بررسی ژنتیک مقاومت و بیماری زائی زنگ قهوه ای در تعامل با گندم
Abstract
زنگ قهوه ای گندم با عامل puccinia triticina eriks (pt)، به لحاظ وسعت پراکندگی و میزان خسارت در دنیا، مهم ترین بیماری گندم می باشد. جهت تجزیه نژاد و بررسی تنوع در جمعیت عامل بیماری زنگ قهوه ای در بهار سال های 1388 و 1389 بصورت تصادفی از مزارع گندم استان های مختلف کشور بیش از 140 جدایه جمع آوری شد. شناسایی پاتوتایپ ها با استفاده از 38 لاین تقریبا ایزوژنیک زنگ قهوه ای گندم و بر اساس فرمول بیماری زایی/غیر بیماری زایی و همچنین تعیین نژادهای فیزیولوژیک زنگ قهوه ای بر اساس سیستم اصلاح شده نامگذاری یکسان با استفاده از 20 لاین تقریبا ایزوژنیک انجام گردید. در این مطالعه از 234 تک جوش بررسی شده، 177 پاتوتیپ متفاوت تعیین شد. بیشترین فراوانی به ترتیب متعلق به نژادهایfktrs ، fjrrs و fktts بود. در اردبیل نژادtkttn و در خراسان شمالی نژادtfttn با بیماری زایی بر 31 ژن مقاومت به زنگ قهوه ای بیشترین توان بیماری زایی را در میان جدایه های عامل بیماری داشتند. جهت تعیین ساختار ژنتیکی و بررسی رابطه ژنتیکی جمعیت زنگ قهوه ای کشور 20 جفت پرایمر aflpکه 6 جفت آن پرایمر نشاندار بود بر روی 86 جدایه بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که تقریبا تمام جدایه های بررسی شده، از لحاظ ژنتیکی متفاوت بودند همه جدایه های p. t بررسی شده تولید الگوی منحصر بفردی از آلل های aflp نمودند که تنوع بالای ژنتیکی را در درون جمعیت قارچ زنگ قهوه ای را تایید کردند. در بررسی دندروگرام ها و زیر گروه های متعدد آن سه گروه از استان های مجاور بیشترین شباهت یا نزدیکی را با هم داشتند، که سه محور جنوب غرب به سمت شمال غرب، شمال غرب به سمت شمال شرق و شمال شرق به سمت جنوب شرق را شامل می شد. وجود نژادهای مشترک خصوصا در استان های مجاور و وجود جریانات هوایی بهاره در این مسیر دلیل ارتباط بین این استان ها از طریق جریانات هوایی را تقویت کرد. احتمالا در کشور اسپورها هم بصورت انتقال با مسافت های نسبتا کوتاه به استان های مجاور و هم به صورت انتقال با مسافت های بلند به سایر استان ها مهاجرت می کنند. این ارتباط در گروه بندی بر اساس بیماری زایی و عدم بیماری زایی بر 38 ایزولاین افتراقی و هم فراوانی نژادها وجود داشت. قرار گرفتن مهاجم ترین جدایه های استان های همجوار در گروهای نزدیک به هم ارتباط میان استان ها را تقویت کرد و تقریبا اکثر استان ها با هم ارتباط نشان دادند که حاکی از جریان ژنی و انتقال گسترده و موثر اسپورها توسط جریانات هوایی می باشد. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نیز نشان داد که 97% تفاوت ژنتیکی در درون جمعیت ها و 3% تفاوت بین جمعیت ها بود. این نتایج حاکی از آن بود که هر کدام از جمعیت های مورد مطالعه به صورت یک جمعیت مجزا نبوده و جریان ژنی بالایی بین آنها برقرار می باشد. بیشترین فاصله ژنتیکی نیز بین جمعیت جدایه های زنگ قهوه ای در ایران متعلق به استان سیستان و بلوچستان با سایر جمعیت ها و پس از آن گلستان و کرمانشاه بیشترین فاصله ژنتیکی را با سایر استان ها داشتند. جمعیت جدایه های زنگ قهوه ای اردبیل بیشترین نزدیکی را با سایرجمعیت های زنگ قهوه ای داشتندکه کمترین فاصله را نیز با خراسان شمالی داشتند. همچنین خراسان شمالی نیز پس از اردبیل بیشترین شباهت را با سایر استان ها داشت. این دو منطقه بیشترین تنوع را داشتند. بنظر می رسد این دو منطقه از کانون های انتشار و تنوع زنگ قهوه ای در ایران باشند. به دلیل اینکه جمعیت زنگ قهوه ای در ایران بسیار متنوع و از پتانسیل تکاملی بسیار بالایی برخوردار است لذا راهبرد اصلاح برای مقاومت به این بیماری باید بر اساس استفاده از مقاومت کمی همراه با دیگر ژن های مقاومت اختصاصی و تناوب رقم و کنترل شیمیایی و حتی تناوب استفاده از قارچ کش پایه گذاری گردد. برای کنترل بیماری زنگ قهوه ای در کشور باید راهبرد اصلی کاهش اندازه جمعیت و تنوع آن را مورد هدف قرار داد که ترکیبی از راهبردهای ژنتیکی و استفاده از سموم قارچکش از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ژن های موثر در کشور مانند ژن های , lr9 lr28 , lr25 , lr19 , lr29 و lr2aدر ترکیب با ژن های غیر اختصاصی مانند , lr34 lr46 و یا lr67 یک مقاومت موثر و پایداری تری ایجاد کنند. بر اساس نتایج به دست آمده از 130 ژنوتیپ بررسی شده 43 ژنوتیپ آن حامل ژن lr34 تشخیص داده شد، در این مطالعه ژنوتیپ هایی که در شرایط استرس شوری بررسی و انتخاب شده بودند. بیشترین درصد حضور ژن lr34 را داشتند. به نظر می رسد احتمالا این ژن که یک ترانسپورتر abc است یکی از عوامل تاثیر گذار در مقاومت به شوری بوده و در بالا بردن میزان تحمل ارقام در شرایط استرس محیطی موثر باشد. باتوجه به میزانaudpc محاسبه شده برای ارقام حامل ژن lr34 که بین 3 الی 440 درصد/روز بود بنظر می رسد که برخی ارقام علاوه بر ژن lr34 ژن های مقاومت دیگری را نیز حمل می کنند. تمام ارقامی که در آنها وجود ژن lr34 با نشانگر مولکولی تایید شده بود نرخ آلودگی کمتری نسبت به ارقامی که فاقد این ژن بودند را نشان دادند. نتایج مزرعه ای نتایج تجزیه تحلیل نشانگر cslv34b را تایید کرد.