دامنه‌ی میزبانی جمعیت‌های مختلف زنگ برگی گندم در ایران

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، بخش گیاه‌پزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

2 استاد بیماری شناسی گیاهی، بخش گیاه‌پزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

3 دانشیار اصلاح نباتات، بخش زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

4 دانشیار بیوتکنولوژی، گروه بیوتکنولوژی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

5 استاد بیماری‌شناسی گیاهی، بخش گیاه‌پزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه مینه‌سوتا، ایالات متحد آمریکا

چکیده

برای بررسی دامنه­­ی میزبانی جمعیت­های مختلف زنگ برگی گندم، Puccinia recondita sensu lato ، پنجاه جدایه­ی قارچ عامل بیماری از میزبان­های مختلف خانواده­ی گندمیان (Poaceae) از استان­های مختلف ایران شامل: از استان­های اردبیل، آذربایجان غربی، ایلام، خراسان رضوی، خوزستان، فارس، کردستان، کرمان، گلستان و مازندران از سال 1389 تا 1396 جمع­آوری شد. بیماری­زایی جدایه­ها بر روی هفت میزبان، گندم نان ( Triticum aestivum L.، رقم بولانی)، گندم دوروم (Triticum durum Desf.، رقم­های کرخه و یاواروس)، جو ( Hordeum vulgare L.، رقم افضل)، چاودار (Secale montanum Guss.) ، یولاف ( Avena sativa L.) و تریتیکاله (Triticosecale Wittm. Ex A. Camus) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تمام جدایه­ها روی گندم نان (رقم بولانی) و تریتیکاله از شدت بیماری­زایی بالایی برخوردار بودند. جدایه­های گندم نان دارای واکنش ناپرآزاری در مقابل سایر میزبان­ها به جز تریتیکاله بودند که به صورت واکنش فوق­حساسیت و یا بروز تک جوش­های کوچک و پراکنده مشاهده شد. جدایه­های تریتیکاله فقط روی تریتیکاله و گندم نان بیماری­زایی داشتند. جدایه­های گندم دوروم نسبت به گندم نان، تریتیکاله و ارقام مختلف دوروم، پرآزار و نسبت به جو و چاودار ناپرآزار بودند. جدایه­های زنگ برگی یولاف نسبت به جو، چاودار و ارقام مختلف گندم دوروم واکنش ناپرآزاری را نشان دادند. جدایه­های زنگ برگی جو نیز روی میزبان­های گندم نان، تریتیکاله و جو پرآزار و در مقابل روی میزبان­های گندم دوروم و چاودار ناپرآزار بودند. جدایه­های جو وحشی نیز در مقابل گندم نان، گندم دوروم و تریتیکاله، پرآزار و در برابر سایر میزبان­ها ناپرآزار بودند. یولاف به استثنای جدایه­های خود، میزبان هیچ­کدام از جدایه­های دیگر زنگ قهوه­ای نبود. یافته­ها نشانگر این است که جمعیت­های زنگ برگی در نبود میزبان گندم، می­توانند روی سایر اعضای خانواده­ی گندمیان بقا پیدا کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Host range of various leaf rust populations in Iran

نویسندگان [English]

  • Z. Nemati 1
  • R. Mostowfizadeh Ghalamfarsa 2
  • A. Dadkhodaie 3
  • R. Mehrabi 4
  • B. J. Steffenson 5
چکیده [English]

