Field and Molecular Evaluation of Resistance of Iranian Bread Wheats to Fusarium Head Blight

Document Type : Research Paper

Authors

Abstract

Fusarium Head Blight is a critical wheat disease in Iran, particularly in the provinces of; Mazandaran, Golestan, Ardabil (Moghan) and Fars. The main casual agent of this disease is the fungus Fusarium graminearum. Primary evaluation of 3350 bread wheat accessions of National Plant Gene Bank of Iran to FHB, revealed that some of them were resistant. Twenty two resistant samples along with 1 resistant check and 1 susceptible check derived from primary selection were evaluated using RCBD with 3 replications surrounded by the spreader in Gharakhil Research Station, Sari in autumn 2002. Five severe casual isolates of Fusarium were used for the resistance evaluation. Five times of spray inoculation were applied on the samples just before sunset, in which the concentration of inocula was 3×104 macro conidia/ml. The main agronomic traits were evaluated. The plant pathogen interaction characters, disease index, disease incidence and Fusarium damaged kernels were evaluated three times 10, 14 and 18 days after inoculation. Disease intensity area under the disease progress curve (AUDPC) was also calculated. The results revealed that several samples were resistant to disease compared to resistant check. Cluster analysis showed that the resistant accessions were grouped in the same cluster with the resistant check, Sumai#3. For achievement of markers linked to resistance, ten SSR primer pairs were applied. The samples produced different band patterns; however the primers GWM234, GWM251 and GWM340 were informative. They may be able to discriminate resistant samples through optimizing lab conditions and further trials.

Keywords


ارزیابی مزرعه ای و ملکولی  مقاومت گندم های ایرانی به فوزاریوم سنبله گندم

 

نیازعلی سپهوند1 *، فرزاد حیدری2، عبدالحسین طوطیایی3، میترا سراج­آذری3، جواد مظفری1

1 اعضای هیأت علمی پژوهشی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر

2 دانش آموخته دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج

3 عضو هیأت علمی پیشین مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر

 

چکیده

بیماری فوزاریومی‌ سنبله گندم یکی از بیماری­های مهم گندم در ایران است که در استان‌های مازندران، گلستان، اردبیل (مغان) و فارس از اهمیت بالایی برخوردار است. مهمترین عامل این بیماری قارچ Fusarium graminearum می‌باشد. ارزیابی اولیه، 3350 نمونه از گندم­های نان بانک ژن گیاهی ملی ایران نسبت به فوزاریوم سنبله، تعدادی از آنها مقاومت نشان داند. بیست و دو نمونه مقاوم به همراه یک شاهد مقاوم و یک شاهد حساس، در پاییز 1381 در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی قراخیل ساری ارزیابی پیشرفته شدند. برای ارزیابی مقاومت به پنج جدایه قارچ فوزاریم که بیماری­زایی شدیدتری داشتند، در پنج مرحله مایه زنی افشانه­ای پیش از غروب آفتاب با غلظت 104×3 ماکروکنیدی در میلی لیتر انجام شد. صفات مهم زراعی یاداشت برداری شدند. برای ارزیابی مقاومت نمونه ها در سه مرحله 10، 14 و 18 روز پس از آلودگی، شاخص آلودگی سنبله، شدت بیماری و درصد آلودگی دانه برای نمونه­ها تعیین شد. سطح زیر منحنی پیشرفت آلودگی (AUPDC) محاسبه شد. نتایج نشان داد که تعدادی از نمونه‌ها در مقایسه با شاهد مقاوم از مقاومت مطلوبی برخوردار بودند. با گروهبندی (کلاستر بندی) نمونه­ها نیز در یک گروه قرار گرفتند. برای به دست آوردن نشانگر‌های SSR Simple Sequence Repeats)) پیوسته با مقاومت در نمونه­ها، از ده جفت آغازگر استفاده شد. نتایج به دست آمده آزمایشگاهی نشان داد که نمونه‌های ذکر شده دارای تک باند اختصاصی مقاومت به بیماری بوده و آغازگرهای GWM234، GWM340 و GWM251 با بهینه سازی شرایط آزمایش و تعداد نمونه­های بیشتر می­توانند نمونه‌های مقاوم را از حساس تفکیک کنند.

