گزارش نژاد پرآزار (TTKSK (Ug99 قارچ Puccinia graminis f. sp. tritici از شمال غرب ایران (منطقه هشترود)

نوع مقاله : گزارش علمی

نویسندگان

1 بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مغان، ایران

2 موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران. بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان‌شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران.

چکیده

زنگ ساقه یا زنگ سیاه با عامل (Pgt) Puccinia graminis f. sp. tritici یکی از بیماری­ های مهم قارچی گندم در جهان به شمار می­آید. تاکنون نژادهای فیزیولوژیک متعددی از قارچ Pgt (بیش از 200 نژاد متفاوت از لحاظ الگوی بیماری­زایی) در سطح جهان شناسایی شده است. یکی از نژادهای بس یار پرآزار این قارچ، نژاد (Ug99) TTKSK می­باشد که روی ژن مقاومت Sr31 گندم پرآزاری داشته و اولین بار در سال ١٩٩٨ در اوگاندا مشاهده شد. ژن Sr31 بیش از 40 سال سبب ایجاد مقاومت گندم نسبت به بیماری زنگ ساقه در جهان شده بود تا جایی که تصور می ­شد این بیماری در حال ریشه ­کن شدن می ­باشد. با ظهور نژاد Ug99 خسارت­ های بسیار زیادی به محصول گندم تحمیل شد (Pretorius et al. 2000). نژاد Ug99 پس از اوگاندا در سال ٢٠٠٢ از کنیا، در سال ٢٠٠٣ از اتیوپی و در سال ٢٠٠٦ از یمن گزارش شد. شواهد ورود این نژاد از سال 2001 در ایران وجود داشت، اما احتمالا به علت مساعد نبودن شرایط محیطی برای استقرار و گسترش آن، گزارش رسمی این نژاد تا سال 2007 به تاخیر افتاد (Nazari et al. 2009). مسیر فرضی حرکت و مهاجرت این نژاد از قاره افریقا به سمت آسیای میانه و شبه قاره هند از طریق ایران می­باشد. نژاد Ug99 در سال 1386 (2007 میلادی) از مناطق بروجرد و همدان، در سال 1388 از مناطق اهواز و دشت آزادگان استان خوزستان، در سال1390 مجددا از بروجرد و در سال 1392 از کلاردشت استان مازندران گزارش گردید (Patpour 2013). در سال 1395 نمونه ­های برگ و ساقه‌ آلوده به بیماری زنگ ساقه از مناطق مختلف کشور جمع ­آوری شدند و پس از انتقال به گلخانه‌ زنگ ساقه موسسه تحقیقات اصلاح تهیه نهال و بذر کرج، مراحل جداسازی، خالص ­سازی و تکثیر جدایه­ ها انجام یافت. از هر یک از نمونه‌ها سه جدایه تک­ جوش شده تکثیر گردید. به ­منظور تعیین نژاد جدایه ­ها از مجموعه‌ 20 تایی ارقام استاندارد و افتراقی آمریکای شمالی و از روش کددهی Jin et al. (2008) استفاده شد. تیپ آلودگی ژنوتپ ­های افتراقی 14روز پس از مایه­ زنی براساس مقیاس تغییر یافته صفر تا چهار McIntosh et al. (1995) ثبت گردید. نتایج نشان داد نژاد مربوط به جدایه‌ Pgt جمع‌آوری شده از منطقه‌ هشترود استان آذربایجان­ شرقی (شمال­غرب کشور) (Ug99) TTKSK می ­باشد. برای اطمینان بیشتر، تک جوشی از روی ژنوتیپ افتراقی Sr31/6*LMPG حامل ژن Sr31 مجددا تکثیر و تعیین نژاد گردید. در کنار ژنوتیپ­ های افتراقی بین­المللی از ارقام تجاری شیرودی، فلات و MV17 که وجود ژن Sr31 با استفاده از نشانگرهای مولکولی اختصاصی در آنها قبلا تایید شده بود (Patpour 2013)، نیز استفاده شد. با توجه به ظهور مجدد تیپ آلودگی بالا (3+ تا 4) بر روی ژنوتیپ­ های افتراقی زنگ ساقه حامل ژن Sr31 و ارقام تجاری مذکور، حضور نژاد (Ug99) TTKSK در منطقه مذکور تایید گردید (شکل 1). از آنجا که در گذشته زنگ ساقه در اقلیم سرد کشور از اهمیت چندانی برخوردار نبوده، طبق بررسی­ های انجام یافته، ارقام و لاین ­های گندم مقاوم به بیماری زنگ ساقه در اقلیم سرد محدود می­باشند (Patpour 2013). چنانچه هرچه زودتر اقدامات عملی برای مقابله با نژاد Ug99 و واریانت­ های احتمالی آن صورت نگیرد، همه ­گیری و خسارت زنگ ساقه به شرط وقوع شرایط محیطی مساعد بسیار محتمل بوده و گسترش این بیماری در کشور می­ تواند امنیت غذایی را در ایران و کشورهای واقع در مسیر مهاجرت این نژاد تهدید نماید. براساس گزارش سازمان خوار­و­بار جهانی (فائو) در صورت عدم کنترل و گسترش نژاد Ug99 و واریانت­ های احتمالی آن تولید جهانی محصول گندم به ­طور مستقیم تا ٣٧ درصد در خطر کاهش قرار می­ گیرد (Anonymous 2014).

