اولین گزارش از بیماری‌زائی زنگ ساقه گندم (Puccinia graminis f. sp. tritici) بر روی ژن Sr25 در اردبیل٬ شمالغرب ایران

نوع مقاله: گزارش کوتاه

نویسندگان

1 بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اردبیل، ایران

2 استاد پژوهشی، مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

 

 
زنگ ساقه یا سیاه گندم، با عامل Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici Erikss. & Henning، یکی از مخرب­ترین بیماری­های گندم در سراسر جهان به شمار می­رود. این بیماری با به بکارگیری ژن­های مقاومت اختصاص- نژادی کنترل می­شد، اما این نوع مقاومت پایدار نبوده و با ظهور نژادهای جدید عامل بیماری کارائی خود را از دست می­داد (Jain et al. 2009). به عنوان مثال، با ظهور نژادUg99  ژن­های مقاومت Sr5 ٬Sr6٬Sr7a ٬Sr8a ٬Sr8b٬Sr9a ٬Sr9b ٬Sr9f٬Sr9h ٬Sr10٬Sr16٬Sr18 ٬Sr19٬Sr20 ٬Sr23 ٬Sr24٬Sr30 ٬Sr31 ٬Sr34٬Sr36٬Sr38 ٬Sr41٬Sr49٬Sr54 ٬SrMcN٬SrWld-1 ٬Sr9d ٬Sr9e٬Sr9g ٬Sr11٬Sr12٬Sr17  و S21 دیگر موثر نبوده و نمی­توان از آنها در برنامه­های به نژادی استفاده کرد (Singh et al. 2015). ردیابی فاکتورهای بیماریزائی جدید در ارزیابی و تشخیص منابع جدید مقاومت بسیار مهم و حیاتی هستند.  با توجه به اهمیت بیماری زنگ ساقه و به ویژه نژاد Ug99، در فصل زراعی 95-1394 برای تعیین کارائی ژن­های مقاومت به زنگ ساقه پروژه­ای با کاشت لاین­های ایزوژنیک در خزانه تله تحت شرایط مزرعه­ای اجرا و مطالعه شد. این بررسی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی اردبیل (با مشخصات جغرافیایی: عرض شمالی 38 درجه و 17 دقیقه، طول شرقی 48 درجه و 39 دقیقه، ارتفاع از سطح دریا 1350 متر) انجام شد. هر ژنوتیپ در ردیف های یک متری با دو خط به فاصله 30 سانتی متر کاشته شدند فاصله پشته ها نیز 65 سانتی متر در نظر گرفته شد رقم حساس (موروکو) در اطراف خزانه وحد فاصل ارقام به فاصله هر ده رقم کاشته شد. تمام عملیات زراعی مورد نیاز در طی سال اجرای پژوهش انجام شدند. شدت بیماری بر اساس روش اصلاح شده کب از صفر تا 100 درصد انجام شد (Peterson et al. 1948). زمانی که بیماری روی برگ پرچم پیشرفت کرد تیپ آلودگی (IT) براساس روش رولفز و همکاران (Roelfs et al. 1992) یادداشت برداری شد. وجود فاکتورهای بیماریزایی با مقایسه تیپ آلودگی رقم حساس ضمن پایش بیماری روی ارقام افتراقی تعیین شد. به عبارت دیگر ژن­هایی مقابل فاکتورهای بیماریزایی بیمارگر در گیاهان به عنوان ژن­های غیر موثر در نظر گرفته شدند که
 
شکل 1 – علائم زنگ ساقه گندم  روی لاین گندم LC SR25 ARS (حاوی ژن مقاومت Sr25) در ایستگاه اردبیل – سال 1395
Figure 1. Symptoms of stem rust on wheat line LC SR25 ARS (having resistance gene Sr25) in Ardabil, 2016
 
