اولین گزارش نژاد ttktk واریانتی از نژاد (ug99) ttksk قارچ puccinia graminis f. sp. tritici با پرآزاری ‌روی ژن‌های مقاومت sr31 و srtmp در ایران

زنگ سیاه یا ساقه گندم با عامل قارچیpuccinia graminis f. sp. tritici (pgt) ازمهم ترین و مخرب ترین بیماری های گندم در سراسر جهان می باشد. یکی از نژادهای بسیار پرآزار pgt، نژاد (ug99)ttksk  می باشد که روی بسیاری از ژن های مقاومت به زنگ ساقه پرآزاری داشته و اولین بار در سال ١٩٩٨ در اوگاندا مشاهده گردید. از سال 1999 تاکنون تعداد 12 واریانت (تغییر یافته ژنتیکی) مختلف از نژاد (ug99)ttksk شامل ttksf، ttkst، tttsk، ttksp، ptksk، ptkst، ttksf+، ttktt، ttktk، tthsk، ptktk و tthst شناسایی شده است (bhavani et al. 2019). با وجود حضور نژاد ug99 از سال 2007 در برخی از استان های کشور (طبق گزارشات بین المللی)، تاکنون به طور رسمی هیچ واریانتی از این نژاد در ایران گزارش نشده است. در سال 1395 در منطقه شاوور استان خوزستان آلودگی شدید زنگ ساقه روی رقم چمران 2 (حامل ژن sr31) مشاهده شد که احتمال حضور نژاد ug99 یا واریانت های آن را در منطقه شاوور مطرح نمود. بنابراین، چندین نمونه از ساقه های آلوده این رقم جمع آوری و به گلخانه زنگ ساقه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج منتقل شد. سه جدایه از تک جوش های ایجاد شده روی رقم حساس مک نیر 701 تکثیر گردید. مجموعه 20 تایی ارقام و لاین های افتراقی آمریکای شمالی برای تعیین نژاد جدایه ها استفاده شد. یادداشت برداری از واکنش ژنوتیپ های افتراقی بر اساس تیپ آلودگی در مقیاس صفر تا چهار استاکمن و همکاران (stakman et al. 1962) و نام گذاری نژاد با استفاده از سیستم کددهی جین و همکاران (jin et al. 2008) صورت گرفت. با توجه به ارزش های تعیین شده برای هر یک از ژنوتیپ های افتراقی، نژاد شناسایی شده از جدایه های منطقه شاوور به صورت ttktk که واریانتی از نژاد ug99 می باشد، تعیین شد (شکل 1). این نژاد قبلا از کشورهای مصر، اوگاندا، اتیوپی و کنیا گزارش شده است (patpour et al. 2016). واکنش هر دو لاین sr31/6* lmpg حامل ژن مقاومت sr31 و لاین cnssrtmp حامل ژن srtmp و همچنین ارقام تجاری mv17، فلات، شیرودی و چمران 2 (حامل ژن sr31) کشت شده به همراه ژنوتیپ های افتراقی در تکرارهای مختلف برای هر یک از جدایه ها به صورت حساسیت کامل (3 تا 4) بود. نژادهای دیگر  pgtاز جمله نژادهای tkttf، ttrtf و ttttf نیز روی ژن مقاومت srtmp پرآزاری دارند. با توجه به پرآزاری بالای نژاد ug99 روی بسیاری از ژن های مقاومت به زنگ ساقه (مجموعه ژنوتیپ های افتراقی آمریکای شمالی و تکمیلی) و همچنین نتایج مولکولی پروژه های مطالعاتی در داخل کشور که بیانگر پایین بودن فراوانی ژن های مقاومت موثر نسبت به نژاد ug99 و واریانت های آن در ارقام تجاری و لاین های پیشرفته و امیدبخش گندم می باشد (patpour et al. 2014)، بنابراین این مسئله تهدید جدی برای امنیت غذایی کشور محسوب می شود. قبل از گسترش و همه گیر شدن نژادهای گروه ug99 در داخل کشور می بایست تدابیر لازم همچون وارد کردن ژن های مقاومت موثر در ژنوتیپ های مطلوب و لاین های در دست معرفی در اقلیم های مختلف کشور، اتخاذ شود.

First report of TTKTK, a variant of the race TTKSK (Ug99) of Puccinia graminis f. sp. tritici with virulence on the resistance genes Sr31 and SrTmp in Iran

Black or stem rust caused by Puccinia graminis f. sp. tritici is one the most important and destructive fungal disease of wheat worldwide. One of the most virulent stem rust races, having virulence on many stem rust resistance genes, is the race TTKSK (Ug99) which was first observed in Uganda in 1998 (Pretorius et al. 2000). Since 1999, 12 different variants of the race TTKSK (Ug99) have been identified worldwide, including TTKSF, TTKST, TTTSK, TTKSP, PTKSK, PTKST, TTKSF+, TTKTT, TTKTK, TTHSK, PTKTK, and TTHST (Bhavani et al. 2019). Despite the presence of this race in some provinces of the country since 2007, none of the variants of the race Ug99 have not yet been reported from Iran. In 2016, in the Shavoor district of Khuzestan province, severe stem rust infection was detected on Chamran2 cultivar (harboring the Sr31 gene). This evidence raised the possibility for the presence of Ug99 or its variants in the Shavoor region. The infected stem and leaf samples were collected from this cultivar and transferred to the cereal rusts greenhouses at Seed and Plant Improvement Institute. Three singlepustule isolates were multiplied on susceptible cultivar McNair 701. A set of 20 North American differential cultivars employed to determine the race. Phenotyping reaction (infection type) was carried out based on the 0 to 4 scale (Stakman et al. 1962) and the race designation was done based on Jin et al. coding system (Jin et al. 2008). Based on the values ​​determined for each of the North American 20genotypic differential genotypes, the Shavoor region isolate was identified as TTKTK, which is a variant of the Ug99 race (Figure 1). Previously this race has been reported from Uganda, Ethiopia, and Kenya (Patpour et al. 2016). The reaction of both the Sr31/6*LMPG line carrying the Sr31 resistance gene and the CnsSrTmp line carrying the SrTmp < /em> gene and Mv17, Falat, Shiroudi, and Chamran2 cultivars, which were confirmed by molecular analysis of the Sr31 resistance gene, in all replicates was susceptible to the isolate (34). Other races of Pgt, including TKTTF, TTRTF, and TTTTF, are virulent on the SrTmp < /em> resistance gene. It worth mentioning that this race is highly virulent and has very high pathogenicity (infection north American differential line and advances lines of wheat) and previous molecular studies have shown low frequency of effective resistance genes to Ug99 and its variants in commercial cultivars, advanced and promising wheat lines in Iran (Patpour et al. 2014); hence, this issue is a serious threat to the country’s food security. Before the epidemic of this race, appropriate measures must be taken in to account including the introduction of effective resistance genes against the TTKSK (Ug99) and its variants in desirable genotypes that are widely cultivated under various climatic regions across the country.