Phylogenetic analysis and designing new primers for molecular identification of Drosophila suzukii

The family Drosophilidae includes over 3750 species worldwide and over 2000 of these are species of Drosophila. Spotted wing drosophila (SWD), Drosophila suzukii is one of the most dangerous species in this family. The insects live on undamaged ripening fruits, using its peculiar serrated ovipositor to break the skin of fresh ripening fruits and lay eggs in it. Drosophila species are very difficult and practically impossible to detect at larval stages. The present investigation was conducted at the All-Russian Plant Quarantine Center and Agrarian and Technological Institute of RUDN University, Moscow, Russia in 2018-2020. The aim of this study was to investigate the method of accurate and rapid identification of D. suzukii, and to design specific primer pairs for pest identification by Real-Time PCR method. The real-time quantitative PCR is a fast, sensitive, repeatable and accurate method for quantifying gene transcript levels. In this study, we designed specific primers (4.Dsuz.FRP) for Real-Time PCR to identify D. suzukii from other relative species. Although D. suzukii is absent in the Russian Federation and has not been reported so far, the project could be a precautionary measure.Семейство Drosophilidae насчитывает более 3750 видов по всему миру, из них к роду Drosophila относится более 2000 видов, причем, Drosophila suzukii считается одним из самых опасных представителей этого семейства. Личинок вредителя крайне трудно или практически невозможно обнаружить, так как азиатская ягодная дрозофила большую часть жизненного цикла проводит внутри плода. Вылупляющиеся из яиц личинки Drosophila suzukii питаются здоровыми плодами, вызывая размягчение тканей и загнивание плодов. Эксперименты проводились на базе Всероссийского центра карантина растений и в Аграрно-технологическом институте Российского университета дружбы народов в 2018-2020 гг. Цель исследования - подобрать метод точной и быстрой диагностики вредителя, разработать специфические пары праймеров для ПЦР в реальном времени. На сегодняшний день количественная ПЦР - это быстрый, высокочувствительный, воспроизводимый и наиболее точный метод диагностики. По результатам исследования были разработаны специфические праймеры (4.Dsuz.FRP), позволяющие с высокой точностью отличать D. suzukii от других родственных видов при использовании метода ПЦР в реальном времени. Хотя появление D. suzukii не было зафиксировано на территории Российской Федерации, исследование дает возможность быстро и с высокой точностью идентифицировать вредителя в случае его возможного завоза, а также поможет предотвратить его последующее распространение

Developing an accurate empirical correlation for predicting anti-cancer drugs’ dissolution in supercritical carbon dioxide

This study introduces a universal correlation based on the modified version of the Arrhenius equation to estimate the solubility of anti-cancer drugs in supercritical carbon dioxide (CO2). A combination of an Arrhenius-shape term and a departure function was proposed to estimate the solubility of anti-cancer drugs in supercritical CO2. This modified Arrhenius correlation predicts the solubility of anti-cancer drugs in supercritical CO2 from pressure, temperature, and carbon dioxide density. The pre-exponential of the Arrhenius linearly relates to the temperature and carbon dioxide density, and its exponential term is an inverse function of pressure. Moreover, the departure function linearly correlates with the natural logarithm of the ratio of carbon dioxide density to the temperature. The reliability of the proposed correlation is validated using all literature data for solubility of anti-cancer drugs in supercritical CO2. Furthermore, the predictive performance of the modified Arrhenius correlation is compared with ten available empirical correlations in the literature. Our developed correlation presents the absolute average relative deviation (AARD) of 9.54% for predicting 316 experimental measurements. On the other hand, the most accurate correlation in the literature presents the AARD = 14.90% over the same database. Indeed, 56.2% accuracy improvement in the solubility prediction of the anti-cancer drugs in supercritical CO2 is the primary outcome of the current study

SUSCEPTIBLE HOST TO DROSOPHILA SUZUKII AMONG THE SIX HOST PLANTS EXAMINED

D. suzukii is one of the most dangerous quarantine insects in the world. In this research, some of the important biological and reproductive characteristics of this fly including the average daily egg in two selective and non-selective tests, the length of larval and pupal periods, the percentage of hatching eggs, the percentage of total insect excretion and sex ratio on six different plant hosts persimmons, Clementine mandarin, Valencia oranges, Golden apple smoothie, Red apples, and pears (Mashhad) were measured in laboratory conditions. Among the studied hosts, pear contributed to the highest average egg density of 4.74 eggs per individual fly/day and a hatching percentage of (62.79%). Moreover, it exhibited a short duration of larval stages (4. 10 days) and pupation (7.76 days), the most favorable host for Drosophila suzukii was determined. In contrast, Valencia oranges were identified as the most undesirable host because of the low average egg density and egg hatching percentage (zero and 67.49%), respectively. Due to the high sensitivity of pear fruits to this pest, it is recommended to exercise prudence in the construction of new pear orchards, especially mixed with citrus