واژه­های کلیدی: فوزاریوم سنبله، گندم­های ایران، ، نشانگر SSR، ارزیابی ملکولی

 


مقدمه

با توجه به افزایش رشد جمعیت و نیاز به تأمین امنیت غذایی، افزایش تولید در واحد سطح محصولات زراعی می‌تواند به عنوان یک راهبرد اساسی در حل مشکل تامین غذا به شمار آید. در میان گیاهان زراعی، گندم با دارا بودن مواد غذایی باارزش مانند انواع پروتئین ها، ویتامین ها و مواد معدنی، حدود 25% کالری غذایی مردم جهان را تأمین می‌نماید (Salunkhe et al., 1985).

با توجه به محدودیت‌های افزایش سطح زیرکشت گندم و پایین بودن میانگین عملکرد گندم در کشور افزایش عملکرد می‌تواند یکی از راه ‌کارهای عملی برای پاسخگویی به نیازهای کشور باشد. از عواملی که باعث کاهش عملکرد در واحد سطح می‌گردند، می‌توان به تنش­های غیر زیستی و تنش­های زیستی مانند آفات و بیماری ها اشاره نمود. یکی از تنش­های زنده، بیماری بلایت فوزاریومی‌سنبله گندم یا FHB[1] که عموماً تحت عنوان اسکب[2]نامیده می‌شود،  یکی از بیماری های مخرب در مناطق گرم و مرطوب کشت گندم در جهان می‌باشد .(Bai and Shaner, 1994) بیماری فوزاریومی سنبله یکی از بیماری های مهم گندم در استان های مازندران، گلستان، زنجان، فارس و اردبیل (دشت مغان) به شمار می‌رود
(Malihipoor et al., 2000). در چند سال گذشته به علت وجود منابع آلودگی، کشت ارقام حساس به بیماری و مهیا بودن شرایط جوی در مناطق شمالی کشور، خسارت ناشی از این بیماری بسیار چشمگیر بوده است (Malihipoor et al., 2000; Golzar, 1989; Foroutan et al., 1993 ).

روش‌های متداول اصلاح نباتات مبتنی بر انتخاب گیاهان در مزرعه یا شرایط محیط کنترل شده بر اساس فنوتیپ می‌باشد، اما در کنار روش های متداول، تکنیک های جدید مولکولی این امکان را فراهم می‌سازد که انتخاب مستقیماً در سطح DNA (ژنوتیپ) انجام گیرد و بنابراین باعث افزایش دقت بیشتر گزینش، صرفه‌جویی در زمان و احتمالاً ارزیابی‌های پرهزینه می­گردد (Buerstmayer et al., 2002).

هدف از این پژوهش مشخص نمودن ژنوتیپ­های مقاوم و متحمل گندم ایرانی به بیماری فوزاریوم سنبله گندم به نحو پیشرفته در بین نمونه­هایی بود که از پیش به صورت مشاهده ای ارزیابی و انتخاب شده‌اند و همچنین امکان دستیابی به نشانگرهای مولکولی چند شکلی توالی تکراری ساده[3]  که مرتبط با مقاومت به بیماری فوزاریوم سنبله درگندم های مورد ارزیابی بود. استفاده و بهره گیری از ذخایر توارثی داخلی از برنامه‌های اساسی و پایه‌های محکم  کشاورزی پایدار هرکشور محسوب می‌شود. از آنجا که ایران از کشورهای غنی از نظر ذخایر توارثی تعدادی از محصولات مهم از جمله گندم است، ارزیابی اولیه و پیشرفته ذخایر ارزشمند گندم در ارتباط با اهداف اصلاحی این محصول که بر طرف کننده مشکلات تولید است بایستی نسبت به ارقام و تلاقی­های وارداتی در اولویت قرار گیرد. از سال 81-1376 با روش‌های ارزیابی حدود 3350 نمونه گندم از ذخایر موجود در بانک ژن در منطقه مساعد اپیدمی‌FHB در ایستگاه قراخیل مازندران، 55 نمونه به عنوان نمونه های مقاوم غربال شدند (Totiaei, 2003)،‌ در حالی که تاکنون ارقام مقاوم به FHB در بین گندم های ایرانی شناسایی نشده است. دستیابی به چنین نمونه یا نمونه‌هایی گامی‌ مهم و نوین برای پیشگیری از این بیماری خواهد بود. از سوی دیگر، بهره گیری از بیوتکنولوژی در تحقیقات و به ویژه ارزیابی‌های پیشرفته به عنوان یک ضرورت برای کشاورزی کاملاً محسوس است. تلاش در جهت دستیابی به نشانگرهای اطلاعاتی[4] و سرانجام پیدا کردن نشانگر مولکولی پیوسته با مقاومت حرکتی نوین در برنامه‌های پایه­ای اصلاح نباتات به حساب می‌آید.

