بخشی از مقاله
چکیده
به منظور ارزیابی مدلهای زمانی پیشرفت بیماری بلایت فورایومی سنبله گندم در شرایط مزرعه ، آزمایش هایی بر روی نه رقم و یک لاین گندم در سال زراعی 83-1382 انجام گرفت . تجزیه و تحلیل دادهه های مربوط به پیشرفت بیماری نشان داد که در زیر میست و با مایه زنی مصنوعی در ارقام اترک ، فلات ،
کوهدشت ، پاستور و تجن مدل لوجستیک و در رقم زاگرس مدل منوملکولار مدلهای مناسب می باشند . در دو رقم کوهدشت و پاستور مدل لوگ لوجستیک نیز به اندازه مدل لوجستیک برازش قابل قبولی داشت . در شرایط زیر میست و بدون مایه زنی در ارقام فلات ، پاستور و زاگرس مدل های لوجستیک و لوگ –
لوجستیک مدلهای مناسبی برای توجیه روند پیشرفت بیماری تشخیص داده شدند . در شرایط بدون میست و با مایه زنی در ارقام فلات و تجن مدل های لوجستیک و لوگ – لوجستیک برازش خوبی نشان داد . بر روی سایر ارقام در تمام آزمایش ها به دلیل پیشرفت اندک بیماری هیچیک از مدل ها داده های حاصل را توجیه نکرد . در این پژوهش مدل های لوجستیک و لوگ – لوجستیک در رقمهای فلات ، تجن ، زاگرس ، کوهدشت ، اترک و پاستور به عنوان مناسب
ترین مدلها برای پیش بینی پیشرفت بیماری بلایت فوزاریومی سنبله گندم در شرایط مزرعه معرفی می شوند . در بخش دیگری از این تحقیق به منظور توسعه یک مدل پیش آگاهی برای این بیماری ، شدت بیماری در کرتهای آزمایشی با آلوده سازی مصنوعی و در مزارع با آلودگی طبیعی استان گلستان طی سالهای 1379-1376 یاداشت برداری شد . به علاوه داده های هواشناسی در طی همین سالها از ایستگاه هواشناسی عراقی محله گرگان جمع آوری گردید . این مدل
براساس داده های دو فاکتور محیطی شامل بارندگی (pm) و دمای (T) متوسط هفت روز قبل از گلدهی و با استفاده از آنالیز رگرسیون چند متغیره توسعه داده شد . در این مدل فاکتورهای محیطی (PM وt) به عنوان متغییرهای مستقل و احتمال وقوع بیماری با شدت بیش از 10 درصد (p) به عنوان متغییر وابسته در نظر گرفته شد . معادله این مدل به همراه پارامترهای برآورده شده آن عبارت از : In(p/(1-p))=-12.8527 + 13.7494*pm + 0.729721 * T – 0.871783 * T *pm
بوده که ضریب تبیین آن برابر 85/92 درصد می باشد . براساس این مدل درp بزرگتر از 2/0 بیماری بروز خواهد کرد و در صورتی که p مساوی یا بزرگتر از 5/0 باشد ، بیماری بصورت اپیدمیک ظاهر می شود . مدل ارایه شده با توجه به فاکتورهای مورد استفاده نسبت به مدل دی ولف و همکاران (Dewolf et al . 2003) ساده تر بود و بعلاوه ضریب تبیین بالاتری نیز دارد . با وجود این برای محاسبه میزان صحت پیش آگاهی (prediction accuracy) که از دو بخش حساسیت (sensitivity) و اختصاصی بودن (specificity) تشکیل شده است ، بایستی از داده های سالهای آتی جهت اعتباریابی مدل برای کاربرد در منطقه گلستان استفاده نمود . این اولین مدل پیش آگاهی ارائه شده برای بیماری بلایت سنبله گندم در ایران می باشد .
