تعيين برخي خصوصيات مولكولي و بيولوژيكي‌High Plains wheat mosaic virus و مكان¬يابي ارتباطي ژن¬هاي دخيل در مقاومت به ناقل آن (Aceria tosichella) در گندم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

گياه پزشكي

دكتري

گندم يكي از مهم‌ترين محصولات زراعي جهان و ايران است كه نقش حياتي در تأمين امنيت غذايي دارد. با اين حال، توليد پايدار آن همواره تحت‌تأثير عوامل زيستي از جمله آفات و بيماري‌هاي گياهي قرار دارد. يكي از مهم‌ترين گروه‌هاي ويروس‌هاي خسارت‌زا در گندم، ويروس‌هايي هستند كه توسط كنه پيچيدگي گندم (Aceria tosichella) منتقل مي‌شوند. اين كنه، ناقل مؤثري براي چندين ويروس گياهي از جملهHigh Plains wheat mosaic virus (HPWMoV; Emaravirus tritici, Fimoviridae) و ويروس موزاييك رگه¬اي گندم (wheat streak mosaic virus, WSMV; Tritimovirus tritici, Potyviridae) است، كه از عوامل اصلي كاهش عملكرد گندم در بسياري از كشورهاي گندم‌خيز به شمار مي‌روند. با توجه به نبود اطلاعات جامع درباره HPWMoV در ايران و همچنين فقدان داده¬هاي كافي در خصوص كنه پيچيدگي گندم و منابع ژنتيكي مقاومت به اين ناقل ويروسي در گندم‌، اين پژوهش با هدف بررسي ويژگي‌هاي زيستي و مولكولي سه مؤلفه‌ي ويروس، ناقل و ميزبان طراحي و اجرا شد. در بخش نخست، طي سه سال نمونه‌برداري از مزارع گندم داراي علائم در استان¬هاي اصفهان و چهارمحال¬وبختياري، تعداد 224 نمونه جمع‌آوري و با آزمون RT-PCR غربالگري شدند. نتايج نشان داد %77 از نمونه‌ها به يكي از ويروس‌هاي HPWMoV يا WSMV آلوده بودند و %44 از نمونه‌ها داراي آلودگي تركيبي بودند.HPWMoV از نظر دامنه ميزباني، علاوه بر گندم توانست گياهان ديگري نظير جو، ذرت، يولاف، ارزن، قياق، چاودار و دم‌روباهي را نيز آلوده كند. ژنوم كامل اين ويروس نيز توالي‌يابي شد و طول آن 18562 نوكلئوتيد به دست آمد. تحليل فيلوژنتيكي نشان داد كه جدايه ايراني در شاخه‌اي مستقل قرار گرفته و وجود ژنوتيپ متمايز بومي محتمل است. همچنين، راندمان انتقال HPWMoV توسط كنه پيچيدگي گندم %43 و در شرايط آلودگي تركيبي با WSMV ، %42 برآورد شد كه تفاوت معني‌داري نشان نداد. علاوه بر اين، تحليل نوتركيبي با استفاده از نرم‌افزار RDP4 نيز رويداد نوتركيب معناداري را در قطعه RNA3 اين جدايه ايراني تأييد كرد كه در آن دو جدايه آمريكايي به‌عنوان والدين ژنتيكي شناسايي شدند. در بخش دوم، براي بررسي تنوع ژنتيكي HPWMoV، ناحيه ORF3 از 11 جدايه منتخب از ميزبان‌ها و مناطق مختلف توالي‌يابي شد. نتايج نشان داد كه جدايه‌هاي ايراني شباهت نوكلئوتيدي 85 تا 100 درصدي دارند و در حداقل دو گروه ژنتيكي مجزا خوشه‌بندي مي‌شوند. همچنين تنوع ژنتيكي جمعيت‌هاي كنه با استفاده از نشانگرهاي ITS1 و CO1 بررسي شد. هر دو بيوتايپ شناخته‌شده جهاني (Type 1 و Type 2) در ايران شناسايي شدند و تبارهايي نظير MT1، MT2، MT4، MT8 و MT13 از طريق CO1 تشخيص داده شدند. درحالي‌كه كنه‌هاي وابسته به تبار MT8 توانايي بالايي در انتقال ويروس و ايجاد علائم شديد روي گندم داشتند، جمعيت مربوط به تبارهاي MT2، MT4 و‌ MT13 فاقد توانايي انتقال ويروس بوده و تكثير و شدت علائم كم‌تري ايجاد كردند. در بخش سوم، تعداد 181 رقم و ژنوتيپ گندم شامل لاين‌هاي اصلاحي و نژادهاي بومي در شرايط كنترل‌شده از نظر سه شاخص تعداد كنه، لوله‌اي شدن و تعداد برگ¬هاي محبوس¬شده در غلاف ارزيابي شدند. تجزيه واريانس نشان داد كه بين ژنوتيپ‌ها تفاوت معني‌داري در سطح احتمال يك درصد وجود دارد. بر اساس تجزيه كلاستر، ژنوتيپ‌ها به سه كلاستر تقسيم شدند. گروه اول داراي بالاترين ميانگين در هر سه متغير بود. گروه دوم داراي مقادير متوسط، و گروه سوم داراي پايين‌ترين ميزان آلودگي بود. به‌دليل آنكه هر سه گروه از نظر عددي در دامنه آلودگي قرار داشتند، از واژه‌هاي «بسيار حساس»، «حساس» و «نيمه¬حساس» براي توصيف اين طبقه‌بندي استفاده شد. حضور ژن‌هاي مقاومت به كنه پيچيدگي گندم شامل Cmc3 و Cmc4 به‌ترتيب در 21 و شش ژنوتيپ با استفاده از نشانگرهاي اختصاصي رديابي شد. با اين حال، وجود اين ژن‌ها در لاين‌هاي مورد بررسي منجر به ايجاد مقاومت مؤثر نشد؛ موضوعي كه احتمالاً به دليل ناكارآمدي آن‌ها در برابر جمعيت بسيار مهاجم بيوتايپ دو كنه در ايران است. در ادامه، آناليز پويش ژنومي گسترده با استفاده از داده‌هاي DArTseq شامل 21773 نشانگر و هفت مدل آماري مختلف در محيط R انجام شد. در اين آناليز، تعدادي نشانگر مرتبط با هر سه متغير در هر دو مجموعه داده SNP و SilicoDArT به سطح معني‌داري رسيد كه عمدتاً روي كروموزوم 5B متمركز بودند.

236223

بيماري شناسي گياهي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان