بررسی مقاومت گیاهچه‌ای در ژرم‌پلاسم گندم سیمیت (CIMMYT) نسبت به نژادهای قارچ Puccinia graminis f. sp. tritici

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مغان، ایران.

2 استادیار پژوهش، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

3 استادیار بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان‌شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران.

چکیده

چکیده
زنگ ساقه یا سیاه با عامل قارچی (Pgt) Puccinia graminis f. sp. tritici یکی از خسارت­زاترین بیماری­های گندم در جهان و از جمله ایران به­شمار می­رود. بررسی پرآزاری (Virulence) عامل بیماری بر روی ژن­های مقاومت گندم، شناسایی منابع مقاومت به زنگ­ ساقه و تعیین ژن­های مقاومت موثر موجود در ژنوتیپ­های مقاوم، از ملزومات استفاده از مقاومت ژنتیکی (تولید ارقام مقاوم) به­عنوان کارآمدترین و سالم­ترین روش کنترل این بیماری‌ محسوب می­شود. در این پژوهش، مقاومت گیاهچه‌ای30 ژنوتیپ گندم تولید شده در مرکز سیمیت (CIMMYT) معرفی شده به­عنوان منابع مقاومت به زنگ­ ساقه، نسبت به شش نژاد‌ متفاوت Pgt در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا جدایه‌های قارچ مورد استفاده در گلخانه­های زنگ بخش غلات موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر تعیین نژاد شدند و پرآزاری آن‌ها روی ژن‌های مقاومت به زنگ ساقه موجود در مجموعه ارقام افتراقی شناسایی گردید. بر همین اساس نژادها به­صورت TKTTF، TTTTF، PKSTC، TTRTF، TKSTF و PTRTF تعیین گردیدند. ژنوتیپ­های حامل ژن­های Sr22، Sr24، Sr26، Sr31، Sr32، Sr33و Sr40 با ایجاد واکنش مقاومت نسبت به تمام نژادهای مورد مطالعه قارچ بیمارگر، به­عنوان ارقام افتراقی دارنده­ی ژن­های مقاومت موثر معرفی می­گردد. اجزای مقاومت ژنتیکی اندازه­گیری شده در شرایط گلخانه برای غربال ژنوتیپ­های مقاوم شامل تیپ آلودگی و دوره­ی کمون بود. نتایج حاصل از بررسی اجزای مقاومت ژنتیکی، وجود تنوع فنوتیپی در واکنش ژنوتیپ‌ها نسبت به نژادهای زنگ ساقه را نشان داد. از ژنوتیپ­های مقاوم شناسایی شده در این مطالعه (ژنوتیپ­های شماره 4، 5، 6، 7، 8، 9، 11، 13، 14، 16، 17، 18، 20، 21، 22، 25، 26، 27، 28 و 29) می­توان به­عنوان منابع دارنده­ی مقاومت گیاهچه­ای در برنامه­های ملی به‌نژادی گندم برای مقاومت ژنتیکی به زنگ ساقه در اقلیم­های مختلف کشور استفاده نمود.
 

 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of seedling resistance of CIMMYT wheat germplasm to Puccinia graminis f. sp. tritici races

نویسندگان [English]

  • Ali Omrani 1
  • Manocher Khodarahmi 2
  • Ramin Rouhparvar 3
1 Assist. Prof., Crop and Horticultural Science Research Department, Ardabil Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Moghan, Iran.
2 Assist. Prof., Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
3 Assist. Prof., Crop and Horticultural Science Research Department, East Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Stem or black rust caused by Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt) is one of the most destructive wheat diseases in the world, including Iran. Investigation of virulence factors on wheat resistance genes, identification of resistance sources to stem rust among host genotypes and determination of effective resistance genes in resistant wheat genotypes are the requirements of using genetic resistance (production of resistant cultivars) as the most efficient and healthy way to control this disease. To assess the seedling resistance of 30 wheat genotypes, which produced CIMMYT Center (International Maize and Wheat Improvement Center), and introduced as resistance sources to stem rust was investigated with six different Pgt races base on randomized complete block design with three replications. Race analysis of Pgt isolates was done to identify of their virulence on resistance genes (Sr) of stem rust at the greenhouses of the cereal section of the Seed and Plant Improvement Institute. The results indicated that the races were TKTTF, TTTTF, PKSTC, TTRTF, TKSTF and PTRTF. Genotypes carrying the genes Sr22, Sr24, Sr26, Sr31, Sr32, Sr33 and Sr40 were resistance against all the Pgt races, and are introduced as the differential cultivars with effective Sr resistance genes. Genetic resistance components including infection type and latent period for each genotype were recorded under greenhouse conditions. The results of the genetic resistance components showed the existence of phenotypic variation in the response of genotypes to stem rust races. Resistant genotypes identified in this study (genotypes 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 and 29) can be used as seedling resistance resources in national wheat breeding programs for genetic resistance to stem rust in different climates of the country.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Genotype
  • Phenotypic variation
  • Stem or black rust
  • Seedling sources of resistance
  • Virulence