In order to investigate the host range of various populations of causal agent of wheat leaf rust, Puccinia. recondita sensu lato, during 2010-2016, fifty isolates of the pathogen were collected from different hosts of Poaceae in various parts of Iran including: Ardabil, Fars, Golestan, Ilam, Kerman, Khuzestan, Khorasan Razavi, Kurdistan, Mazandaran and West Azerbaijan. Pathogenicity of all isolates on seven hosts, including bread wheat (Triticum aestivum L., cv. Boolani), durum wheat (Triticum durum Desf., cv. Karkhe & cv. Yavaroos), barley (Hordeum vulgare L., cv. Afzal), oat (Avena sativa L.), rye (Secale montanum Guss.) and triticale (Triticosecale Wittm. Ex A. Camus) was examined. Results indicated that all isolates had high disease severity on bread wheat (cv. Boolani) and triticale. Bread wheat isolates were avirulent on all hosts except for triticale, which showed a hypersensitive reaction or small, dispersed pustules. Triticale isolates were only pathogenic on triticale and bread wheat. Durum wheat isolates were virulent on bread wheat, durum wheat, and triticale, and were avirulent on barley and rye plants. Oat isolates showed an avirulence response on barley, rye and various genotypes of durum wheat and rye. Barley isolates were also pathogenic on bread wheat, triticale and barley and avirulent on durum wheat and rye. Although wild barley isolates were virulent on bread wheat, durum wheat, and triticale, they were avirulent on other hosts. Oat is a non-host for all leaf rust isolates, except for its own isolates. The findings indicate that in the absence of wheat, leaf rust populations are able to survive on other members of the Poaceae family.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Poaceae
  • Leaf rust
  • Host range
  • pathogenicity

Abbasi M., Ershad J. and Hejaroud GH. A. 2005. Taxonomy of Puccinia recondita s. lat. causing brown rust on grasses, in Iran. Iranian Journal of Plant Pathology 41: 631-662.

Afshari F., Torabi M., Kia S., Dadrezaei S. T., Safavi S. A., Chaichi M., Karbalaei K. H., Zakeri A., Nasrollahi M., Patpour M. and Ebrahimnezhad S. 2006. Monitoring of virulence factors of Puccinia triticina Eriksson, the causal agent of wheat leaf rust in Iran during 2002-2004. Seed and Plant Production Journal 21: 485-496.

Anikster Y., Bushnell W. R., Eilam T., Manisterski J. and Roelfs, A. P. 1997.Puccinia recondita causing leaf rust on cultivated wheats, wild wheats, and rye. Canadian Journal of Botany 75: 2082-2096.

Bamdadian A. 1973. Physiologic races of Puccinia recondita in Iran (1968-1972). Cereal Rust Bulletin 1: 45-48.

Bolton M. D., Kolmer J. A., and Garvin D. F. 2008. Wheat leaf rust caused by Puccinia triticina. Molecular Plant Pathology 9: 563-575.

Casulli F. 1988. Overseasoning of wheat leaf rust in southern Italy. In: Zwatz B, ed. Proceedings of the Seventh European and Mediterranean Cereal Rusts Conference, 1988. Vienna, Austria: Federal Institute of Plant Protection 166-8.

D’Oliveira B. D. and Samborski D. J. 1966. Aecial stage of Puccinia recondita on Ranunculaceae and Boraginaceae in Portugal. pp. 133–150 In: R. C. Macer, and M. S. Wolfe, (Eds.) Proceedings of the first European Brown Rust Conference. Cambridge, UK.

FAO. 2018. Global information and early warning system on food and agriculture. Available at: http://faostat.fao.org.

Goyeau H., Park R., Schaeffer B. and Lannou C. 2007. Distribution of pathotypes with regard to host cultivars and French wheat leaf rust populations. Phytopathology 96: 264-273.

Goyeau H., Berder J., Czerepak C., Gautier A., Lanen C. and Lannou C. 2012. Low diversity and fast evolution in the population of Puccinia triticina causing durum wheat leaf rust in France from 1999 to 2009, as revealed by an adapted differential set. Plant Pathology 61: 761-772.

Hanzalová A. and Bartoš P. 2011. Resistance of triticale to wheat leaf rust (Puccinia triticina). Czech Journal of Genetics Plant Breeding 47:10-16.

Knott D. R. 1989. The wheat rust pathogens. pp. 14-37 In: D. R. Knott (Ed.) The Wheat Rusts: Breeding for Resistance. Springer-Verlag, Berlin.

Kolmer J. A. 1991. Evolution of distinct populations of Puccinia recondita f. sp. tritici in Canada. Phytopathology 81: 316-322.

Kolmer J. A. 2005. Tracking wheat rust on a continental scale. Current Opinion in Plant Biology 8: 1-9.