مواد و روش­ها

مواد گیاهی

 با بررسی مقاومت توده‌های انتخابی گندم­های موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران به بیماری فوزاریوم سنبله گندم، از سال
81-1376 ارزیابی مشاهده ای حدود 3350 نمونه گندم از ذخایر موجود در بانک ژن در منطقه مساعد اپیدمی طبیعی در ایستگاه قراخیل مازندران 55  نمونه به عنوان مقاوم غربال شده و مشخص گردیدند. ‌در خلال آزمایش های بیماری­های گندم از میان توده­های ارزیابی شده از کلکسیون گندم موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران، 22 توده یکنواخت و رقم با شاهد حساس فلات و شاهد مقاوم SUMAI3 گزینش شدند (جدول 1). توده‌های شناسایی شده در مزرعه آزمایشی ایستگاه قراخیل ساری، مرکزتحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی مازندران که برای ارزیابی، شرایط بسیار مطلوبی برای شیوع بیماری دارد ارزیابی شدند (شکل 1). توده‌های مورد ارزیابی با شاهدهای حساس و مقاوم در دهم آذرماه سال 1381 در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شدند. هر واحد آزمایشی شامل سه خط دو متری بود. بذور به عمق کاشت 5 سانتی‌متر و در ردیف­های با فاصلة 30 سانتی‌متر از همدیگر کاشته شدند. عملیات کود پاشی به نسبت 90 کیلوگرم در هکتار اوره، 23 کیلوگرم در هکتار پتاس و 14 کیلوگرم در هکتار فسفر صورت گرفت. کنترل علف‌های هرز به صورت مکانیکی و شیمیایی به دفعات لازم در انتهای مرحله پنجه‌دهی به بعد انجام شد.

 

 

شکل 1- توده های کشت شده برای ارزیابی مقاومت به فوزاریوم سنبله گندم در ایستگاه تحقیقات کشاورزی قراخیل ساری.

Figure 1- Accessions cultivated for resistance evaluation to wheat Fusarium head blight in research station of Gharakhil, Sari.

 

جدول 1- توده‌های گندم مورد ارزیابی پیشرفته مقاومت به فوزاریوم سنبله و شماره ثبت آنها در بانک ژن گیاهی ملی ایران در ایستگاه قراخیل ساری.

ردیف

No.

رقم/توده

Accession

منشاء

Origin

ردیف

No.

رقم/توده

Accession

منشاء

Origin

1

FALAT

IRAN

13

KC6267

RUSSIA

2

KC2131

IRAN

14

KC6273

RUSSIA

3

KC6158

CHINA

15

KC6301

CHINA

4

KC6430

RUSSIA

16

KC6303

CHINA

5

SUMAI3

CHINA

17

KC6343

CHINA

6

KC6390

CHINA

18

KC6349

AMERICA

7

KC6518

CHINA

19

KC6351

CHINA

8

KC6570

CHINA

20

KC6356

CHINA

9

  KC6002

AMERICA

21

KC6266

RUSSIA

10

KC6104

RUSSIA

22

KC6362

GERMANY

11

KC6143

RUSSIA

23

KC6667

RUSSIA

12

KC6246

RUSSIA

24

KC6364

RUSSIA

Table 1- Accessions cultivated for resistance evaluation to wheat Fusarium head blight in Gharakhil research station, Sari. Their origin and accession number in National Plant Gene Bank ofIran is shown.    

