Differentiation of filamentous fungi by Polymerase Chain Reaction (PCR) and fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy

Abstract

Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy is considered to be a rapid, reliable, sensitive, and a cost-effective technique, which could be used as an efficient tool for microorganism identification. Since bio-molecules, such as lipids, carbohydrates, and nucleic acids, have their own unique ‘vibrational’ fingerprints and characteristic functional groups, which correspond to specific infrared light frequencies, FTIR spectrum obtained for any compound gives the information on the unique ‘fingerprint’. The objective of this study was to investigate the ability of FTIR spectroscopy for differentiating different species of filamentous fungi. In this study, Erkence cultivar olives which were collected from different orchards were used for different fungal strain isolation. The fungi isolates were grown on Malt Extract Agar (MEA) and Czapek Yeast Agar (CYA) at room temperature of 25ºC for 10 days. 15 different genera and 53 species were identified by using Polymerase Chain Reaction (PCR) and characterized in terms of DNA sequencing. FTIR spectroscopy was applied to 71 species as a novel technique to identify fungi. 18 pre-defined species that were collected fom previous studies, were also used for FTIR spectroscopy investigation. Statistical analysis of the data was performed by using a principal component analysis (PCA). FTIR spectroscopy provides a potentially powerful approach to differentiate filamentous fungi.

Fourier Dönüşüm Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi, hedef mikroorganizmanın kimyasal kompozisyonunun belirlenmesi veya fonksiyonel grupların tanımlanmasında kullanılan hızlı, etkili, hassas ve düşük maliyetli bir yöntemdir. Lipidler, karbonhidratlar ve nükleik asitler gibi biyo-moleküllerin özgül kızılötesi ışık frekanslarına karşılık gelen kendine özgü 'titreşimsel' parmak izleri ve karakteristik işlevsel grupları olduğundan, herhangi bir bileşik için elde edilen FTIR spektrumu, o bileşiğin parmak izini oluşturur. Bu çalışmanın amacı, farklı filamentöz fungus türlerini ayırt etmek için FTIR spektroskopisinin yeterliliğini araştırmaktır. Bu çalışmada, farklı bağlardan toplanan Erkence türü zeytinler, farklı küf türü izolasyonu için kullanıldı. Bunun için, fungus izolatları, oda sıcaklığında 25 ° C'de Malt Extract Agar (MEA) ve Czapek Yeast Agar (CYA) üzerinde 10 gün boyunca inkübe edildi. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) kullanılarak 15 farklı cins ve 53 tür belirlendi ve DNA dizilimi açısından karakterize edildi. FTIR spektroskopisi 71 türe yeni bir teknik olarak uygulandı. Önceki çalışmalardan toplanmış 18 tanımlanmış tür de FTIR spektroskopisi için kullanıldı. Sonuçların istatistiksel analizi Temel Bileşen Analizi (PCA) kullanılarak yapıldı. FTIR spektroskopisi filamentöz fungusların ayrılmasında potansiyel olarak güçlü bir yaklaşım sağladığı belirlendi.