اختصاصیت میزبانی و وضعیت سازگاری جنسی جدایه‌های قارچ Pyricularia oryzae بدست آمده از میزبان‌های مختلف در ایران

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 استاد گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 دانشیار، موسسه تحقیقات و توسعه کشاورزی، CIRAD، مونتپلیه، فرانسه.

4 استادیارگروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران.

5 دانشیار، موسسه تحقیقات برنج کشور- معاونت مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران.

چکیده

قارچ Pyricularia oryzae عامل بیماری بلاست برنج و گندم و لکه برگی روی تعدادی از گیاهان گرامینه­ای است. بیماری بلاست یکی از مهمترین بیماری‌های برنج در اکثر مناطق برنج‌خیز ایران به شمار می‌رود که معمولا سالانه خسارت اقتصادی قابل توجهی روی برنج ایجاد می‌کند. در تابستان سال­های 1393 و 1395 از مزارع برنج، ذرت، وعلف‌های هرز باغات مرکبات و جنگل­های نواحی جنوبی دریای خزر و مزارع برنج استان خراسان رضوی نمونه­برداری به عمل آمد. تجزیه و تحلیل فیلوژنتیکی جدایه‌ها، با استفاده از داده‌های به دست آمده از نواحی ژنومی اکتین (ACT)، کالمودلین (CAL) و زیرواحد بزرگ RNA پلیمراز II (Rpb1) انجام شد، نتایج فیلوژنی جدایه‌های حاصل از میزبان‌های مختلف را به عنوان P. oryzaeتایید کرد. آزمون بیماریزایی روی میزبان‌هایی از قبیل برنج، ارزن دم‌روباهی، ذرت، سوروف و چسبک صورت پذیرفت. نتایج بیماریزایی نشان داد هر جدایه روی میزبان جدا شده بیماریزایی شدیدی را نشان داد اما شدت علائم در میزبان‌های دیگر نسبت به میزبان جدا شده کمتر بود. به منظور شناسایی ایدیومورف‌های تیپ آمیزشی از تکنیک Multiplex PCRو آغازگرهای L1 و L2 جهت تکثیر ایدیومورف Mat1-1 و آغازگرهای T1 و T2جهت تکثیر ایدیومورف Mat 1-2 جدایه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. وضعیت باروری جنسی جدایه‌ها با تیپ آمیزشی جدایه آزمایشگر تحت شرایط آزمایشگاه و روی محیط کشت آرد برنج-آگار نیز انجام گرفت. با توجه به نتایج ایدیومورف‌های تیپ آمیزشی و تولید مثل جنسی، Mat 1-1 بیشتریین فراوانی را در جدایه‌های برنج و ارزن‌دم‌روباهی داشت و Mat 1-2 بیشترین فراوانی را در بین علف‌های هرز و گیاه زارعی ذرت دارا می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Host-specificity and sexual compatibility of Pyricularia oryzae isolated from different hosts in Iran

نویسندگان [English]

  • A. Pordel 1
  • M. Javan-Nikkhah 2
  • D. Tharreau 3
  • A. Mirzadi Gohari 4
  • A. Moumeni 5
چکیده [English]

Pyricularia oryzae is rice and wheat blast causal agent and can occurs leaf spot on some grass species. Blast disease is one of the most important diseases in rice areas cultivated in Iran, annually it cause economic damage to rice. Sampling was conducted from rice, maize, foxtail millet, and weeds of wheat and rice cultivation regions, citrus orchards, and jungles in southern of Caspian Sea and from rice fields in Khorasan-razavi province during summers of 2013 and 2015. Phylogenetic analysis with partial regions of Actin (ACT), Calmodulin (CAL), and RNA polymerase II largest subunit genes (Rpb1) allowed to assign the strains from different hosts to Pyricularia oryzae. Pathogenicity test of P. oryzae species was applied on rice, foxtail millet, maize, barnyard grass, and wild foxtail millet in control condition. Based on pathogenicity, each isolate were highly pathogenic toward its host but not to the other hosts tested. In order to a determination of mating type, Multiplex PCR technique using primers L1 and L2 (for Mat1-1), T1, and T2 (for Mat1-2) was done. Under lab conditions, the sexual stage was conducted with isolates from different hosts on rice flour- agar medium. The mating type and sexual reproduction show that Mat1-1 is frequent in rice population and foxtail millet population and Mat1-2 is frequent in weeds populations and maize population.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Host range
  • Rice
  • Blast Disease
  • Multiplex PCR
  • Pyricularia oryzae
Adreit H., Santoso, Andriantsimialona D., Utami D. W.,NottéghemJ. L., Lebrun M. H., and Tharreau D. 2007.  Microsatellite markers for population studies of the rice blast fungus, Magnaporthe grisea. Molecular Ecology Notes 7:667–670.
Chiapello H. et al. 2015. Deciphering Genome Content and Evolutionary Relationships of Isolates from the fungus Magnaporthe oryzae attacking different host plants. Genome Biology and Evolution 7:2896–2912.
Couch B. C., Fudal I., Lebrun M. H., Tharreau D., Valent B.,van Kim P., Notte´ghem J. L., and Kohn L. M. 2005. Origins of host-specific populations of the blast pathogen Magnaporthe oryzae in crop domestication with subsequent expansion of pandemic clones on rice and weeds of rice. Genetics170:613–630.
Edgar R. C. 2004. MUSCLE: a multiple sequence alignment method with reduced time and space complexity. BMC Bioinformatics 5:113.
Ellis M. B. 1971. Dematiaceous hyphomycetes. Commonwealth Mycological Institute, Kew, Surrey, England.
Ellis M. B. 1976. Dematiaceous hyphomycetes. Commonwealth Mycological Institute, Kew, Surrey, England.
Gladieux P., Condon B., Ravel S., Soanes D., Maciel J. L. N., Nhani Jr A., Terauchi R., Lebrun M. H., Tharreau D., Mitchell T., Pedley K. F., Valent B., Talbot N. J., and Farman M. 2017. Gene flow between divergent cereal- and grass-specific lineages of the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. M Bio 9: e01219–17.
Kang S., Chumley  F. G., and  Valent, B. 1994. Isolation of the mating-type genes of the phytopathogenic fungus Magnaporthe grisea using genomic subtraction. Genetics 138:289–296.
Kato H., Yamamoto M., Yamaguchi-Ozaki T., Kadouchi H., Iwamoto Y., Nakayashiki H., Tosa Y., Mayama S., and Mori N. 2000. Pathogenicity, mating ability and DNA restriction fragment length polymorphisms of Pyricularia populations isolated from Gramineae, Bambusideae and Zingiberaceae plants. Journal of General Plant Pathology 66:30–47.
Klaubauf S., Tharreau D., Fournier E., Groenewald J. Z., Crous P. W., de Vries R. P., and Lebrun M. H. 2014. Resolving the polyphyletic nature of Pyricularia (Pyriculariaceae). Studies in Mycology 79:85–120.
Mekwatanakarn P., Kositratana W., Phromraka T., and Zeigler R. S. 1999. Sexually fertile of Magnaporthe grisea rice pathogen in Thailand. Plant Disease 83:939–943.
Mousanejad S., Javan-Nikkhah M., and Mohammadi Goltape E. 2005.Characterization of Vegetative Compatibility Groups in Magnaporthe grisea Poulation in Guilan Province, Iran. Iranian, Journal of Agriculture Science 36:305–317.
Murata N., Aoki T., Kusaba M., Tosa Y., and Chuma I. 2014. Various species of Pyricularia constitute a robust clade distinct from Magnaporthe salvinii and its relatives in Magnaporthaceae. Journal of General Plant Pathology 80:66–72.
Nottéghem J. L. 1990. Results and orientation of ec projections on rice blast resistance to blast. Cirad research program on the rice blast disease initiated in 1971.
Nottéghem J. L., and Silue D. 1992. Distribution of the mating type alleles in Magnaporthe grisea population pathogenic on rice. Phytopathology 82:421–424.
Pordel A., Javan-Nikkhah M., and Khodaparast S. A. 2015. Revision of Pyricularia oryzae and occurrence of new hosts for the pathogen Iran. Iranian Journal of Plant Pathology 52:67–83.
Silue D., NottéghemJ. L., and Tharreau D. 1992. Evidence of a Gene-for-Gene relationship in the Oryza sativa-Magnaporthe grisea pathosystem. Genetics 82:577–580.
Tamura K., Stecher G., Peterson D., Filipski A., and Kumar S. 2013. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution 30:2725–2729.
Tosa Y., and Chuma I. 2014. Classification and parasitic specialization of blast fungi. Journal of General Plant Pathology 80:202–209.
Tredway L., Stevenson P. K. L., and Burpee L. L. 2005. Genetic structure of Magnaporthe grisea populations associated with St. Augustinegrass and tall fescue in Georgia. Phytopathology 95:463–471.
Valent B., and Chumely F. G. 1991. Molecular genetic analysis of the rice blast fungus, Magnaporthe grisea. Annual Review of Phytopathology 29:433–467.