دوره 16، شماره 49 - ( بهار 1403 )                   جلد 16 شماره 49 صفحات 152-140 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Vahed Rezaei A, Asghari A, Norouzi M, Aharizad S, Roohparvar R, Amini A. (2024). Biometric Analysis of Some Physiological Traits Related to Stem Rust Disease Resistance in The Elit Wheat Lines. jcb. 16(49), 140-152. doi:10.61186/jcb.16.49.140
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1506-fa.html
واحدرضائی آرمین، اصغری علی، نوروزی مجید، اهری زاد سعید، روح پرور رامین، امینی اشکبوس. تجزیه بیومتریک برخی صفات فیزیولوژیک مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه در لاین های امید بخش گندم پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1403; 16 (49) :152-140 10.61186/jcb.16.49.140

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1506-fa.html


گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی
چکیده:   (387 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: زنگ سیاه یکی از بیماری­های مهم قارچی میباشد که به­ طور گسترده کمیت و کیفیت گندم مناطق متعدد جهان را تحت تاثیر قرار میدهد. خسارتهای ایجاد شده توسط عامل بیماری زنگ سیاه می­ تواند بیش از سایر عوامل بیماری­زا در گندم باشد و اهمیت آن بهنحوی است که میلیونها هکتار از مزارع سالم با پتانسل بالای تولید محصول را میتواند در کمتر از یک ماه به ­طور کامل تخریب نماید. مقاومت از خصوصیات ژنتیکی میزبان است که متخصصین اصلاح­نباتات از آن برای تولید ارقام استفاده می ­کنند. از لاین­هایی که در یک بررسی مقاوم تشخیص داده می ­شوند، می ­توان در برنامه به­نژادی دیگر به­ عنوان منبع مقاومت استفاده کرد. مقاومت ژنتیکی میزان مصرف سموم شیمیایی را کاهش داده و یا حذف می­کند و در نتیجه به ­عنوان اقتصادی­ترین و سالم­ترین روش مبارزه با بیماری­های گیاهی مطرح است. بر همین اساس بهمنظور بررسی آماری برخی صفات فیزیولوژیک نشانگر و مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه، 24 ژنوتیپ گندم نان شامل 8 رقم و 16 لاین امید بخش مورد مطالعه قرار گرفتند. در این پژوهش دو رقم MV-17 (رقم مقاوم به بیماری) و Morocco (رقم حساس به بیماری) بهدلیل رفتار متفاوت در مقاومت به زنگ سیاه گندم بهعنوان شاهد در این مطالعه انتخاب شدند.
مواد و روشها: این آزمایش در سال 1399در گلخانه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر تحت شرایط آلودگی و عدم آلودگی به نژاد بومی TKTTF بیماری زنگ سیاه گندم و در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با چهار تکرار به اجرا در آمد. صفات فیزیولوژیک شامل محتوای نسبی آب برگ (RWC)، پایداری غشا سلولی (MP)، هدایت الکتریکی(EC)، میزان کلروفیل (SPAD) و فلورسانس کلروفیل مورد اندازه ­گیری و یادداشتبرداری قرار گرفت.
یافتهها: در سطح احتمال 1% تفاوت معنی­داری بین ژنوتیپ ­ها مشاهده شد و اثر متقابل بیماری × ژنوتیپ برای تمامی صفات معنی ­دار بود که نشاندهنده عدم همسانی اختلاف ژنوتیپ­ها برای صفات مورد مطالعه در دو شرایط آلودگی و عدم آلودگی به بیماری می­باشد. هم­چنین، برای تمام صفات اندازه­گیری شده بین دو سطح مختلف آلودگی به بیماری اختلاف معنی­دار وجود داشت که نشان از تاثیر پاتوژن زنگ سیاه بر محتوی نسبی برگ، میزان نفوذپذیری غشا، هدایت الکتریکی، غلظت کلروفیل، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر و کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II دارد. نتایج نشان داد که آلودگی به پاتوژن باعث افزایش محتوای نسبی آب، غلظت کلروفیل، میزان نفوذپذیری غشا، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و کاهش هدایت الکتریکی می ­شود. بر اساس تمامی صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه ژنوتیپهای MV-17، C-98-17، C-98-11، C-98-5، C-98-12، C-98-18،C-98-16 ، C-98-3 و CD-94-9 بهعنوان ژنوتیپهایی که مقاومت بیشتری نسبت به عامل بیماری از خود نشان دادند شناسایی شدند. همبستگی بالا بین فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II، میزان نفوذپذیری غشا و هدایت الکتریکی در پاسخ به زنگ ساقه وجود داشت. براساس تجزیه خوشهای بهروش Ward و تجزیه تابع تشخیص، در شرایط آلودگی و عدم آلودگی به زنگ سیاه ژنوتیپها به چهار گروه مجزا تقسیم شدند که در شرایط آلودگی به بیماری بهترتیب 8، 7، 2 و 7 ژنوتیپ در چهار گروه قرار گرفتند. در حالیکه، در شرایط عدم آلودگی به بیماری بهترتیب 6، 9، 4 و 5 ژنوتیپ در چهار گروه مجزا خوشهبندی شدند.
نتیجهگیری: این مطالعه تاثیر نژاد TKTTF زنگ ساقه آذربایجان شرقی بر صفات فیزیولوژیک ارقام زمستانه و لاین­های امید بخش گندم را نشان داد. این نژاد باعث ایجاد تغییرات در صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه در هر دو شرایط آزمایشی شد که از این خروجی می­توان نتیجه گرفت که لاین­های مقاوم نسبت به رقم تجاری مقاوم به بیماری بوده و توصیه می­شود بهعنوان لاین­های انتخابی در برنامه­ های اصلاحی استفاده شود. شایان ذکر است با توجه به نتایج گروه­بندی ژنوتیپ­ها و نیز قرار گرفتن ژنوتیپ­های با ارزش از نظر صفات محتوای نسبی آب، شاخص نفوذ­پذیری غشا، میزان کلروفیل، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، میزان کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و هدایت الکتریکی در گروه­های اول و دوم در شرایط آلودگی و عدم آلودگی به بیماری، نتیجه­گیری شد که نتایج تجزیه خوشهای رابطه خوبی با نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه داشت. نتایج حاصل نشان داد که صفات فیزیولوژیک اندازه­گیری شده در پاسخ به بیماری زنگ سیاه دارای تنوع میباشند. بنابراین، می­توان با استفاده از تغییرات این صفات، ژنوتیپهای احتمالی با مقاومت در برابر این پاتوژن را شناسایی کرد. همچنین با توجه به ارتباط میان نتایج حاصل از ارزیابی صفات فیزیولوژیک و پاتولوژیک، امکان استفاده از صفات فیزیولوژیک بهعنوان نشانگرهای مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه گندم بهرهمند شد. بهعبارت دیگر، نشانگرهای فیزیولوژیک مورد استفاده قادر به تشخیص وجود تنوع و پاسخ به مقاومت نسبت به بیماری زنگ سیاه بود و می­توان از آن­ها به ­عنوان نشانگر­های فیزیولوژیک مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه گندم استفاده نمود. بررسی صفات مختلف در شرایط محیطی مختلف نشان داده است که با تغییر شرایط محیطی، نحوه عمل و پاسخ ژنوتیپها به پاتوژن تغییر میکند. برای این کار باید این مطالعات در چند سال و محیط­های مختلف انجام شود. همچنین توصیه میشود آزمایش فوق با استفاده از صفات زراعی در مرحله گیاه بالغ و نیز صفات بیوشیمیایی مرتبط با بیماری نیز اجرا گردد.
متن کامل [PDF 2162 kb]   (101 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح نباتات، بیومتری
دریافت: 1402/6/13 | ویرایش نهایی: 1403/1/29 | پذیرش: 1402/11/8 | انتشار: 1403/1/29

فهرست منابع
1. Bhattacharya, S. (2017). Deadly new wheat disease threatens Europe's crops. Nature, 542(7640). [DOI:10.1038/nature.2017.21424]
2. Bolhar-Nordenkampf, H. R., Hofer, M., & Lechner, E. G. (1991). Analysis of light-induced reduction of the photochemical capacity in field-grown plants. Evidence for photoinhibition? Photosynthesis Research, 27, 31-39. [DOI:10.1007/BF00029974]
3. Christoforidou, M., Borghuis, G., Seijger, C., van Halsema, G. E., & Hellegers, P. (2023). Food security under water scarcity: a comparative analysis of Egypt and Jordan. Food Security, 15(1), 171-185. [DOI:10.1007/s12571-022-01310-y]
4. Degete, A. G., & Chala, A. (2019). Effects of Stem Rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) on Yield, Physical and Chemical Quality of Durum Wheat Varieties in East Shoa Zone, Ethiopia. American Journal of Agriculture and Forestry, 7(2), 78-83. [DOI:10.11648/j.ajaf.20190702.15]
5. Figueroa, M., Hammond‐Kosack, K. E., & Solomon, P. S. (2018). A review of wheat diseases-a field perspective. Molecular plant pathology, 19(6), 1523-1536. [DOI:10.1111/mpp.12618]
6. Fracheboud, Y. (2006). Using chlorophyll fluorescence to study photosynthesis. Institute of Plant Sciences ETH, Universitatstrass.