مراجع

Agrios GN, 2005. Plant Pathology (5th ed.), California, USA. Elsevier Academic Press. 952 pp.
Bamdadyan A and Torabi M, 1999. Study on epidemic of wheat stem rust in the south parts of Iran in 1977. Entomology and Phytopathology Journal 14: 19-24. (in Farsi)
Denbel W, Badebo A, Alemu T, 2013. Evaluation of Ethiopian commercial wheat cultivars for resistance to stem rust of wheat race UG99. International journal of Agronomy and Plant Production 4(1): 15-24.
FAO, 2018. FAOSTAT Database on Agriculture, Food and Agriculture Organization of the United Nations. www.fao.org
Fetch T, Mitchell Fetch J, Zegeye T and Xue A, 2018. Races of Puccinia graminis on barley, oat, and wheat in Canada in 2011 and 2012. Canadian Journal of Plant Pathology 40:11–21.
Fetch T, Mitchell Fetch J, Zegeye T and Xue A, 2020. Races of Puccinia graminis on barley, oat, and wheat in Canada in 2013 and 2014. Canadian Journal of Plant Pathology pp.1-7.
Flath K, Miedaner T, Olivera PD, Rouse MN and Jin Y, 2018. Genes for wheat stem rust resistance postulated in German cultivars and their efficacy in seedling and adult‐plant field tests. Plant Breeding 137(3): 301-312.
Jin Y, Szabo LJ, Pretorius ZA, Singh RP, Ward R and Fetch JT, 2008. Detection of virulence to resistance gene Sr24 within race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici. Plant Disease 92(6): 923-926.
Leonard KJ and Szabo LJ, 2005. Stem rust of small grains and grasses caused by Puccinia graminis. Molecular plant pathology 6(2): 99-111.
Letta T, 2018. Seedling Resistance to Stem Rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) and Molecular Marker Analysis of Resistance Genes in Some Wheat Cultivars. Plant 6(1): 16-23.
Lewis CM, Persoons A, Bebber DP, Kigathi RN, Maintz J, Findlay K, ... and Berlin A, 2018. Potential for re-emergence of wheat stem rust in the United Kingdom. Communications biology 1(1):13.
McIntosh RA, Wellings CR and Park RF, 1995. Wheat rusts: an atlas of resistance genes. Csiro Publishing. 200 pp.
Nazari K, Mafi M, Yahyaoui A, Singh RP and Park RF, 2009. Detection of wheat stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) race TTKSK (Ug99) in Iran. Plant Disease 93(3): 317-317.
Omrani A, 2018. Inheritance of resistance to stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) in bread wheat, and identification of resistance sources using phenotypic and molecular data. Ph.D. Thesis in plant breeding, University of Tabriz, Tabriz, Iran, 184 pp.
Omrani A, Aharizad S, Roohparvar R, Khodarahmi M and Toorchi M, 2018. Virulence factors of wheat stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) isolates and identification of resistance sources in CIMMYT wheat synthetic genotypes. Journal of Crop Breeding 10(27): 84-93. (in Farsi)
Patpour M, 2013. Study on genetic and virulence diversity of Puccinia graminis f. sp. tritici populations in Iran and stem rust resistance genes in wheat. Ph.D. Thesis in agricultural biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran, 165 pp.
Pretorius ZA, Singh RP, Wagoire WW and Payne TS, 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.
Sharif Gh, Bamdadian A and Daneshpajoh B, 1970. Physiological races of wheat stem rust in Iran (1965-1970). Plant Pest and Disease 6: 73-100. (in Farsi)
Singh RP, Hodson DP, Huerta-Espino J, Jin Y, Bhavani S, Njau P, Herrera-Foessel S, Singh PK, Singh S and 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.
Singh RP, Hodson DP, Huerta-Espino J, Jin Y, Njau P, Wanyera R, Herrera-Foessel SA and Ward RW, 2008. Will stem rust destroy the world's wheat crop? Advances in Agronomy 98: 271-309.
Singh RP, Hodson DP, Jin Y, Lagudah ES, Ayliffe MA, Bhavani S, Rouse MN, Pretorius ZA, Szabo LJ, Huerta-Espino J, Basnet BR, Lan C and Hovmøller MS, 2015. Emergence and spread of new races of wheat stem rust fungus: Continued threat to food security and prospects of genetic control. Phytopathology 105: 872-884.
پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی
دوره 9، شماره 2
شهریور 1399
صفحه 75-87

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 شهریور 1399
  • تاریخ پذیرش: 29 شهریور 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار