بخشی از مقاله
چکیده
زنگ ساقه مخربترین بیماری قارچی گندم در سراسر جهان بهویژه در سالهای اخیر میباشد. به منظور تعیین ژنهای بیماریزای زنگ ساقه، دو جدایه یکی در سال 1393 و دیگری در سال 1394 از منطقه گرگان جمعآوری و در شرایط گلخانه تعیین نژاد گردید. بر اساس نتایج حاصل از واکنش ارقام استاندارد و افتراقی موجود در هر دو مجموعه آمریکای شمالی و مجموعه تکمیلی برای گیاهان حامل ژنهای Sr5، Sr6، Sr7a، Sr7b، Sr8a، Sr8b، Sr9a، Sr9b، Sr9d، Sr9e، Sr9g، Sr10، Sr12، Sr14، Sr15، Sr16، Sr17، Sr18، Sr19، Sr20، Sr21، Sr22، Sr23، Sr28، Sr30، Sr34، Sr36، Sr37، Sr38، SrTmp و SrMcN نسبت به هر دو نژاد مورد مطالعه بیماریزایی مشاهده گردید. بهمنظور شناسایی منابع مقاومت موثر نسبت به هر نژاد، در آزمایشات جداگانه 21 ژنوتیپ گندم بههمراه دو رقم بهعنوان شاهد حساس کهمجموعاً 23 ژنوتیپ در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با دو تکرار ارزیابی گردیدند. در بررسی اجزاء مقاومت به زنگ ساقه، صفات دوره کمون و تیپ آلودگی در گلخانه یادداشتبرداری شدند.
نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که بین ژنوتیپهای گندم، تنوع ژنتیکی و اختلاف بسیار معنیداری برای هر دو صفت وجود دارد. 48 درصد ژنوتیپها 11 - عدد - دارای تیپ آلودگی حساس، 22 درصد ژنوتیپها 5 - عدد - دارای مقاومت اختصاص به نژاد خاص هستند که حداقل نسبت به یکی از نژادها مقاوم و در برابر نژاد دیگر حساس هستند و یا در مقابل هر دو نژاد دارای مقاومت هستند ولی مقاومت کاملی را در برابر نژادها نشان نمیدهند. 30 درصد ژنوتیپها N-91-17 - ، N-92-19، Sep-49 ، Sep-58، Sep-59، ERWYT-20 و - ERWYT-21 دارای تیپ آلودگی مقاوم میباشند. در تجزیه کلاستر بر اساس میانگین استادارد صفات ژنوتیپها در سه گروه اصلی - مقاوم، حساس و نیمه مقاوم - قرار گرفتند. ژنوتیپهای مقاوم دارای ژنهای مقاومت موثر از نوع گیاهچهای میباشند که میتوان از آنها در برنامه-های اصلاحی مرتبط به اقلیم گرم و مرطوب شمال استفاده نمود.
کلمات کلیدی: جدایه، زنگ ساقه، ژنهای بیماریزایی و مقاومت اختصاصی
مقدمه
زنگ ساقه یا زنگ سیاه - Black or Stem rust - گندم، با عامل قارچی Puccinia graminis f. sp. tritici، مخربترین بیماری گندم میباشد، که میتواند به از بین رفتن کامل محصول در مزرعه منجر شود . - Szabo et al., 2014 - گزارشاتی از خسارت به محصول گندم ناشی از همهگیری زنگ ساقه در کانادا - Kolmer, 2001 - ، جنوب امریکا - German et al., 2007 - ، قاره اروپا، شبه قاره هند و استرالیا - Park, 2007 - ، جنوب افریقا - Pretorius et al., 2007 - و غرب افریقا - Wanyera et al., 2006 - وجود دارد. در ایران نیز تاکنون همهگیری این بیماری دو بار، که اولین همهگیری در سال 1345در مناطق شمالی و شمال غرب - Sharif et al. , 1970 - و دومی در سال 1355، در نقاط جنوبی و جنوب شرقی ایران گزارش شده است . - Bamdadian and Torabi, 1978 - در هر دو همه-گیری، خسارت سنگینی به محصول گندم وارد شد. در سالهای اخیر نیز بارندگیهای مناسب با پراکنش تقریبا یکنواخت در کشور و همچنین تغییرات اقلیمی، سبب شده در بسیاری از مناطق کشور شرایط برای گسترش این بیماری مهیا باشد و گزارشاتی مبنی بر افزایش فراوانی بیماری در مزارع شده باشد - مکاتبات شخصی با واحد پاتولوژی موسسه نهال و بذر کرج در سال . - 1394-95
