بررسی تنوع بیماریزایی جدایه های قارچ Puccinia graminis f. sp. tritici عامل بیماری زنگ سیاه گندم
کد مقاله : 1670-24IPPC (R2)
نویسندگان
1دانشگاه تربیت مدرس.دانشکده کشاورزی.گروه گیاهپزشکیبیماری شناسی
2هیات علمی گروه بیماری شناسی گیاهی
چکیده
عامل بیماری زنگ سیاه گندم قارچ Puccinia graminis f. sp. tritici یک پارازیت اجباری و بیوتروف میباشد و در شرایط مساعد خطر جدی برای تولید گندم جهان محسوب می گردد. این قارچ جهت کلونیزاسیون گیاه همواره افکتورهایی تولید می نماید که بتواند بر به نوعی بر سیستم دفاعی گیاه فائق آید. با معرفی ارقام حاوی ژن های مقاومت جدید، قارچ تلاش می کند تا با تغییرات ژنتیکی از شناسایی توسط گیرنده های گیاه فرار نماید. این تغییرات نهایتا موجب بروز نژادهای با قابلیت بیماریزایی و خسارت بر روی ارقام گندم حاوی ژنهای مقاومت جدید می گردد. بروز نژادهای جدید بیماریزا قارچ شامل نژاد TTKSK و واریانت های آن در آفریقا و سپس در دیگر مناطق دنیا از جمله ایران از جمله نمونه های تغییرات ژنتیکی این قارچ بوده که دارای توان بیماریزایی بر روی اغلب منابع مقاومت گندم تجاری می باشند. به منظور بررسی نژادهای بیماریزا و و مطالعه ژنهای دخیل در بیماریزایی، در فصل زراعی 99-1398 نمونه های بیماری زنگ سیاه گندم از استان لرستان، همدان، اردبیل، گلستان، سمنان، آذربایجان شرقی و غربی که دارای بیشترین شیوع بیماری بودند جمع آوری گردید. با استفاده از گندم رقم حساس بولانی 36 جدایه از قارچ عامل بیماری خالص سازی و تکثیر گردید. تیپ آلودگی هر کدام از جدایه ها با استفاده از 20 رقم افتراقی حاوی تک ژن های شناخته شده مقاومت به زنگ سیاه گندم شامل Sr5, Sr21, Sr9e, Sr7b, Sr6, Sr8a, Sr9b, Sr35, Sr50,Sr9a Sr9g, Sr11, Sr36, Sr30, Sr17, Sr9d, Sr10, SrTmp, Sr38 مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بیشترین بیماریزایی بر روی ژنهایSr5, Sr6, Sr8a, Sr9b, Sr30, Sr17, Sr21, Sr9e, Sr7b, Sr9d, Sr10, SrTmp, Sr38 و SrMcN وجود داشت. علاوه بر این با استفاده از روشهای مولکولی، وجود ژنهای کد کننده دو افکتور شناسایی شده AvrSr50 و AvrSr35 در جدایههای فوق مورد بررسی قرار گرفت. همچنین واکنش ارقام حاوی ژنهای مقاومت متناظر Sr35 و Sr50 نسبت به جدایه های مورد بررسی مطالعه شد. نتایج تعیین نژادهای فیزیولوژیکی قارچ و نتایج بررسی های مولکولی و موفولوژیکی مربوط به این دو افکتور مورد بحث قرار خواهد گرفت. درک ﺗﻨﻮﻉ ﮊﻧﺘﻴﻜﻲ ﺟﻤﻌﻴﺖ قارچ میتواند در بکارگیری و اصلاح ارقام مقاوم گندم مورد استفاده قرار بگیرد.
کلیدواژه ها
Title
Study on the virulence variability of Puccinia graminis f. sp. tritici the causal agent of wheat stem rust in Iran
Authors
Fatemeh Khanboluki
Abstract
Fungus Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt) is the causal agent of wheat stem rust disease that results in a significant yield loss at high severities. To overcome plant immunity system Pgt, like other biotrophs, produces considerable number of effectors for stealth infection. However, due to introducing new resistance genes, Pgt needs to escape from recognition by plant receptors. This arm race leads to frequent genetic variations and emergence of new Pgt races that are more virulent on effective resistance sources in wheat. The prevalence of race TTKSK and its related variants with virulence on germplasms carrying important resistance genes in Africa and also from Iran, is a clear example of these genetic changes. Monitoring highly virulent races of Pgt and their virulence factors assists to apply appropriate strategies in breeding of wheat carrying effective resistance genes. In this study, 36 wheat stem rust samples were collected from eight different provinces of Iran during the spring season of 2020. Samples were purified to single pustules on a susceptible wheat cultivar, Bolani, and for each isolate, infection types were assessed on the seedling stage of 20 North American stem rust differential lines carrying one of single genes Sr5, Sr21, Sr9e, Sr7b, Sr6, Sr8a, Sr9b, Sr35, Sr50,Sr9a Sr9g, Sr11, Sr36, Sr30, Sr17, Sr9d, Sr10, SrTmp, Sr38. Most virulence was observed on the differential lines carrying Sr5, Sr6, Sr8a, Sr9b, Sr30, Sr17, Sr21, Sr9e, Sr7b, Sr9d, Sr10, SrTmp, Sr38, and SrMcN. In addition, using PCR approach the presence of genes coding for AvrSr35 and AvrSr50 effectors was evaluated in the genome of all isolates. Also, these isolates were evaluated for their virulence ability on lines carrying Sr35 and Sr50. The evaluation of Pgt physiological races on differential lines as well as molecular and morphological studies related to AvrSr35 and AvrSr50 will be presented. Understanding the virulence variability of Pgt population could be useful for wheat improvement programs.
Keywords
wheat, Stem rust, black rust, Physiological race, Molecular studies, Effector