 


ویژگی جدایه های قارچ فوزاریوم 

پنج جدایه قارچ فوزاریوم
Fusarium graminearum مورد استفاده در این پژوهش از واحد بیماری­های بخش تحقیقات غلات، مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر تهیه شد (جدول 2).

 

 

جدول 2- مشخصات جدایه های فوزاریوم، رقم گندم میزبان  و محل جمع آوری آنها (Alizadeh et al., 1998).

گونه   Fusarium Isolates  Species   

رقم گندم

Cultivar

محل جمع آوری

Collection Area

شماره نمونه

Sample No.

F. graminearum

گلستان

دشت ناز (ساری)

162

F. graminearum

گلستان

دشت ناز (ساری)

163

F. graminearum

فلات

سرخنکلاته (گرگان)

170

F. graminearum

Kauz

عراقی محله (گرگان)

174

F. graminearum

یاوارس

عراقی محله (گرگان)

178

   Table 1- Fusarium isolates characteristics; their wheat host cultivar, the area of

   collection and the sample no. (Alizadeh et al., 1998).

 

 

 جدایه های بالا در بین 50 نمونه مبتلا به بیماری که 30 نمونه از مناطق مختلف گرگان، مازندران، جیرفت و بندر عباس جمع آوری و مورد شناسایی قرار گرفتند و 20 جدایه دیگر قبلا" در واحد بیماری­ها بخش تحقیقات غلات شناسایی شده بودند، بر اساس شدت بیماریزایی انتخاب شدند  (Alizadeh et al., 1998). قارچ عامل بیماری از سنبله­های گندم آلوده ارقام مختلف گندم با استفاده از محیط کشت PDA  جداسازی شد. پس از جدا سازی، خالص سازی جدایه ها با روش تک اسپور و با استفاده از تکنیک مخطط کردن روی محیط آب و آگار 2% انجام شد. تشخیص جدایه­ها با استفاده از کلیدهای تشخیص گونه­های فوزاریوم (Nelson et al., 1983) انجام شد. 

تهیه مایه تلقیح، آلودگی مصنوعی و ارزیابی بیماری

برای تهیه مایه تلقیح از روش وگنر استفاده شد (Wegener, 1992). در این روش در ارلن‌های به حجم 250 میلی­لیتر مقدار 5/2 گرم کاه گندم به اضافه 5/2 گرم کاه جو آسیاب شده به همراه 125 میلی­لیتر آب مقطر ریخته شده و در اتوکلاو استریل شدند، عمل استریل کردن سه مرتبه تکرار گردید. قطعه کوچکی به قطر حدود 5-3 میلی متر از میسلیوم‌های جدایه مورد نظر به همراه محیط کشت برداشته شده و در داخل ارلن­ها ریخته شد. سپس ارلن‌ها در دمای 30-25 درجه سانتی گراد روی شیکر دورانی گذاشته شد. پس از گذشت حدود 96 ساعت اسپورهای فراوانی از جدایه مورد نظر به دست آمد. مایه تلقیح تهیه و در دمای 4 درجه سانتی­گراد تا زمان استفاده نگهداری شد. غلظت سوسپانسیون کنید‌ی به 104×5 اسپور در هر میلی‌لیتر تنظیم گردید. اندازه‌گیری قدرت تهاجم مایه تلقیح طبق روش لمن و همکاران (Lemmens et al., 1993) در آغاز و پایان دوره آلودگی نشان داد که توانایی تهاجم در طول دوره آلودگی ثابت بوده است. در خرداد 1382 آلودگی مصنوعی در زمانی که بیش از 50 درصد گیاهان هر کرت به مرحله گلدهی رسیده بودند، انجام شد و پس از دو روز دوباره تکرار شد. آلودگی توسط یک دستگاه سمپاشی موتوری پشتی و افشانه کردن 50 میلی‌لیتر از سوسپانسیون کنیدی یک روز در میان و در هنگام عصر، پیش از غروب آفتاب انجام شد. سیستم مه‌پاش رطوبت مورد نیاز را به مدت 20 ساعت پس از آلودگی فراهم نمود. در همان سال درصد پیشرفت بیماری، توسط شاخصی بر مبنای صفر درصد (بدون بیماری) تا 100 درصد (آلودگی کامل) 10، 14 و 18 روز پس از آلودگی ارزیابی شد.