بیماری زنگ ساقه را میتوان با روشهایی از جمله تغییر تاریخ کاشت و ریشهکنی زرشک از محدوده مزارع - کنترل زراعی - محدودتر کرد، ولی کارایی لازم و مناسب را ایجاد نمیکند. همچنین میتوان از قارچکشها - کترل شیمیایی - استفاده نمود، که موثرترین راه برای کنترل بیماری در کوتاه مدت میباشد، اما با توجه به هزینه بسیار سنگین و احتمال گسترش پاتوژنهای مقاوم به قارچکش، روش اصلاح و ایجاد ارقام مقاوم - مقاومت ژنتیکی - کم هزینهترین، مطمئنترین، کم خطرترین روش محسوب میشود . - Chen, 2005 - ارزش بکارگیری مقاومت ژنتیکی در برنامههای اصلاحی برای کنترل بیماری زنگ ساقه در کانادا سالانه 217 میلیون دلار کانادا - Green and Campbell , 1979 - و در استرالیا 124 میلیون دلار استرالیا برآورد گردیده است - Brennan and Murray, . - 1988 عامل بیماری با برخوردار بودن از میزبان واسط - زرشک - و به طبع آن ایجاد مکانیسم نوترکیبی جنسی، تولید نژادهای جدید زنگ ساقه با الگوی بیماریزایی متفاوت را در پی خواهد داشت . - Cummins, 1971 - هر ساله با آزمایشات تعیین نژاد در سرتاسر جهان، نژادهای زنگ ساقه تحت نظر گرفته میشوند تا روند تغییر الگوی بیماریزایی نژادهای مختلف مشخص شود. تلاشهای بین المللی زیادی برای معرفی ژنوتیپهای مقاوم در برابر نژادهای مختلف زنگ ساقه شده است که تا حد زیادی در کنترل آنها موثر بودهاند . - Singh et al ., 2011 -
پاتپور - Patpour, 2013 - ، در سالهای 1388-90، 38 نژاد را از میان 104 جدایه شناسایی و اظهار داشت نژاد غالب زنگ ساقه TTTTC میباشد. پاتپور و همکاران - Patpour et al ., 2014a - ، از بین 62 رقم تجاری که با شش نژاد غالب ارزیابی نمودند، تعداد 39 ژنوتیپ به تمام نژادها حساس و مابقی را دارای مقاومت اختصاص به نژاد گزارش نمودند. با توجه به اطلاعات ناچیز در رابطه با مقاومت لاینهای پیشرفته گندم نسبت به زنگ ساقه که در چند سال آینده شانس تبدیل به یک رقم را خواهند داشت، فرآیند ارزیابی در مرحله گیاهچهای انجام گردید، تا قبل از معرفی این لاینها بهعنوان یک رقم، مقاومت آنها نسبت به بیماری زنگ ساقه که مخرب-ترین بیماری گندم است، مورد سنجش قرار گیرد. امید است اطلاعات این تحقیق در حذف و یا باقی ماندن لاینهای پیشرفته گندم در فرآیند معرفی رقم موثر واقع گردد.
مواد و روشها جمع آوری، خالص سازی و تکثیر از طریق تک جوش کردن جدایهها
در سالهای 1393 و 1394 از برگها و ساقههای گندم آلوده به زنگ ساقه از منطقه گرگان - اقلیم شمال معتدل و مرطوب - نمونه آلوده جمع آوری شده و به گلخانه مخصوص زنگ ساقه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر در کرج انتقال داده شد. نمونههای جمعآوری شده ابتدا با آب مقطر شستشو شده و بعد از 24 ساعت قرار دادن در پتری روی کاغذ صافی مرطوب یوریدینیوسپورهای زنگ ساقه موجود در نمونههای آلوده رطوبت جذب کرده و فعال شده، روی رقم حساس مکنیر McNair - 701 - 701 در گلخانه مایهزنی و تکثیر شدند. اسپورهای زنگ تکثیر شده از روی رقم حساس جمع آوری شده و مورد استفاده قرار گرفتند.
آزمایشات تعیین نژاد
در تعیین نژاد جدایههای زنگ ساقه از دو مجموعه ارقام استاندارد و افتراقی، شامل مجموعه اصلی20تایی امریکای شمالی دریافتی از سیمیت و مجموعه 45تایی تکمیلی دریافتی از ایکاردا، که علاوه بر تایید واکنش مجموعه 20 تایی آمریکایی دارای ژنوتیپ-های دیگری برای مشخص نمودن واکنش سایر ژنها میباشد، استفاده گردید. پس از جوانهزنی بذر ژنوتیپهای استاندارد و افتراقی در خاک مناسب و حاصلخیز، هنگامی که برگ اول گیاهچهها به رشد کامل رسیدند و برگ دوم در حال ظاهر شدن بود، با مخلوطی از یوردینیوسپور تکثیر شده جدایههای مورد مطالعه و روغن صنعتی سالترول - 170 هر دو جدایه بهطور جداگانه در آزمایشاتی با فاصله زمانیو در شرایط کاملاً یکسان - مایهزنی شدند. سپس با آب مقطر گیاهچههای مایهزنی شده به منظور جوانهزنی و نفوذ قارچ عامل بیماری زنگ ساقه از طریق شکافهای روزنه برگهای گیاهچهها مه پاشی گردید و گیاهچهها با درپوش پلاستیکی پوشانده شدند تا از نشستن اسپور سایر نژادها در گلخانه و همچنین از تبخیر بیش از حد رطوبت جلوگیری شود. پس از مایهزنی به مدت 24 ساعت در تاریکی با دمای 18 درجه سلسیوس و رطوبت اشباع قرار گرفتند. سپس گیاهچهها به مدت 14روز به گلخانهای با دمای 22 درجه سلسیوس با دوره زمانی 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی منتقل شدند. تیپ آلودگی گیاهچهها با مقیاس صفر تا 4 استاکمن و همکاران - Stakman et al., 1962 - ، تعیین گردید.
آزمایشات ارزیابی ژنوتیپها
در این تحقیق واکنش مقاومت 21 ژنوتیپ گندم بههمراه دو رقم حساس - موروکو و مکنیر - 701 بهعنوان شاهد حساس و مجموعاً 23 ژنوتیپ در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در دو تکرار ارزیابی گردید. اجزای مقاومت دوره نهان و تیپ آلودگی در گلخانه روی گیاهچهها ثبت گردید. برای اندازه گیری دوره نهان - مدت زمان بین مایهزنی تا ظهور اولین جوشهای زنگ بر روی برگها - برای روزهای مختلف از حلقههای پلاستیکی رنگی متفاوت استفاده شد. این کار تا 14 روز بعد از مایهزنی ادامه یافت. پس از گذشت 14 روز از مایهزنی تیپ آلودگی گیاهچهها ثبت گردید. برای گیاهانی که هیچ جوشی روی برگها مشاهده نگردید، در تجزیههای آماری عدد 15 برای آنها در نظر گرفته شد. کلیه مراحل انجام آزمایشات ارزیابی ژنوتیپها مشابه آزمایشات تعیین نژاد بود. پس از گذشت 14 روز از مایهزنی ژنوتیپهای مورد مطالعه تیپ آلودگی گیاهچهها در شرایط گلخانه ثبت گردید. کلیه مراحل انجام آزمایشات ارزیابی ژنوتیپها مشابه آزمایشات تعیین نژاد بود.
تجزیه دادهها
برای تجزیه و تحلیل دادهها از تجزیه واریانس با استفاده از نرم افزار SAS نسخه 9/3، استفاده گردید. دادهها در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در دو تکرار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
نتایج و بحث شناسایی ژنهای بیماریزا
با توجه به ارزشهای تعیین شده برای هر یک از ارقام استاندارد و افتراقی موجود در مجموعه آمریکای شمالی که نامگذاری نژادها بر اساس این مجموعه است، بر اساس مقیاس صفر تا 4 استاکمن و همکاران - Stakman et al., 1962 - ، مشخص شد که نژاد منطقه گرگان، در سال 1393 نژاد TKTTF و در سال 1394 نژاد TTTTF بود. بر اساس نتایج حاصل از واکنش ارقام استاندارد و افتراقی موجود در هر دو مجموع آمریکایی و تکمیلی برای گیاهان حامل ژنهای Sr5، Sr6، Sr7a، Sr7b، Sr8a، Sr8b، Sr9a، Sr9b، Sr9d، Sr9e، Sr9g، Sr10، Sr12، Sr14، Sr15، Sr16، Sr17، Sr18، Sr19، Sr20، Sr21، Sr22، Sr23، Sr28، Sr30، Sr34، Sr36، Sr37، Sr38، SrTmp و SrMcN نسبت به هر دو نژاد
