya. Specific primer sets were designed for the virus coat protein. Performing PCR, clear bands were observed with no non-specific reaction. Our multiplex PCR method can simultaneously detect small amounts of DNA/RNA to diagnose five viruses infecting papaya and prevent the spread of the virus.
Apple stem grooving virus (ASGV) is a high-risk viral pathogen that infects many types of fruit trees, especially pear and apple, and causes serious economic losses across the globe. Thus, rapid and reliable detection assay is needed to identify ASGV infection and prevent its spread. A reliable reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) was developed, optimize, and evaluated for the coding region of coat protein of ASGV in pear leaf. The developed RT-LAMP facilitated the simple screening of ASGV using visible fluorescence and electrophoresis. The optimized reaction conditions for the RT-LAMP were 63℃ for 50 min, and the results showed high specificity and 100-fold greater sensitivity than the reverse transcription polymerase chain reaction. In addition, the reliability of the RT-LAMP was validated using field-collected pear leaves. Furthermore, the potential application of paper-based RNA isolation, combined with RT-LAMP, was also evaluated for detecting ASGV from field-collected samples. These assays could be widely applied to ASGV detection in field conditions and to virus-free certification programs.
Sweet persimmons have been increasingly cultivated in the southern part of Korea. However, anthracnose disease caused by Colletotrichum species is one of the major hindrances in cultivation and productions. In this study, we used polymerase chain reaction(PCR) to detect Colletotrichum species with the AFLP(amplified fragment length polymorphism) method. In AFLP, we used E3(5'-GACTGCGTACCAATTCTA-3') and M1(5'-GATGAGTCCTGAGTAACAG-3') primer combination and, as a result, 262 bp segment was observed in Colletotrichum species only. Specific PCR primers were designed from the sequence data and used to detect the presence of the fungus in genomic DNA isolated from symptomless sweet persimmon plants. Based on sequence data for specific segments, Co.B1(5'-GAGAGAGTAGAATTGCGCTG-3') and Co.B2(5'-CTACCATTCTTCTA GGTGGG-3') were designed to detect Colletotrichum species. The 220 bp segment was observed in Colletotrichum species only, but not in other fungal and bacterial isolates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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