درصد آلودگی سنبله

اگرچه محاسبه درصد آلودگی سنبله به تنهایی نشان دهنده سطح مقاومت یا حساسیت ژنوتیپ مورد نظر نیست ولی شدت اپیدمی‌را نشان می‌دهد. برای تعیین این پارامتر از هر کرت 50 خوشه را به طور تصادفی انتخاب و تعداد خوشه‌های آلوده را شمارش و درصد آن را نسبت به کل خوشه‌ها (50 عدد) محاسبه نمودیم. دو روش برای ارزیابی در مزرعه وجود دارد. الف) اندازه‌گیری به روش مرکز تحقیقات بین­المللی گندم و ذرت (سیمیت) (Ireta and Gilchrist., 1994). ب) روش تغییر یافته ژاپنی در مزرعه (Wilcoxon, et al., 1992).

روشی که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت در حقیقت تلفیقی از روش‌های یاد شده است که در آن شاخص بیماری از فرمول زیر مورد محاسبه قرار می‌گیرد. البته در این محاسبه 50 خوشه استفاده گردید.

         عدد 5 نشانه حداکثر تیپ آلودگی بوده و تقسیم سطح آلودگی هر تیمار بر حاصلضرب 50×5  درصد آلودگی سنبلچه یا شاخص بیماری  DIX[5] را نشان می­دهد که در آن: تیپ آلودگی 1= 20% خوشه آلوده، تیپ آلودگی 2= 40% خوشه آلوده تیپ آلودگی 3= 60% خوشه آ‌لوده،  و تیپ آلودگی 4= 80% خوشه آلوده است.

ارزیابی نمونه­ها با نشانگرهای مولکولی

بذور نمونه‌ها در گلدان‌هایی به قطر 20 سانتی‌متر کشت و در گلخانه بانک ژن گیاهی ملی ‌ایران در دمای 2±20 درجه سانتی گراد مورد مراقبت قرار گرفتند. برگ های جوان گیاهچه­های هر نمونه پس از 3 هفته برداشت و برای استخراج DNA استفاده شدند. استخراج DNA از برگ های جوان به روش CTAB تغییر یافته صورت گرفت. تهیه محلول های لازم و مراحل استخراج DNA به روش (Saghai maroof et al., 1994) انجام شد. کیفیت و کمیت DNA با استفاده از دستگاه های اسپکتروفتومتری اندازه‌گیری شد. به این ترتیپ که میزان جذب نور در طول موج های 280 و260 نانومتر اندازه‌گیری و از نسبت 280/260 برای بررسی کیفیت DNA استفاده شد. واکنش زنجیره‌ای پلی مراز (PCR) با استفاده از دستگاه BioRad در حجم واکنش 25 میکرولیتر صورت گرفت. برنامه‌ریزی دستگاه با توجه به تفاوت دمای اتصال آغازگر صورت گرفت. ده سیکل اول حرارتی به صورت کاهش نزولی حرارت[6] برنامه‌ریزی گردید(Don et al., 1999). آغازگرهای مورد استفاده در این پژوهش پس از بررسی‌ روی تحقیقات انجام شده و پایگاه‌های اطلاعاتی گندم انتخاب و میزان چند شکلی آنها بر اساس مقالات Roder  و همکاران (1998) و Plasche  و همکاران (1996) انجام شد (جدول 3). نمونه های PCR شده به همراه یک نشانگر پلکانی (Lader VIII) که به نسبت 8:2 با بافر مخلوط و نمونه های مورد نظر در چاهک های ژل آگارز 2 درصد در بافر TAE بارگذاری  شد. قطر ژل مورد استفاده در این سیستم 6/0 سانتیمتر بود که با توجه به ابعاد بدنه اصلی دستگاه ابعاد ژل (30×25 سانتی متری) توان جریان برق 85-80 وات انتخاب شد و رنگ‌آمیزی ژل با اتیدیوم بروماید انجام گرفت.

تجزیه آماری داده‌ها

تجزیه واریانس داد­ه­های صفات کمی با استفاده از نرم افزار  SPSS و برای گروهبندی نمونه­ها  بر اساس روش UPGMA[7]  از برنامه Winboot  استفاده شد. برای مطالعه روابط بین توده‌ها و پارامتر‌های آن، تمام ژنوتیپ‌های مورد مطالعه به صورت یک توده منفرد مورد استفاده و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

نتایج  و بحث

ارزیابی مزرعه‌ای

در آزمایش های مزرعه ای، 8 صفت که احتمال همبستگی آنها با بیماری اسکب وجود داشت از میان صفات موجود در دستورالعمل ارزیابی صفات موجود در گندم (IPGRI) و همچنین بر اساس نتایج پژوهش­های مرتبط، ارزیابی و یادداشت برداری شدند. نتایج تجزیه واریانس صفات مورد ارزیابی در جدول 6 نشان داده شده است.

 

 

جدول 3- لیست آغازگرهای مورد استفاده در آزمون PCR، توالی، تعداد تکرار توالی ساده و دمای اتصال آنها.

An. Temp.

Repeat

Right primer

Left primer

Designation

50OC

(CA)17GA(TA)4

GGTTGCTGAAGAACCTTATTTAGG

TGGCGCCATGATTGCATTATCTTC

GWM18

60OC

(CT)11(CA)18

GATTATACTGGTGCCGAAAC

GATCCACCTTCCTCTCTCTC

GWM120

60oc

(GA)35imp

GGGGTCCGAGTCCACAAC

GATGAGCGACACCTAGCCTC

GWM219

55OC

(CT)16(CA)20

CTCATTGGGGTGTGTACGTG

GAGTCCTGATGTGAAGCTGTTG

GWM234

55OC

(CA)28

GGGATGTCTGTTCCATCTTAG

CAACTGGTTGCTACACAAGCA

GWM251

60OC

(GA)26

ACGAGGCAAGAACACACATG

GCAATCTTTTTTCTGACCACG

GWM340

60OC

(CT)14(GT)16

TGCCATGCACATTAGCAGAT

ATCATGTCGATCTCCTTGACG

GWM389

60OC

(CA)21

TGTAGGCACTGCTTGGGAG

GTGCTGCCACCACTTGC

GWM400

55OC

(CA)>22(TA)(CA)7(TA)9

GTATAATTCGTTCACAGCACGC

TCGATTTATTTGGGCCACTG

GWM408

55OC

(CA)14(TA)6

TGTTTCAAGCCCAACTTCTATT

ATGGCATAATTTGGTGAAATTG

GWM577

Table 3- Applied primers for PCR multiplication, their sequence, the number of simple sequence repeats and annealing temperature.

 

 

میانگین 6 صفت تفاوت خیلی معنی‌داری (در سطح 1% ) نشان ‌دادند. صفات خوشه­های آلوده، سنبلچه های آلوده و  بذور آلوده از صفاتی هستند که اختلاف خیلی معنی­داری داشتند. این صفات که مرتبط با واکنش نمونه­ها در برابر قارچ فوزاریوم هستند نشان دهنده اختلاف در حساسیت و مقاومت نمونه­ها و مؤثر بودن این صفات در ارزیابی است. در بین صفات یادداشت برداری شده تراکم خوشه و تعداد روزهای به خوشه رفتن در بین نمونه ها، اختلاف معنی داری نداشتند. صفات وزن هزار دانه، وضعیت ریشک و ارتفاع بوته از صفاتی بودند که در این تحقیق اختلاف خیلی معنی داری نشان دادند.

