تنوع ژنتیکی جمعیت‌ قارچ Gaeumannomyces graminis var tritici در استان کرمانشاه

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد بیماری‌شناسی گیاهی

2 دانشیار گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی، کرمانشاه

3 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی، کرمانشاه

چکیده

بیماری پاخوره غلات ناشی از  Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx & Oliver مخرب­ترین بیماری ریشه­ی غلات در سراسر جهان است که از نقاط مختلف کشور از جمله استان کرمانشاه گزارش شده است. در این مطالعه، طی فصل زراعی 89-88، بیش از 300 مزرعه گندم و جو در نقاط مختلف استان کرمانشاه مورد بازدید قرار گرفته و نمونه‌ها­ی آلوده که نشانه‌های خوشه سفیدی و سر سفیدی نشان می­دادند جمع­آوری گردید. پس از کشت و جداسازی قارچ­های بیمارگر، وجود قارچ G. graminis در 139 مزرعه گندم و جو به اثبات رسید که بیانگر شیوع بیماری پاخوره گندم در حدود نیمی از مزارع بازدید شده می­باشد. از بین جدایه­های به‌دست آمده، 97 جدایه‌ی G. graminis با توزیع جغرافیایی مناسب جهت مطالعات بعدی انتخاب گردید. به منظور حصول اطمینان از صحت شناسایی جدایه‌های به دست آمده، از دو جفت آغازگر شامل NS5:GGA-RP و  NS5:GGT-RPبرای شناسایی و تفکیک واریته­های بیمارگر استفاده شد. از بین 97 جدایه­ی مذکور، 84 جدایه با تکثیر دو قطعه 410 و 400 جفت‌بازی به ترتیب توسط آغازگرهای NS5:GGT-RP و NS5:GGA-RP، به عنوان G. graminis var. tritici شناسایی شدند، اما در سایر جدایه‌ها آغازگرهای مذکور قادر به تکثیر هیچ قطعه‌ای نبودند. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی جدایه­های G. graminis عامل بیماری پاخوره غلات، 54 جدایه با در نظر گرفتن پراکنش جغرافیایی انتخاب و با استفاده از روش انگشت نگاری مولکولی ISSR مورد مطالعه قرار گرفتند. از مجموع 20 آغازگر ISSR، 10 آغازگر که چند شکلی و تکرارپذیری بالایی نشان دادند، برای تکثیر DNA جدایه­های منتخب به کار گرفته شدند. دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای داده‌های حاصل، جدایه­ها را به سه گروه تقسیم نمود. اما هیچ ارتباط روشن و واضحی بین گروه­بندی خوشه‌ای و پراکنش جغرافیایی جدایه‌ها وجود نداشت. نتایج این مطالعه نشان داد که نشانگر ISSR نشانگر مناسبی برای بررسی تنوع ژنتیکی در جدایه­های G. graminis var. tritici می‌باشد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Genetic diversity in population of Gaeumannomyces graminis var. tritici sampled from Kermanshah province

نویسندگان [English]

  • Maryam Yosefvand 1
  • Saeed Abbasi 2
  • Kianoosh Chaghamirza 3
  • Sohbat Bahraminejad 3
چکیده [English]

Take-all disease caused by the fungus Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx & Oliver var. tritici Walker is the most devastating root disease of cereals throughout the world and it has been reported from different regions of Iran including Kermanshah province. During 2010-2011, diseased samples showing white head were collected from more than 300 wheat and barley fields visited in various parts of Kermanshah province. The pathogen were recovered from diseased samples collected from 139 fields representing prevalence of take all disease in nearly half (45 percent) of visited farms. Based on geographical distribution, ninety seven isolates of G. graminis were selected for further investigation. Two sets of primer pairs (NS5: GGT-RP and NS5: GGA-RP) were used to confirm identification and differentiation of the isolates. Eighty four out of 97 isolates produced 410 bp fragments when genomic DNAs were amplified with primer pair (NS5: GGT-RP) and 400 bp fragments with primer pair (NS5: GGA-RP) confirming the identification of the isolates as G. graminis var. tritici.But, 13 isolates did not amplify any bands.
To study the genetic diversity of isolates of G. graminis var. tritici, 54 isolates were selected according to their geographical origins. Genetic diversity of selected isolates was studied using ISSR markers. Tenoutof 20 ISSR primers with high polymorphism and reproducibility were selected for further studies. Cluster analysis of DNA fingerprint profiles at the best cut off point divided the isolates into three groups; but there was no clear relationship between molecular cluster grouping and geographical distribution. The results showed that ISSR marker is an appropriate marker for genetic diversity studies in isolates of G. graminis var. tritici

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wheat
  • Barley
  • Genomic fingerprinting
  • Root and Crown Rot
Asher, M. J. C. and Shipton, P. J. 1981. Biology and control of Take-all. Academic press London 538p.