COMPARISON BETWEEN REAL-TIME PCR AND CONVENTIONAL PCR FOR IDENTIFICATION OF THE DROSOPHILA SUZUKII

Drosophila suzukii (Matsumura) is one of the most damaging for territory of Russian Federation and many countries and costly pests in recent history. Conventional control of this pest is challenging. In this study, we designed and tested a primer to specifically identify Drosophila suzukii. And the aim of this study is the comparison between real-time and PC classic. Finally came to the conclusion that the real-time quality and more quickly, but the classic lower cost

Real-Time PCR primer design for rapid and specific identification of the emerging pest Drosophila simulans (Insecta)

The invasive pest Drosophila simulans is a dangerous insect for territory of Russian Federation and many countries.A large proportion of suspected Drosophilade in transit or discovered in orchard surveys are in the larval stages, as their feeding leads to observable damage to the produce (13). A real-time PCR protocol was set up using two D. simulans positive control samples(from different DNA and region) as well as several non-target species samples as negative controls (Table 2). The designed primer pairs that amplify D. simulans were used in a real-time PCR run on a CFX96 Touch Real-time platform (BioRad, Hercules, CA, USA). Optimization gradients of temperature (55-65°C). We developed and validated a rapid, highly sensitive and specific assay based on Real-time PCR. Based on DNA sequence polymorphisms, the findings of the Real-time PCR have shown that this pair of primers (5. ds) classify the exact region of the gene as well as the specific Drosophila simulans primer. The real-time method is a fastand accurate way to identify the molecular nature of a Drosophila simulans; and given that no primer has yet been developed that accurately identifies the Drosophila simulans, this primer can be very useful for researchers. We suggest using this guide in the Russian Federation and other countries in quarantine and in the other academic institutes.Инвазионный вредитель Drosophila simulans-опасное насекомое для территории Российской Федерации и многих стран. Большая часть предполагаемых дрозофил, находящихся в пути или обнаруженных приобследовании садов, находятся в стадии личинок, так как их кормление приводит к заметному повреждению продукта (13). Протокол ПЦР в реальном времени был создан с использованием двух положительных кон- трольных образцов D. simulans (из разных ДНК и регионов), а также нескольких образцов нецелевых видовв качестве отрицательных контрольных образцов. Разработанные пары праймеров, усиливающие D. simulans, были использованы в ПЦР-тестировании в реальном времени на платформе CFX96 Touch Real-time(Bio Rad, Hercules, CA, США). Мы разработали и валидировали быстрый, высокочувствительный и специфичный анализ, основанный на ПЦР в реальном времени. Основываясь на полиморфизмепоследовательности ДНК, результаты ПЦР в реальном времени показали, что эта пара праймеров (5. ds) может классифицировать точную область гена, а также специфический праймер Drosophila simulans. Метод реального времени-это быстрый и точный способ определить молекулярную природу симуляторов дрозофилы; а учитывая, что до сих пор не был разработан праймер, который бы точно идентифицировал симулянтов дрозофилы, этот праймер может быть очень полезен для исследователей. Мы рекомендуем использовать данную методику в лабораториях карантинных служб и институтовРоссийской Федерации и других стран

Идентификация Drosophila melanogaster методом полимеразной цепной реакции

D. melanogaster is one of the most harmful citrus fruit flies having a large number of host plants. The molecular diagnostic method has been created for identification the D. melanogaster from another non-quarantine species Drosophila spp. The proposed method for differentiation is to use the mitochondrial DNA cytochrome oxidase I gene region 709-bp. We amplified samples of DNA with primers Droso-S391 and Droso-A381 by D. melanogaster, D. suzukii, and D. Simulans collections in the laboratory samples from many countries and contrasted with sequences of other GenBank Drosophila taxa. The findings of a polymerase chain reaction (PCR) based on DNA sequence polymorphisms showed that these primers accurately identify the area of the gene as well as the unique primers of Drosophila melanogaster.D. melanogaster - одна из наиболее вредоносных плодовых мух, повреждающих цитрусовые и многие другие сельскохозяйственные растения. Молекулярный метод диагностики был создан для идентификации D. melanogaster от другого некарантинного вида Drosophila spp. Предложенный метод дифференциации заключается в использовании фрагмента гена цитохромоксидазы субъединицы 1 митохондриальной ДНК размером 709 п. н. С помощью праймеров Droso-S391 и Droso-A381 были амплифицированы образцы ДНК D. melanogaster, D. suzukii и D. Simulans в лабораторных образцах из разных стран, далее их сравнили с последовательностями других таксонов Drosophila из базы GenBank. Результаты проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) на основе полиморфизма нуклеотидных последовательностей показали, что данные праймеры точно идентифицируют участок гена, также как и специфические праймеры Drosophila melanogaster