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Occurrence of the TTKSK (Ug99) race of Puccinia graminis f. sp. tritici in northwest of Iran (Hashtrood region)

نویسندگان [English]

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

Stem or black rust caused by Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt) is one of the most important fungal diseases of wheat in the world. So far, several physiological races of Pgt (more than 200 races with different pattern of pathogenicity) have been identified worldwide. One of the most virulent recognized stem rust races is the race TTKSK (Ug99) that was first observed in Uganda in 1998. Gene Sr31 had created resistance to stem rust on wheat in more than 40 years to the point where it was imagined eradicating this disease (Pretorius et al. 2000). The Ug99 race was reported from Kenya in 2002, Ethiopia in 2003, and Yemen in 2006. There has been evidence for the arrival of this race in Iran since 2001, but official report of this race was delayed until 2007, probably due to unfavorable environmental conditions for establishment and spread of the disease (Nazari et al. 2009). The hypothetical route of movement and migration of this race is from the African continent to Central Asia and the Indian subcontinent through Iran. In Iran, the race TTKSK (Ug99) was reported for the first time from Borujerd and Hamedan in 2007, then observed in Ahwaz and Azadgan plain of Khuzestan in 2009, again observed from Borujerd in 2011 and Kelardasht of Mazandaran province in 2013 (Patpour 2013). In the year 2016 infected leaf and stem samples of the wheat stem rust disease were collected from different areas of country and after transferring to the greenhouse of the rusts of Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, three isolates were single-pustule and proliferated. Following single-pustulating of isolates, employing the Jin et al. (2008) method, stem rust races were determined using a set of 20 North American differential genotypes. The infection type of differential genotypes was recorded 14 days after the inoculation; based on a modified scale of 0-4 McIntosh et al. (1995). According to the results, isolate of Pgt that was collected from the Hashtrood area of the East Azarbaijan province was identified as TTKSK (Ug99). In addition, along with international differential genotypes, the commercial cultivars of Shiroudi, Falat and MV17, having the Sr31 gene in their background, was used (Patpour 2013). Regarding the emergence of high-infection type on differential genotypes and commercial cultivars, the isolate from the Hashtrood region was confirmed as race TTKSK (Ug99) (Fig. 1). Since stem rust has not been a serious disease on wheat  in the cold climate of the country, according to studies, resistant cultivars to wheat stem rust in cold climates are limited (Patpour 2013). Proper management strategies for the control Ug99 race and its variants are urgently required to avoid possible epidemics and economic crop losses under favorable environmental conditions, and consequent spread of this disease in the country which could lead to reduced food security in Iran and the countries on the migration route of the race. According to the Food and Agriculture Organization (FAO), if the Ug99 race and its variants remain controlled, global production of wheat will be directly reduced by up to 37% (Anonymous 2014).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Virulence
  • isolate
  • wheat stem rust
  • resistant genotypes
  • physiological races
References
 
FAO, 2014. FAOSTAT, Food and Agriculture Organization. Available at http://www.fao.org.
Jin Y, Szabo LJ, Pretorius ZA, Singh RP, Ward R, et al., 2008. Detection of virulence to resistance gene Sr24 within race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici. Plant Disease 92(6): 923–926.
McIntosh RA, Wellings CR, Park RF, 1995. Wheat Rusts: An Atlas of Resistance Genes. CSIRO Publishing, Melbourne, Australia. 200 pp.
Nazari K, Mafi M, Yahyaoui A, Singh RP, Park RP, 2009. Detection of wheat stem rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) race TTKSK (Ug99) in Iran. Plant Disease 93: 317.
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. PhD thesis, Agricultural Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran.
Pretorius ZA, Singh RP, Wagoire WW, Payne TS, 2000. Detection of virulence to wheat stem rust resistance gene Sr31 in Puccinia graminis f. sp. triticiin Uganda. Plant Disease 84: 203.