مقایسه اجزای مقاومت در آزمایش مزرعه

دوره کمون بیماری

تنوع برای دوره کمون در گندم نسبت به تمام نژادهای مختلف قارچ فوزاریم گزارش شده است و صفتی قابل اندازه‌گیری در مزرعه و گلخانه برای گیاه کامل می‌باشد. مرحله رشد گیاه و سن برگ‌ها می‌توانند در تنوع این صفت نقش مهمی‌داشته باشد. طولانی ترین دوره کمون در برگ پرچم می‌باشد و به ترتیب قرار گرفتن برگ ها از بالا به پایین ساقه، این دوره کاهش می‌یابد. نتایج ارزیابی نشان داد که رقم Sumai#3 کمترین درصد آلودگی را در بین ارقام و توده­ها دارد و توده‌هایKC6667 ، KC2131، KC6430 و KC6246 کمترین میزان آلودگی را در هر مرحله از اسپورپاشی از خود نشان دادند (جدول 4). بر اساس آزمایش های Miedaner و همکاران (1998) نمونه های مقاوم دارای میزان آلودگی کمتر بوده و با داشتن ژنهای مقاوم، از آلودگی سریع میزبان جلوگیری می‌کنند. ژنوتیپ‌های یاد شده که کمترین میزان آلودگی را نشان دادند، می­توان جزء نمونه­های مقاوم نسبت به بیماری فوزاریومی ‌سنبله گندم محسوب کرد. بررسی سطح زیر منحنی پیشرفت آلودگی در مزرعه در سه نوبت اسپور پاشی و ارزیابی  نشان داد که پیشرفت آلودگی نمونه­های فوق سطح زیر منحنی کمی داشته و  نسبت به بیماری مقاوم بودند (جدول 5) و با نتیجه درصد آلودگی سنبله مطابقت داشت. توسط Mesterhazy (1989) بازده ژنوتیپ گندم در مراحل مختلف و مکان‌های مختلف بررسی و نشان داد که میزان سرعت رشد بیماری روی یک رقم، علاوه بر نوع رقم و مراحل مختلف رشدی، تحت شرایط محیطی به ویژه دما و رطوبت و طول روز قرار می‌گیرد.

براساس نتایج  می‌توان گفت که علاوه بر شاهد حساس فلات از نظر سرعت رشد آلودگی، توده‌های KC6349،KC6390  و  KC6158  جزء حساس­ترین ژنوتیپ‌های مورد ارزیابی بودند (جدول 4)، زیرا پس از گذشت سه نوبت اسپورپاشی و ارزیابی، بیشترین درصد آلودگی را به خود اختصاص دادند. این نتایج با یافته های به دست آمده برای سطح زیر منحنی پیشرفت آلودگی در مزرعه در سه دوره ارزیابی (جدول 5)  نیز همخوانی دارد و اهمیت انجام ارزیابی پیشرفته را پس از ارزیابی مشاهده­ای نشان می­دهد.

تیپ آلودگی

تیپ آلودگی، نتیجه نهایی اثر متقابل میزبان و  عامل بیماری است و معمولاً تیپ آلودگی صفر مصون و تیپ آلودگی 5 آلودگی کامل و حساسیت گیاه می‌باشد. با توجه به نتایج به دست آمده (جدول 4) در  بررسی مقاومت به بیماری اسکب در ژنوتیپ‌های انتخابی از نمونه های مورد ارزیابی، درمرحله گیاه کامل: 25 درصد از توده ها دارای تیپ آلودگی 5، 5/12 درصد از نمونه ها دارای تیپ آلودگی 4، 3/33 درصد دارای تیپ آلودگی 3، 3/8 درصد تیپ آلودگی 2 و بقیه یعنی 8/20 درصد دارای تیپ آلودگی 1 بودند که نمونه­های مقاوم در این گروه قرار داشتند.