7. Fu, J., Fry, J., & Huang, B. (2004). Minimum water requirements of four turfgrasses in the transition zone. HortScience, 39(7), 1740-1744. [DOI:10.21273/HORTSCI.39.7.1740]
8. Ghosh, D., Lin, Q., Xu, J., & Hellmann, H. A. (2017). How plants deal with stress: exploration through proteome investigation. Frontiers in plant science, 8, 1176. [DOI:10.3389/fpls.2017.01176]
9. Gregersen, P. L., & Holm, P. B. (2007). Transcriptome analysis of senescence in the flag leaf of wheat (Triticum aestivum L.). Plant Biotechnology Journal, 5(1), 192-206. [DOI:10.1111/j.1467-7652.2006.00232.x]
10. Hak, I. J. (2018). The World Food Situation.
11. Hak, R., Rinderle-Zimmer, U., Lichtenthaler, H., & Natr, L. (1993). Chlorophyll a fluorescence signatures of nitrogen deficient barley leaves. Photosynthetica (Praha), 28(1), 151-159.
12. HASSANPOUR, L. K., AHMADI, J., DANESHIAN, J., & HATAMI, S. (2015). Changes in chlorophyll, protein and antioxidant enzymes on durum wheat under drought stress.
13. Hundie, B., Yirga, F., Kassa, D., Hailu, E., Negash, T., Tesfaye, T., Zegaye, H. (2018). Evaluation of Advanced Bread Wheat Lines for Field and Seedling Resistance to Stem Rust (Puccinia graminis f. sp. tritici). American Journal of Biological and Environmental Statistics, 4(2), 74-82. [DOI:10.11648/j.ajbes.20180402.14]
14. Ingolia, N. T. (2014). Ribosome profiling: new views of translation, from single codons to genome scale. Nature Reviews Genetics, 15(3), 205-213. [DOI:10.1038/nrg3645]
15. Kabiri, A., Zaefaian, F., Omrani, A., & Abassian, A. (2023). Evaluation of Yield and Yield Components in Promising Wheat Lines using Multivariate Statistical Methods. Journal of Crop Breeding, 15(45), 135-148 (In Persian(.doi:10.52547/jcb.15.45.135
16. Knott, D. R. (2012). The wheat rusts-breeding for resistance (Vol. 12): Springer Science & Business Media.
17. Kosová, K., Vítámvás, P., & Prášil, I. T. (2014). Proteomics of stress responses in wheat and barley-search for potential protein markers of stress tolerance. Frontiers in plant science, 5, 711. [DOI:10.3389/fpls.2014.00711]
18. Levitt, J. (1980). Responses of plants to environmental stress. Chilling, freezing, and high temperature stresses. [DOI:10.1016/B978-0-12-445501-6.50016-6]
19. Lewis, C. M., Persoons, A., Bebber, D. P., Kigathi, R. N., Maintz, J., Findlay, K., Kangara, N. (2018). Potential for re-emergence of wheat stem rust in the United Kingdom. Communications biology, 1(1), 1-9. [DOI:10.1038/s42003-018-0013-y]
20. Liu, Y., Lu, S., Liu, K., Wang, S., Huang, L., & Guo, L. (2019). Proteomics: a powerful tool to study plant responses to biotic stress. Plant Methods, 15(1), 135. [DOI:10.1186/s13007-019-0515-8]
21. McIntosh, R., Yamazaki, Y., Dubcovsky, J., Rogers, W., Morris, C., & Appels, R. (2013). Catalogue of gene symbols for wheat, Proceedings of the 12th International Wheat Genetics Symposium.
22. Murchie, E. H., & Lawson, T. (2013). Chlorophyll fluorescence analysis: a guide to good practice and understanding some new applications. Journal of experimental botany, 64(13), 3983-3998. [DOI:10.1093/jxb/ert208]
23. Najafi Babady, K., Hassibi, P., Roshanfekr, H., & Broumand Nassab, S. (2018). Effect of drought stress on chlorophyll fluorescence and forage yield of two forage millet cultivars (Pennisettum americanum var nutrifeed and Punicum sp var. pishahang). Iranian Journal of Field Crops Research, 16(2), 333-344.