واژه های کلیدی : بلایت فوزاریومی گندم ، اپیدمیولوژی ، مدل پیشرفت زمانی ، مدل پیش آگاهی
مقدمه
بیماری بلایت فوزاریویم سنبله گندم یکی از بیماریهای مهم گندم در مناطق مرطوب و نیمه مرطوب جهان به شمار می رود (Goswami & kistler 2004 , mcmullen et al .1997 , windels 2000 , parry et al . 1995 ) . این بیماری در مناطق معتدله و نیمه حاره ای شیوع می یابد (Yang et al . 1998) و اغلب هر جا بارندگی ، رطوبت بالا و شبنو سنگین با دوره گلدهی و پر شدن دانه همزمان شود ، مناسبترین شرایط برای ایجاد آلودگی و توسعه بیماری فراهم می شود (mcmullen et al , 1997) در ایران این بیماری از سالها پیش در مناطق مختلف گزارش شده است (Babadoost 1995,Foroutan et al.1993,Golzar 1993 , Bamdadian & Torabi 1983 ) بیش از 18 گونه از جنس Fusarium عامل این بیماری است که از این میان Fusarium graminearum گونه غالب در بیشتر مناطق آلوده دنیا می باشد (parry et al . 1995 , Ireta & Gilchrist 1994) . گونه F.graminearum قبلاً دو جمعیت تحت عنوان گروه I و II را شامل می شد ولی براساس مطالعات آوکی و اودونل (Aoki & ODonnel 1999) گروه I تحت عنوان گونه جدید F.pseudoggraminearum توصیف شد و گروه II را تحت گونه
F.graminearum و عامل بلایت فوزایومی سنبله گندم (FHB) پذیرفتند . اپیدمی این بیماری به صورت نامنظمبروز کرده و به خاطر کاهش عملکرد و کیفیت دانه و نیز بدلیل تولید فیتوتوکسینهای مضر برای سلامتی دام و انسان خسارتهای اقتصادی سنگینی را وارد می کند (Parry et al.1995,Tuite et al.1990) . همچنین کیفیت نانوای آرد دانه های آلوده کاهش یافته (Dexter et al . 1996) ، کشت این دانه ها منجر به ایجاد بلایت گیاهچه می شود (Mannaka 1989 ). بیمارگر F.graminearum تولید چندین نوع فیتوتوکسین خطرناک از جمله نیوالینول (nivalenol) داکسی نیوالینول (deoxynivalenol) استیل داکسی نیوالینول
(acetyldeoxynivalenol) و مایکوتوکسین استروژنیک زرالینون (zeralenone) را می کندet al . 2005 , Goswami & kistler 2004) Adams & Hart 1989 safaie )که میزان تولید آنها بسته به شرایطی مثل رطوبت ، دما ، وجود عناصر خاص و رقابت میکروارگانیسم ها متفاوت است (Bosch et al . 1989) مصرف دانه های آلوده به فیتوتوکسین های مذکور منجر به مسمومیت و عوارضی در انسان و دام می گردد . بسیاری از این گونه ها علاوه بر بلایت سنبله ، عامل بلایت گیاهچه و پوسیدگی قهوه ای طوقه نیز هستند ، اما ارتباط اپیدمیولوژیک بین این سه بیماری هنوز به درستی تبیین نشده است (Bai & shaner 1994,parry et al.1995) در اکثر کشورها از جمله ایران گونه F.graminearum با فرم جنسی Gibberella zeae(schw)petch. گونه غالب بشمار می آید (safaie et al.Tekauz et al.2000,prom et al.1999,bai & shaner 1994,Sutton 1982 2005b) .ا امروز ، ظهور اپیدمی های این بیماری از نقاط مختلف دنیا گزارش شده و نوعا خسارات عمده ای به محصول غلات در این مناطق وارد نموده است (parry et al.1995). در ایران نیز در سالهای اخیر بعلت وجود اینوکلوم کافی ، کشت ارقام حساس و