Bavol, A. and Dubrovna, O. 2009. Molecular-genetic polymorphism of cellular lines of wheat resistant to cultural filtrate Gaeumannomyces graminis var. tritici and plant regenerants from them. Plant Pathology. 43(5): 28-34.

Bornet, B., M. Branchard. 2001. Nonanchord Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) markers: Reproducible and specific tools for genome fingerprinting. Plant Molecular Biology Reporter 19: 209 -215.

Bowyer, P., Clarke, B. R., Lunness, p., Daniels, M. J. and Osbourn, A. E. 1995. Host rage of a plant pathogenic fungus determined by a saponin detoxifying enzyme. Science, 26: 371-374.

Cook, R. J. 2003. Take-all of wheat. Physiological and Molecular Plant Pathology. 62: 73-86.

Elliott, M. L. and Landschoot, P. J. 1991. Fungi similar to Gaeumannomyces associated with root rot of turf grasses in florida. Plant Diseases. 75: 238-241.

Foroutan, A., Bamdadian, A., Golzar, H., Daneshpazhou, B., and Ebrahimi, R. 1989. Occurrence of Take-all disease of cereal on wheat in Mazandaran. Proceeding of the 9th Iranian plant protection congress, Mashhad University, Iran:119

Fouly, H. M., and. Wilkinson, H. T. 2000. Detection of Gaeumannomyces graminis Varieties Using Polymerase Chain Reaction with Variety-Specific Primers. Plant Diseases. 84: 947-51.

Fouly, H. M., Wilkinson, H. T., and Domier, L. L. 1996. Use of random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) For Identification of Gaeumannomyces Species. Soil Biology and Biochemistry 28:703-710. 28(6): 703-710.

Freeman, J. and Ward, E. 2004 .Gaeumannomyces graminis,the take-all fungus and its relatives. Molecular Plant Pathology. 5(4): 235-252.

Kazemi, H., Azadbakht, N., Mobaraki, D. 2008. Occurrence of Take-all disease in wheat fields of Lorestan province. Proceeding of the 18th Iranian plant protection congress, Hamadan, Iran:231

Mathre, D. E., Johnson, R. H. and Grey, W. E. 1998 .Biology Control of Take-all disease of wheat caused by Gaemannomyces graminis var.tritic Under field conditions using a phialophora sp. Biocontrol science and Technology. 8: 57-449.

Mohammadi, S. A., Khodarahmi, M., Jamalirad, S., and Jalal­kamali, M. R. 2008. Genetic diversity in a collection of old and new bread wheat cultivars from Iran as revealed by simple sequence repeat-based analysis. Annals of Applied Biology. 154: 67–76.

Osbourn, A. E., Clarke, B. R., Lunness, P., Scott, P. R. and Danial, M. J. 1994. An oat species lacking avenacin is susceptible to infection by Gaemannomyces graminis var. tritici. Physiology and Molecular Plant Pathology. 45: 64-457.

Peakall, R., P. E. Smouse. 2006. Genalex 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes 6(1): 288-295.

Rachdowang, S. 1999. PCR-Based test for differentiating varietes of Gaeumannomyces graminis, the take-all pathogens. Ph.D, Virginia polytechnic institute and state university. 184pp.

Rodrigues, F.M.; Diniz-Filho, J.A.F.; Bataus, L.A.M.; Bastos, R.P. 2002. Hypothesis testing of genetic similarity based on RAPD data using Mantel tests and model matrices. Genetics and Molecular Biology 25: 435-439.

Safaei, D., Sheikholeslami, M., Younessi., H. 2010. The first report of Gaeumannomyces graminis var. tritici causal agent of wheat take-all disease in Kermanshah province. Proceeding of the 19th Iranian plant protection congress, Iranian research institute of plant protection. Tehran, Iran: 285.

Scott, P. R. and Hollins, T. W. 1997. Role of plant breeding in controlling soil borne diseases of cereals.In:Parker,C.A.,Rovira, A.D., Moore, K. J., Wong, P. T. W. and Kollmorgan, J. M. editors. Ecology and management of soil borne plant pathogen. APS press. 9-157 p.

Thomas, S. L. 2004. The development and Utilization of assays to characterize populations of Gaeumannomyces graminis. Ph.D thesis. The Ohio state University. USA.

Tilson, E. L., Pitt, D., Fuller, M. P. and Groenhof, A. C. 2005. Compost increases yield and decreases take-all severity in winter wheat. Field Crops Research. 94: 176-188.

Trolldenier, G. 1981 .Influence of soil moisture. Soil acidity and nitrogen source on take-all of wheat. Phytopathology. 102:.163-177.

Walker, J. 1981. Taxonomy of take-all fungi and related genera and species. Pages 15-74 in: Biology and control of take-all. Asher, M.J.C., and Shipton, P.J., (eds). Academic Press, New York.

Zietkiewicz, E., A. Fafalski., D. Labuda. 1994. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification. Genomics 20: 176-183.