24. Nazari, K., Mafi, M., Yahyaoui, A., Singh, R., & Park, R. (2009). Detection of wheat stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) race TTKSK (Ug99) in Iran. Plant Disease, 93(3), 317-317. [DOI:10.1094/PDIS-93-3-0317B]
25. Olivera Firpo, P., Newcomb, M., Flath, K., Sommerfeldt‐Impe, N., Szabo, L., Carter, M., . . . Jin, Y. (2017). Characterization of Puccinia graminis f. sp. tritici isolates derived from an unusual wheat stem rust outbreak in Germany in 2013. Plant pathology, 66(8), 1258-1266. [DOI:10.1111/ppa.12674]
26. Olivera, P., Newcomb, M., Szabo, L. J., Rouse, M., Johnson, J., Gale, S., Burgin, L. (2015). Phenotypic and genotypic characterization of race TKTTF of Puccinia graminis f. sp. tritici that caused a wheat stem rust epidemic in southern Ethiopia in 2013-14. Phytopathology, 105(7), 917-928. [DOI:10.1094/PHYTO-11-14-0302-FI]
27. Pessarakli, M. (2019). Handbook of plant and crop stress: CRc press. [DOI:10.1201/9781351104609]
28. Pretorius, Z., Singh, R., Wagoire, W., & Payne, T. (2000). Detection of virulence to wheat stem rust resistance gene Sr31 in Puccinia graminis. f. sp. tritici in Uganda. Plant Disease, 84(2), 203-203. [DOI:10.1094/PDIS.2000.84.2.203B]
29. Ritchie, S. W., Nguyen, H. T., & Holaday, A. S. (1990). Leaf water content and gas‐exchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Crop science, 30(1), 105-111. [DOI:10.2135/cropsci1990.0011183X003000010025x]
30. Roelfs, A. P. (1992). Rust diseases of wheat: concepts and methods of disease management: Cimmyt.
31. Singh, R. P., Hodson, D. P., Huerta-Espino, J., Jin, Y., Bhavani, S., Njau, P., Govindan, V. (2011). The emergence of Ug99 races of the stem rust fungus is a threat to world wheat production. Annual review of phytopathology, 49, 465-481. [DOI:10.1146/annurev-phyto-072910-095423]
32. Singh, R. P., Hodson, D. P., Huerta-Espino, J., Jin, Y., Njau, P., Wanyera, R., Ward, R. W. (2008). Will stem rust destroy the world's wheat crop Advances in agronomy, 98, 271-309. [DOI:10.1016/S0065-2113(08)00205-8]
33. Singh, R. P., Hodson, D. P., Jin, Y., Lagudah, E. S., Ayliffe, M. A., Bhavani, S., Huerta-Espino, J. (2015). Emergence and spread of new races of wheat stem rust fungus: continued threat to food security and prospects of genetic control. Phytopathology, 105(7), 872-884. [DOI:10.1094/PHYTO-01-15-0030-FI]
34. Soresa, D. N. (2018). Evaluation of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for resistance against stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) diseases at seedling and adult stages. African Journal of Agricultural Research, 13(52), 2904-2910. [DOI:10.5897/AJAR2018.13244]
35. Vahed Rezaei, A., Asghari, A., Norouzi, M., Aharizad, S., Roohparvar, R., & Amini, A. (2023). Biometrical analysis of resistance to stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) in the winter wheat genotypes. Journal of Plant Physiology and Breeding, 201-225.
36. Winfield, M. O., Allen, A. M., Wilkinson, P. A., Burridge, A. J., Barker, G. L., Coghill, J., Edwards, K. J. (2018). High‐density genotyping of the AE Watkins Collection of hexaploid landraces identifies a large molecular diversity compared to elite bread wheat. Plant biotechnology journal, 16(1), 165-175. [DOI:10.1111/pbi.12757]
37. Yang, Y., Liu, Q., Han, C., Qiao, Y., Yao, X., & Yin, H. (2007). Influence of water stress and low irradiance on morphological and physiological characteristics of Picea asperata seedlings. Photosynthetica, 45, 613-619. [DOI:10.1007/s11099-007-0106-1]
38. Zhao, Y., Aspinall, D., & Paleg, L. (1992). Protection of membrane integrity in Medicago sativa L. by glycinebetaine against the effects of freezing. Journal of Plant Physiology, 140(5), 541-543. [DOI:10.1016/S0176-1617(11)80785-6]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by : Yektaweb