شرایط مساعد جوی در برخی مناطق کشور نظیر گرگان ، گنبد ، مازندران و مغان ، بیماری خسارت قابل توجهی وارد نموده است (Babadost 1994,Foroutam et al .1993 ,Golzar 1993) این امر لزوم کاربرد استراتژی صحیح مدیریتی را الزامی نمود . اقدامات مدیریتی شامل کشت ارقام مقاوم ، شخم و سوزاندن بقایای آلوده به منظور تخریب بقایای گیاهی ، کاربرد سموم و نیز کنترل بیولوژیک سبب پیشرفت هایی در کنترل این بیماری شده است اما با همه تمهیدات FHB هنوز در بسیاری از مناطق جهان و ایران مشکل اصلی تولید کنندگان گندم به شمار می آید . (Dexolf et al.2003) . بنابراین مدیریت موفق بیماری ، نیازمند کاربرد
استراتژی های موثرتری است . توسعه یک سیستم پیش آگاهی کارآمد ، توانایی کشاورزان را در تشخیص بیماری و کاربرد به موقع عوامل کنترل شیمیایی و بیولوژیک افزایش می دهد . تلاش های زیادی برای ارائه سیستم های پیش آگاهی با استفاده از عوامل آب و هوایی و سطح اینوکولوم انجام شده (Moschinh &,Lipps et al . 2001 Dexolf et al.2003,Hooker et al.2000a,FORTUGNO 1996) . هم چنین مطالعات اپیدمیولوژیکی متعددی پیرامون اثر فاکتورهای محیطی بر تولید و توسعه بیماری صورت گرفته است (Dewolf et al.1999 , trail et al.1998,Jenkinson & parry 1994 De,Dewolf et al .2000a ,shaner & Buechley
2000a, Andries et al . 2000 , Thomas et al .1999 ,Dewolf et al.2001,Osborne & jin 2000, Wolf et al.2000b.Dufault et al.2002a2002b) .
در ایران مطالعات اولیه در ارتباط با تجزیه و تحلیل اپیدمی های این بیماری در شرایط کنترل شده (Malihipour et al.2000,Mirzaee et al.2003) و نیز درشرایط مزرعه (Alizadeh et al.2004) با استفاده از مدل های اپیدمیولوژیک صورت گرفته است . دئر این پژوهش ، ضمن معرفی بهترین مدل پیشرفت زمانی بیماری در شرایط مزرعه با ارزیابی مدل های مختلف اپیدمیولوژیکی ، یک مدل پیش آگاهی برای پیش بینی وقوع این بیماری برای اولین بار در ایران ارائه گردیده است .
روش بررسی
الف – تهیه مایه قارچ و یادداشت برداری
در این آزمایش از هشت رقم گندم شامل ارقام فلات ، تجن ، زاگرس ، کوهدشت ، شیرودی ، شانگهای ، اترک ، پاستور و یک لاین مقاوم (SHA3/SERI/NANJING 833/LIR) استفاده گردید . آزمایش ها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 4 تیمار و 4 تکرار انجام شد . در این آزمایش ها سه تیمار زیر میست با اسپور پاشی ، زیر میست بدون اسپورپاشی و خارج از میست با اسپورپاشی مورد بررسی قرار گرفت . ابعاد بلوک های مورد آزمایش 3 5/5 متر و ابعاد کرت های داخل آن 3 1 متر و فاصله کرت ها از یکدیگر cm50 در نظر گرفته شد . در اطراف بلوک ها نیز پنج ردیف گندم به منظور حذف اثر حاشیه ای کشت گردید که در یادداشت اطراف برداری ها مورد محاسبه قرار نگرفت . پس از به سنبله رفتن بوته ها ، 20 سنبله به طور تصادفی انتخاب و با اتیکت شماره گذاری
گردید . هم زمان با شروع دوره گل دهی ، اسپور پاشی در پنج نوبت و به فاصله یک هفته انجام شد . این محدوده زمانی در بر گیرنده قبل و بعد از دوره گرده افشانی می باشد . اسپور پاشی با استفاده از سوسپانسیون اسپوری جدایه های 176 ، 171 ، 165 ، 162 و 178 قارچ مذکرو که قبلاً سپس به روش تک اسپور ، خالص سازی شده و مورد استفاده قرار گرفتند . سوسپانسیون اسپوری به روش وگنر به صورت زیر تهیه شد (Malihipour et al 2000) در ارلن های 250 میلی لیتری 5 گرم کاه خرد شده ریخته و 125 میلی لیتر آب به آن اضافه گردی . مخلوط آب و کاه دوبار و با فاصله 24 ساعت و هر بار 30 دقیقه سترون شد . سپس
