ارزیابی مقاومت ژنوتیپ‌های امیدبخش گندم نان به نژادهای مختلف سفیدک پودری

مقدمه و هدف: گندم مهمترین گیاه زراعی در بسیاری از نقاط دنیاست که بیشترین سطح زیر کشت را نیز به‎خود اختصاص داده است. تا جایی‎که 30 درصد کل غلات تولید شده در دنیا به گندم تعلق دارد و به‎عنوان غذای اصلی نیمی از مردم دنیا شناخته می‌شود. در عین‎حال، تنش‎های محیطی از جمله تنش‌های زیستی از مهمترین عوامل کاهش عملکرد گندم در سال‌های اخیر بوده است. سفیدک پودری (f.sp. triticiblumeria graminis ) یکی از بیماری‎های مهم گندم است که سالانه خسارات زیادی را به تولید گندم تحمیل می‎کند. از طرفی، مقاومت ژنوتیپ‌های مقاوم در گندم در طول زمان ثابت نیست و مقاومت تقریباً تمام ژن‌های مقاومت که به‎طور معمول در دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند، توسط نژادهای جدید بیماری‌زای سفیدک پودری شکسته شده است. زیرا تحقیقات نشان داده که فشار زیاد تحمیل شده از سوی ژن‌های مقاومت بر روی جمعیت‌های بیمارگر، سبب تکاملِ سریع نژادهای بیماری‌زای جدید و به‎تبع آن، از بین رفتن مقاومت شده است.. به‎همین دلیل، یکی از موثرترین و منطقی‌ترین روش‌های کنترل این بیماری که بیشترین سازگاری را با محیط زیست و کشاورزی پایدار داشته باشد، شناسایی و تولید ارقام مقاوم است که در این پژوهش نیز به بررسی مقاومت ژنوتیپ های ایرانی جهت دستیابی به ارقام مقاوم پرداخته شده است.مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر تعداد 32 ژنوتیپ مختلف گندم نان (l.triticum aestivum ) موجود در بخش تحقیقات ژنتیک و بانک ژن گیاهی ملی ایران، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، در معرض 10 پاتوتایپ با بیشترین میزان آلودگی در منطقه (مغان 1، مغان 2، مغان 3، مغان 4، مغان 5، گرگان 1، گرگان 2، ساری 1، ساری 2 و گنبد) این قارچ قرار گرفتند و میزان مقاومت آن‌ها در مرحله دو برگی در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار گرفت. پاتوتایپ‌های مورد بررسی سفیدک پودری که از نقاط بیماری خیز کشور جمع‎آوری شده بودند، شامل پنج پاتوتایپ از مغان، دو پاتوتایپ از گرگان، دو پاتوتایپ از ساری و یک پاتوتایپ از گنبدکاووس انجام بود. تکثیر جدایه‌های بیماری روی رقم حساس بولانی که فاقد ژن pm می‎باشد، انجام گرفت. ژنوتیپ‌ها توسط جدایه‌های تک کلونی شده به‎روش مالشی تلقیح شدند و یک هفته بعد از تلقیح، واکنش ارقام افتراقی نسبت به بیماری براساس مقیاس صفر تا چهار طبق روش مینز و دیتز صورت گرفت. براساس این مقیاس تیپ آلودگی صفر، یک و دو در گروه مقاوم و تیپ آلودگی سه و چهار در گروه حساس قرار می‌گیرد. در این پژوهش، رقم بولانی (bolani) به‎عنوان شاهد حساس به بیماری سفیدک پودری در نظر گرفته شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که ژنوتیپ‌های مورد بررسی از بین 10 پاتوتایپ سفیدک پودری جمع‎آوری شده از مراکز مهم آلودگی در کشور، بیشترین مقاومت را نسبت به پاتوتایپ مغان 5 نشان دادند. ژنوتیپ‌های tn127، tn79، tn7، tn180 و tn72 به‎طور میانگین، بیشترین مقاومت را به 10 پاتوتایپ مورد بررسی نشان دادند. در مجموع، مقایسه پاتوتایپ‌های مختلف سفیدک پودری نشان داد که پاتوتایپ مغان 5 کمترین میزان بیماری‎زایی و ساری 1 بیشترین را نشان داد. علاوه‎بر این، همبستگی بین پاتوتایپ‌ها به‎منظور شناسایی پاتوتایپ‌های با قدرت بیماری‎زایی مشابه انجام شد که نشان داد که پاتوتایپ مغان 5 کمترین همبستگی را با سایر پاتوتایپ‌ها نشان داد که احتمالاً از مکانیسم متفاوتی برای بیماری‌زایی استفاده می‌کند. همچنین بالاترین میزان همبستگی‌ معنی‌دار بین مغان2 با مغان3 (0/87) و گرگان2 (0/81) مشاهده شد که نشان دهنده مشابهت مکانیزم بیماری زایی در این سه پاتوتایپ است. از طرفی، نتایج تجزیه کلاستر ژنوتیپ‌ها را از نظر مقاومت به سفیدک پودری به دو گروه مجزا تقسیم نمود که بسیاری از ژنوتیپ‌های مورد بررسی در گروه رقم حساس بولانی قرار گرفتند. علاوه بر این، تجزیه کلاستر برای پاتوتایپ‌های سفیدک پودری نشان داد که پاتوتایپ مغان5 در یک گروه و بقیه پاتوتایپ‌ها در یک گروه دیگر قرار گرفتند. تجزیه بای‌پلات و سه‎بعدی براساس داده‌های تجزیه به مولفه‌های اصلی برای دو مولفه اول و دوم (87/95 درصد از تغییرات کل واریانس) نشان داد که پاتوتایپ مغان 5 همبستگی کمتری با سایر پاتوتایپ‌ها دارد. سمت منفی مولفه اول و همچنین سمت منفی مولفه دوم میزان مقاومت ژنوتیپ‌ها را نشان می‌دهد. به‎طوری‎که در ناحیه 1 ژنوتیپ‌های مقاوم قرار گرفتند.نتیجه‌گیری: ژنوتیپ‌های مورد بررسی در این تحقیق تاکنون برای مقاومت به بیماری سفیدک پودری مورد ارزیابی قرار نگرفته‌اند. بنابراین، منابع مقاومتی که بدین‎طریق شناسایی شدند، برای اولین‎بار گزارش می‌شوند. به‎طور کلی، تنوع بالقوه‌ای در بین ژنوتیپ‎ها نسبت به پاتوتایپ‌های مختلف مشاهده شد. از نظر بیماری‌زایی نیز از بین پاتوتایپ‌های مورد بررسی، پاتوتایپ مغان 5 کمترین بیماری‎زایی را در ژنوتیپ‌های مورد بررسی نشان داد. ژنوتیپ‌های مقاوم در این پژوهش می‌توانند به‎عنوان ژنوتیپ‌های امیدبخش در برنامه‌های به‌نژادی گندم مورد استفاده قرار گیرند. روی هم رفته، از یافته‎های این تحقیق چنین بر‎می‎آید که تنوع مطلوبی بین ژنوتیپ‎های مورد بررسی از نظر مقاومت به نژادهای مختلف بیماری وجود دارد. با این‎وجود از آنجائی‎که شناسایی مقاومت گیاه بالغ منوط به غربال‎گری ژنوتیپ‎ها در شرایط مزرعه و صرف زمان زیادی می‎باشد، پیشنهاد می‎گردد از نشانگرهای مولکولی پیوسته با مقاومت به سفیدک پودری در تحقیقات آتی استفاده به‎عمل آید. 

