بررسی الگوی بیان ژن‌های دفاعی برنج تیمار شده با نانوذره نقره بیولوژیک در تعامل با magnaporthe oryzae، قارچ عامل بیماری بلاست

بلاست از مهم ترین و مخرب ترین بیماری های برنج در دنیا می باشد. نانو ذرات عوامل ضد میکروبی هستند که به صورت محرک های زیستی و غیر زیستی مورد استفاده قرار گرفته و می توانند موجب القای مقاومت در گیاه در برابر عوامل بیمارگر شوند. تاثیرات نانو ذرات بیولوژیک و غیر بیولوژیک مختلف در بازدارندگی بیمارگر های قارچی مختلف گیاهان از جمله قارچ عامل بیماری بلاست به اثبات رسیده است. اما در مورد تاثیر نانوذره بیولوژیک بر کنترل این بیماری از طریق القاء مقاومت و بیان ژن های دفاعی مطالعه‌ای صورت نگرفته است. در این مطالعه، علاوه بر تاثیر مستقیم نانوذره نقره بیولوژیک سنتز شده از قارچ trichoderma harzianum در شرایط آزمایشگاه، تاثیر غیر مستقیم آن از طریق القای مقاومت سیستمیک در رقم حساس طارم محلی بر قارچ بیمارگرmagnaporthe oryzae  در شرایط گلخانه بررسی شد. بدین منظور، بیان چند ژن مهم دفاعی در گیاه تیمارشده با نانوذره بیولوژیک در مقایسه با گیاهان شاهد (تیمار فاقد نانوذره نقره بیولوژیک) در زمان های مختلف پس از تلقیح با بیمارگر با روش real–time qpcr مورد بررسی قرارگرفت. نتایج بررسی مستقیم حاکی از تاثیر مثبت غلظت های مختلف نانوذره بیولوژیک در کاهش رشد بیمارگر در مقایسه با تیمار شاهد بود، به طوری که میزان بازدارندگی از رشد بیمارگر در غلظت های 4.5، 9، 18، 27 و 36 میکرو گرم در میلی لیتر در مقایسه با تیمار شاهد به ترتیب 7، 28، 56، 81 و 92 درصد بود. بررسی فنوتیپی برهمکنش گیاه برنج و قارچ عامل بیماری بلاست در حضور نانوذره بیولوژیک نشان داد که اختلاف معنی داری بین شدت بیماری در گیاهان تیمار شده با نانوذره بیولوژیک در مقایسه با گیاهان شاهد وجود ندارد. همچنین تجمع ترانوشت ژن های npr1، pr2، pr3 وlox  بین دو تیمار مذکور، افزایش قابل ملاحظه و معنی داری را نشان نداد. بنابراین، تاثیر غیر مستقیم نانوذره نقره بیولوژیک سنتز شده بر بیمارگر از طریق القاء مقاومت و افزایش بیان ژن های دفاعی گیاه برنج قابل توجه نمی باشد.

Investigation of the expression pattern of defense-related genes in rice plants treated with biological silver nanoparticles and Magnaporthe oryzae, the fungus causing blast disease

Blast is one of the most important and destructive rice diseases in the world. Nanoparticles are antimicrobial agents used as biological and non–biological stimulants and can induce resistance in plant against pathogens. Effects of different biological and non–biological nanoparticles on inhibition of various plant fungal pathogens has been proved. However, no study has been done about the effect of biological nanoparticles on control of this disease through induction of resistance and expression of defense genes. In this study, in addition to direct effect of biological silver nanoparticles synthesized using Trichoderma harzianum fungus in vitro, its indirect effect was investigated by inducing systemic resistance in susceptible local Tarom cultivar on pathogenic fungus Magnaporthe oryzae under greenhouse conditions. For this purpose, expression of several important defense genes investigated in biological silver nanoparticle–treated plants in comparison with control plant (without biological silver nanoparticle) using real–time qPCR technique at different times after pathogen inoculation. The results showed a positive effect of different concentrations of biological nanoparticles in reduction of pathogen growth in comparison with the control treatment so that the amount of inhibition of pathogen growth in different concentrations (36, 27, 18, 9, 4.5 ppm) was 92, 81, 56, 28 and 7 percent compared to the control treatment, respectively. Phenotypic study of rice plant interaction with the fungus causing blast disease in presence of biological nanoparticle showed that there was no significant difference between the disease severities in biological nanoparticle–treated plants compared to control plants. Also, accumulation of transcripts of NPR1, PR2, PR3 and LOX genes between two mentioned treatments did not show significant increase. Therefore, indirect effect of biological silver nanoparticle on pathogenic fungus by induced resistance and increasing the rice plant defense genes is not considerable.