بیماریزایی روی آنها وجود داشت و تیپ آلودگی MSS یا S بود و ژن­های مسئول مقاومت در گیاه در برابر فاکتورهای غیر بیماریزایی (Avr-genes) به عنوان ژن­های مقاومت موثر در نظر گرفته شدند. نتایج این بررسی بیانگر وجود بیماریزائی در جمعیت نژادی مستقر در اردبیل روی ژن Sr25 (لاین LC SR25 ARS) بود. این ژن با ژن مقاومت Lr19 (ژن مقاوم به زنگ قهوه­ای) روی کروموزوم 7DL با یکدیگر پیوستگی داشته و از Thinopyrum elongatum به گندم منتقل شده است (Singh et al. 2011). این ژن نسبت به زنگ سیاه گندم (و نژاد Ug99) در سراسر جهان موثر یا نسبتاً موثر بوده است (Singh et al. 2011). ظهور بیماریزائی روی ژن Sr25 مهم است، زیرا این ژن به دلیل مقاومت در برابر گروه نژادی Ug99 در برنامه­های به نژادی مورد هدف بود. در این بررسی عدم کارائی Sr25 در برابر نژادهای محلی زنگ ساقه نشان داده شد و در ایران برای اولین بار از اردبیل گزارش می­شود. بیماریزائی برای ژن یادشده قبلاً از هندوستان نیز گزارش شده بود. با توجه به عدم کارائی این ژن بایستی در برنامه های به نژادی از بکار گیری آن (حداقل در اردبیل) خودداری گردد. برای رسیدن به مقاومت پایدار و با درنظر گرفتن خطر شیوع نژاد Ug99  در قسمت های مختلف ایران (Nazari et al. 2009) بایستی ژن­های مقاومت گیاه کامل مانندSr2 ٬ Sr55٬Sr56 ٬Sr57 ٬ Sr58 در ترکیب با یکدیگر و یا با ژن­های مقاومت گیاهچه­ای (اختصاص-نژادی) موثر مانند Sr22٬Sr26 ٬Sr33 ٬ Sr35٬Sr45٬ وSr50   بکار گرفته شوند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

First report of virulence to resistance gene Sr25 by the stem rust pathogen (Puccinia graminis f. sp. tritici) in Ardabil, North West of Iran

نویسندگان [English]

  • S.A. Safavi 1
  • F. Afshari 2
چکیده [English]

 

 
Stem (black) rust, caused by Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici Erikss. & Henning, is one of the most destructive diseases of wheat around the world. It could be controlled through deployment of race-specific resistance genes (Jain et al. 2009). However, such kind of resistance is mostly short lived due to emergence of new virulences. For example, due to emergence of Ug99 resistance genes Sr5,Sr6, Sr7a, Sr7b, Sr8a, Sr8b, Sr9a, Sr9b, Sr9d, Sr9e, Sr9f, Sr9g, Sr9h, Sr10, Sr11, Sr12, Sr16, Sr17, Sr18, Sr19, Sr20, Sr21, Sr23, Sr24, Sr30, Sr31, Sr34, Sr36, Sr38, Sr41, Sr49, Sr54, SrMcN, SrWld-1 are no longer effective (Singh et al. 2015) and cannot be used in breeding programs. Monitoring of new virulence factors has remained very important in the evaluation and identification of new sources of resistance. Considering to the importance of stem rust especially the race of Ug99 (also named TTKSK), during cropping season of 2015-2016, virulence of the wheat stem rust was investigated by planting 47 isogenic lines (in national trap nursery) under field conditions. This survey was conducted in Ardabi Agricultural Research Station (38.17°N, 48.39°E, 1350 m Height), North West of Iran. Each entry was planted in two 1 meter rows which were spaced 30cm apart. Plots were spaced at 65 cm. A susceptible spreader (Morocco) row was sown around the borders of the experiment and 10 entry intervals.All the required cultural practices were carried out during the experiment. Disease severity was estimated according to the modified Cobb,s scale; 0% = immune, and 100% = fully susceptible when disease was well-developed (Peterson et al. 1948). The infection type (IT) of disease was also recorded based on Roelfs et al. (1992). The presence of virulence factors was determined by susceptible infection type while monitoring the disease on differential sets. In other words, corresponding genes against virulence factors of pathogen in plants were considered as ineffective genes and corresponding genes against avirulence factors of pathogen were considered as effective resistance genes. Results showed that there is virulence to resistance gene Sr25, a gene from Thinopyrum elongatum, which is located on chromosome 7DL and linked with leaf rust resistance gene Lr19. The resistance Sr25 had been effective or partially effective against stem rust worldwide, including race Ug99 (Singh et al. 2011). The detection of Sr25 virulence is significant since Sr25 is an important gene to be targeted for breeding wheat cultivars resistant to Ug99. In this research, ineffectiveness of Sr25 was observed in first time in Ardabil (Northwest of Iran), and thus we should not use this resistance gene in breeding program (at least in Ardabil). Before of this report, viulence to Sr25 had also been reported in India (Jain et al. 2009). Considering to rapid spread of Ug99 and its threat in some parts of Iran (Nazari et al. 2009), and in order to obtain of durable resistance, adult plant resistance (APR) or slow rusting genes such as Sr2, Sr55, Sr56, Sr57 and Sr58 should be deployed in combination with each other or with effective seedling (all-stage) resistance genes; Sr22, Sr26, Sr33, Sr35, Sr45 and Sr50.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wheat
  • Stem rust
  • Ug99
  • Sr25