Kolmer J. A., Long D. L. and Hughes M. E. 2009. Physiologic specialization of Puccinia triticina on wheat in the United States in 2007. Plant Disease 93:538-544.

Kolmer J. A., Ordonez M. E., Manisterski J., and Anikster Y. 2011. Genetic differentiation of Puccinia triticina populations in the Middle East and genetic similarity with populations in Central Asia. Phytopathology 101: 870-877.

Kolmer J. A. and Hughes, M. E. 2018. Physiologic Specialization of Puccinia triticina onwheat in the United States in 2016. Plant Disease 102: 1066-1071.

Liu M., Szabo L. J., Hambleton S., Anikster Y. and Kolmer J. A. 2013. Molecular phylogenetic relationships of the brown leaf rust fungi on wheat, rye, and other grasses. Plant Disease 97: 1408-1417.

Long D. L. and Kolmer J. A. 1989. A North American system of nomenclature for Puccinia recondita f. sp. tritici. Phytopathology 79: 525-529.

Marasas C. N., Smale M. and Singh R. P. 2004. The economic impact in developing countries of leaf rust resistance breeding in CIMMYT-related spring bread Wheat. CIMMYT Economics Program Paper 04-01. Mexico, DF: CIMMYT. P. 36.

McCallum B. D. and Seto-Goh P. 2004. Physiologic specialization of wheat leaf rust (Puccinia triticina) in Canada in 2001. Canadian Journal of Plant Pathology 26: 109–120.

Nemati Z., Pourkhaloee A., Mostowfizadeh-Ghalamfarsa R., Khosh-Khui M. and Jafari M. 2017. A report of rust species on different hosts from Fars Province. Proceeding of the 3rd Iranian Mycological Congress, Kurdistan, Iran: 81.

Neu C., Keller B. and Feuillet C. 2003. Cytological and Molecular Analysis of the Hordeum vulgare - Puccinia triticina Nonhost Interaction Molecular Plant-Microbe Interactions 16: 626-633.

Niks R. E., Kerckhoffs B. M. F. J. and de la Rosa R. 1996. Susceptibility of cultivated and wild barley (Hordeum vulgare senso lato) to the leaf rust fungi of wheat and wall barley. Cereal Rusts Powdery Mildews Bulletin 24: 3-10.

Ordoňez M. E. and Kolmer J. A. 2007. Virulence phenotypes of a worldwide collection of Puccinia triticina from durum wheat. Phytopathology 97: 344-351.

Pfender W. F. 2001. Host range differences between populations of Puccinia graminis subsp.graminicola obtained from perennial ryegrass and tall fescue. Plant Disease 85: 993–998.

Roelfs A. P. 1988. Genetics control of phenotypes in wheat stem rust. Annual Reviewof Phytopathology 26: 351-367.

Roelfs A. P., Singh R. P. and Saari E. E. 1992. Rust Diseases of Wheat. Concepts and Methods of Disease Management. CIMMYT, Mexico, D.F., Mexico.

Saari E. E. and Prescott J. M. 1985. World distribution in relation to economic losses. pp. 259-298 In: A.P. Roelfs and W.R. Bushnell (Eds.) The Cereal Rusts, Vol. 2. Academic Press, Orlando, FL: USA.

Wilson M. and Henderson D. M. 1966. British Rust Fungi. Cambridge University Press, Cambridge.

Yehuda P. B., Eilam T., Manisterski J., Shimoni A. and Anikster Y. 2004.Leaf rust on Aegilops speltoides caused by a new forma specialis of Puccinia triticina. Phytopthology 94: 94-101.

Zhang H. and Knott D. R. 1993. Inheritance of adult plant resistance to leaf rust in six durum wheat cultivars. Crop Science 33: 694–69.

Zhang P., Hiebert C., McIntosh R., McCallum B., Thomas J., Hoxha S., Singh D. and Bansal U. 2016. The relationship of leaf rust resistance gene Lr13 and hybrid necrosis gene Ne2m on wheat chromosome 2BS. Theoretical and Applied Genetics 129: 485­­­-493.