Молекулярная идентификация нематоды Ditylenchus destructor методом полимеразной цепной реакции с использованием специфических праймеров в Московской области

Potato ( Solanum tuberosum L.) is one of the most vital food and industrial crop and Ditylenchus destructor is an influential pathogenic potato nematode and is quarantine pest in many states and territories. As a result, the polymerase chain reaction (PCR) protocol was optimized to identify Ditylenchus destructor reliably and rapidly. The species-specific internal transcribed spacer (ITS) was used as the primer of the D. destructor ribosomal DNA gene. Some populations of this species from the Moscow region in the Russian Federation were investigated through species-specific primer PCR. New sequence from ITS-rRNA was deposited in the GenBank under accession number MN122076. The current molecular technique is more appropriate to distinguishing of nematode species, since it is practical, fast and precise.Картофель Solanum tuberosum L. - одна из наиболее важных продовольственных и технических культур, а Ditylenchus destructor является патогенной нематодой картофеля и числится в качестве карантинного вредного организма во многих странах и регионах. Поэтому был оптимизирован протокол полимеразной цепной реакции (ПЦР), который надежно и быстро идентифицирует деструктор Ditylenchus. Видоспецифичный внутренний транскрибируемый спейсер (ITS) использовали в качестве праймера гена рибосомальной ДНК деструктора Ditylenchus. Некоторые популяции этого вида в Московской области были исследованы с помощью видоспецифического праймера ПЦР. Новая последовательность из ITS-рРНК была депонирована в GenBank под инвентарным номером MN122076. Современная молекулярная техника лучше подходит для различения видов нематод, поскольку она практична, быстра и точна

Влияние комбинированного использования удобрений и ростостимулирующих бактерий Rhizobium, Azospirillum, Azotobacter и Pseudomonas на качество и состав кукурузного корма в Иране

Zea mays variety 704 (single cross) was studied to investigate effect of chemical fertilizers and growth-promoting bacteria on yield and yield components of corn ( Zea mays ). A factorial experiment was conducted in a completely randomized block design with three replications at Tehran-Varamin Research Farm (Iran) in 2017. The treatments were as follows: inoculation of the seeds with growth promoters in four levels: Rhizobium , Azospirillum , Azotobacter and Pseudomonas ; Rhizobium , Azospirillum and Pseudomonas ; Rhizobium , Azotobacter and Pseudomonas ; Azospirillum , Azotobacter and Pseudomonas and use of nitrogen (N) and phosphorus (P) fertilizers at four levels: no use, 1/3, 2/3, and 100 % recommended were applied. The results showed that the use of fertilizer was significant on the traits such as several leaves per plant, number of seeds per row, number of seeds per ear, plant height and forage yield at 1 % level. The results indicated that the highest forage yield of 33.78 t ha-1 was obtained from the interaction between the use of fertilizers and biological fertilizers, Rhizobium , Azospirillum , Azotobacter and Pseudomonas , which was 42 % higher than control.Для исследования влияния химических удобрений и ростостимулирующих бактерий на урожайность и качество зерна кукурузы ( Zea mays ) сорта 704 (одиночный кросс) был проведен факторный рандомизированный блочной эксперимент с тремя повторностями в 2017 г. Исследовательская ферма Варамин находится в Тегеране, Иран. Обработку семян стимулятором роста проводили в четырех комбинациях: Rhizobium , Azospirillum , Azotobacter и Pseudomonas ; Rhizobium , Azospirillum и Pseudomonas ; Rhizobium , Azotobacter и Pseudomonas ; Azospirillum , Azotobacter и Pseudomonas - на фоне применения азотных N и фосфорных P удобрений в четырех вариантах: без удобрений, 1/3, 2/3 и 100 % рекомендуемой концентрации. Результаты исследований показали, что использование удобрений оказало значительный эффект на такие параметры, как количество листьев на одно растение, количество семян в ряду, количество семян на колосе, высота растения и урожайность кормов на уровне 1 %. Лучшая кормовая урожайность 33,78 т/га была получена при кобинированном использовании удобрений и биологических ростостимулирующих препаратов на основе Rhizobium , Azospirillum , Azotobacter и Pseudomonas , что оказалось на 42 % выше, чем в контроле