قطعاتی از قارچ که بر روی محیط PDA رشد کرده بود به آب و کاه اضافه گردیده و ارلن ها بر روی شیکر دورانی با سرعت 120 دور در دقیقه ، در دمای C25 قرار گرفت . پس از گذشت 6-5 روز سوسپانسیونی از ماکروکنیدیوم های قارچ بر روی آب و کاه تولید شد ، که پس از صاف کردن و تعیین غلظت (105 اسپور در میلی لیتر ) مورد استفاده قرار گرفت . این سوسپانسیون با استفاده از سمپاش اتومایزر بر روی سنبله ها پاشیده شد . سرعت حرکت موقع اسپورپاشی طوری
تنظیم گردید که سنبله ها کاملاً خیس شوند . همچنین جهت اطمینان از آلوده سازی سنبله ها و ظهور علائم بیماری ، سنبله ها علامت گذاری شده ، با استفاده از آب پاش دستی و بوسیله همان سوسپانسیون ، در زمان گلدهی مجدداً اسپورپاشی شدند . پس از ظهور علائم بر روی سنبله ها یادداشت بردرای شروع و در فواصل سه روز ادامه یافت . بررسی روند پیشرفت بیماری در سنبله ها براساس مقیاس درجه بندی از 0 تا 50 صورت گرفت . در این مقیاس ، اعداد 0 ،1، 2، 3، 4 و 5 به ترتیب معادل با 0، 20، 40، 60، 80 و 100 درصد آلودگی سنبله می باشند . پس از اتمام یادداشت برداری ها شاخص بیماری (Disease Index=DI) براساس فرمول زیر محاسبه گردید .
(تعداد سنبله ها با مقیاس 1 1 ) + ( تعداد سنبله ها با مقیاس صفر 0 ) [}=DI
100 {] (تعداد کل سنبله ها 5 ) ]/[ تعداد سنبله ها با مقیاس 5 5)+: ... +
ب- تجزیه و تحلیل پیشرفت بیماری در مزرعه
در نهایت با استفاده از DI های محاسبه شده ، مدل های شناخته شده در اپیدمیولوژی بیماری های گیاهی شامل مدل های تک مولکولی ، لوجستیک ، لوگ لوجستیک ، گومپرتز مورد بررسی قرار گرفتند بررسی منحنی های پیشرفت بیماری در شرایط مختلف نشان می دهد که (بعلت محدودیت زمان و بافت مورد نیاز برای آلودگی ) در زمان های (t) بالاتر پیشرفت بیماری کند و یا متوقف شده و منحنی حالت هموار به خود می گیرد . بنابراین مدل تصاعدی برای آنالیز پیشرفت بیماری کارآیی نداشته و لذا مورد استفاده قرار نگرفت . به منظور بررسی مدل ها ، شاخص بیماری (DI) در تاریخ هاتی متفاوت یادداشت برداری به عنوان متغییر وابسته (y) و تاریخ های یادداشت برداری بعنوان متغییر مستقل (t) در نظر گرفته شد . متغییر وابسته پس از تبدیل (transformation) براساس مدل های مختلف اپیدمیولوژیکی ، با روش رگرسیون ساده و با استفاده از نرم افزرا STATGRAPHICS ver.5.1 مورد تجزیه آماری قرار گرفته و بهترین مدل برای پیشرفت بیماری انتخاب شد .
ج- بررسی برازش
مدل های مختلف
بدین منظور از معیار ضریب همبیستگی (R2) استفاده گردید که مقدار آن از 0 تا 1 متغییر است و تصمیم گیری در مورد حد بالای آن به نوع مطالعه و مشاهدات بستگی دارد . در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی ، اغلب R2 بالای 95/0 و یا حتی 99/0 مورد انتظار است . اما در بسیاری از مطالعات مزرعه ای R2 بالاتر از 6/0 نیز ممکن است پذیرفته شود (Campbell & Madden 1990) . بنابراین جهت مقایسه مدل های مورد نظر ابتدا به R2 مدل توجه شد . همچنین برای ارزیابی اعتبار مدل ها ، از تحلیل خطاهای باقی مانده و اختلاف بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده نیز استفاده گردید .