evaluation of resistance of bread wheat genotypes to different races of powdery mildew

background: wheat is the key crop in many parts of the world that has the largest cultivated area. as much as 30% of all grains produced in the country belong to wheat, which is known as the main food of half of the world’s people. at the same time, environmental stresses, including biotic stresses, have been one of the most important factors in reducing wheat yield in recent years. powdery mildew (blumeria graminis f.sp. tritici) is one of the important diseases of wheat that causes great losses to wheat production every year. on the other hand, the resistance of resistant wheat genotypes is not constant over time, and the resistance of almost all resistance genes commonly used in the world has been broken by new pathogenic strains of powdery mildew. this is because research has shown that the high pressure imposed by resistance genes on disease-causing populations has caused the rapid evolution of new pathogenic races, resulting in the loss of resistance. for this reason, one of the most effective and logical methods of controlling this disease, which is most compatible with the environment and sustainable agriculture, is the identification and production of resistant cultivars.methods: in the present study, 32 different bread wheat genotypes (triticum aestivum l.) available in the genetics research department and national plant gene bank of iran, seedling and seed breeding research institute, exposed to 10 different pathotypes (maghan 1, maghan 2, maghan 3, maghan 4, mughan 5, gorgan 1, gorgan 2, sari 1, sari 2, and gonbad) of this mushroom were assessed for their resistance level in the two-leaf stage under greenhouse conditions. the investigated pathotypes of powdery mildew, collected from disease-prone areas of iran, included five pathotypes from mughan, two pathotypes from gorgan, two pathotypes from sari, and one pathotype from gonbed kavus. the disease isolates were propagated on the sensitive bolani variety, which lacks the pm gene. genotypes were inoculated with single-cloned isolates by the rubbing method. one week after inoculation, the reaction of differential cultivars toward the disease was examined based on a scale of 0-4 according to the mains and dietz method. based on this scale, pollution types zero, one, and two are in the resistant group, and pollution types three and four are in the sensitive group. in this research, the bolani variety was determined as a sensitive control to powdery mildew disease.results: among the 10 powdery mildew pathotypes collected from important contamination centers in iran, the examined genotypes showed the highest resistance to the mughan5 pathotype. genotypes tn127, tn79, tn7, tn180, and tn72 showed the highest resistance to 10 pathotypes on average. in total, the comparison of different powdery mildew pathotypes revealed that the mughan5 and sari1 pathotypes showed the lowest and the highest pathogenicity, respectively. in addition, the correlation between pathotypes was estimated to identify pathotypes with similar pathogenic power, indicating that the mughan5 pathotype showed the lowest correlation with the other pathotypes, which probably uses a different mechanism for pathogenicity. mughan2 presented the highest significant correlation, with mughan3 (0.87) and gorgan2 (0.81), which indicates the similarity of the pathogenic mechanism in these three pathotypes. on the other hand, the results of the cluster analysis divided the genotypes into two separate groups in terms of resistance to powdery mildew, and many of the investigated genotypes were included in the susceptible bolani cultivar group. in addition, cluster analysis for powdery mildew pathotypes showed that the mughan5 pathotype was in one group, and the rest of the pathotypes were in another group. bi-plot and three-dimensional analyses based on the data analysis into principal components for the first and second components (87.95% of the total variance changes) showed that the moghan 5 pathotype had a lower correlation with the other pathotypes. the negative side of the first component and the negative side of the second component showed the resistance of the genotypes. thus, the resistant genotypes were placed in area 1.conclusion: the genotypes examined in this research have not been evaluated so far for resistance to powdery mildew. therefore, sources of resistance identified in this way are reported for the first time. in general, a potential variation was observed among the genotypes with respect to different pathotypes. in terms of pathogenicity, the mughan5 pathotype showed the least pathogenicity among the examined genotypes. resistant genotypes in this research can be used as promising genotypes in wheat breeding programs. overall, the findings of this research indicate a desirable diversity among the genotypes studied in terms of resistance to various strains of the disease. however, since identifying the resistance of mature plants requires screening the genotypes under field conditions and takes a considerable amount of time, it is suggested to utilize molecular markers associated with resistance to powdery mildew in future research.