نتایج تجزیه خوشه‌ای برای صفات  زراعی

به منظور اندازه گیری و تعیین فواصل ژنتیکی و نیز الگو پذیری تنوع در اجزاء مقاومت به فوزاریوم سنبله گندم، از روش تجزیه خوشه‌ای استفاده شد. برای برآورد فاصله ژنتیکی ژنوتیپ­ها از ضریب اقلیدسی استفاده شد. هر چه فاصله ژنتیکی بین دو دسته بیشتر باشد آن دو دسته از هم دورترند. در این آزمایش بر اساس شدت بیماری سطح زیر منحنی گسترش بیماری (جدول 5) که خود تحت تاثیر آلودگی و دوره نهان و درصد آلودگی خوشچه و دانه قرار دارند، در دسته­ها و خوشه‌های مختلف قرار گرفتند. هنگامی‌ که فاصله کوفنتیک[8] روی عدد 10 قرار گیرد در مرحله اول 4 گروه ایجاد گردید که در این گروه ها نمونه­های مشابه با یکدیگر قرار داشتند ولی در عین حال نمونه­های مقاوم و حساس در گروه­های متمایز قرار نگرفتند. در این بررسی، تمایز گروه­ها در فاصله کوفنتیک 9 صورت گرفت که موجب گروه‌بندی ارقام در پنج گروه جدید، با ویژگی های درون گروهی مشابه و بین گروهی متفاوت از نظر واکنش به قارچ عامل بیماری گردید. در خوشه اول هفت ژنوتیپ، در خوشه دوم پنج ژنوتیپ، در خوشه سوم چهار ژنوتیپ و در خوشه چهارم نیز چهار ژنوتیپ و در خوشه پنجم چهار نمونه قرار گرفت. با توجه به دندروگرام (شکل 2)، ارقام گروه یک و دو نسبت به گروه‌های دیگر شباهت بیشتری با هم دارند در عین حال این گروهبندی نیز تفکیک و تمایز خوبی را در بین نمونه ها نشان می دهد. با توجه به شکل دندروگرام، تود‌ه‌های مقاوم و نیز مقاوم از نظر سرعت رشد بیماری در مزرعه، همگی در یک دسته قرار گرفته‌اند و می‌توان مواد آزمایشی مقاوم را برای انجام آزمایش‌های بعدی و برنامه­های اصلاحی از بین این توده‌ها انتخاب نمود.

نتایج آزمایش­های مولکولی

استفاده از نشانگر‌های مولکولی به دلیل ماهیت ویژه آنها می‌تواند در هر مرحله‌ای از رشد و بدون تخریب کامل بافت های مفید گیاه صورت گیرد. تحقیقات گسترده ای با این هدف و با کاربرد نشانگر‌های مختلف: آیزوزایم، RAPD، AFLP و SSR در گونه­های متعدد انجام شده است. در مورد برخی گونه‌های گیاهی، مشخص شده است که نشانگرهای ریزماهواره تنوع بیشتری در مقایسه با سایر نشانگر‌های مولکولی نشان می‌دهند
(Roder et al., 1998; Hang et al., 2002) . به علاوه، روشن شده است که ریزماهواره­ها در ارتباط با آن بخش از ژنوم‌ها می‌باشند که نواحی کم نسخه نامیده می‌شوند
(Morgante et al., 2002). این نشانگرها به عنوان ابزاری توانمند جهت تمایز ژنوتیپ‌ها از یکدیگر و مطالعه تنوع ژنومیکسی در ژرم پلاسم شناخته شده‌اند
(Donini et al., 1999; Chebotal et al;., 2001). درمقایسه­ای که توسط Jones و همکاران (1998)، بین سه نشانگر RAPD، AFLP و SSR از نظر قابلیت اعتماد و تکرارپذیری نتایج انجام دادند  مشخص نمودند که نشانگر‌های SSR بالاترین تکرار پذیری را در میان نشانگر‌های دیگر به خود اختصاص می‌دهند. در این آزمایش برای تمایز بهتر چند شکلی قطعات ریزماهواره با توجه به این که ژل آگارز 2% استفاده شد، بنابراین توانایی تفکیک در حد قابل قبولی بوده است (شکل 3). انتخاب آغازگرهای مورد استفاده در این پژوهش پس از بررسی‌های گوناگون روی پژوهش های انجام شده و پایگاه‌های اطلاعاتی گندم و در نهایت با توجه به میزان چند شکلی آنها بر اساس مقالات Roder و همکاران (1998) انجام شد. تجزیه و تحلیل استفاده از تعداد 10 جفت آغازگر مربوط به نشانگر ریز ماهواره روی نمونه های مورد بررسی، نتایج متفاوتی را نشان داد. نشانگر GWM18 در تمام نمونه­ها باند در چهار اندازه متفاوت تولید کرد که 13 نمونه دارای باند یکسان از نظر اندازه بودند. البته نشانگر GWM577 نیز باندهایی مشابه نشانگر پیشین تولید کرد، اگرچه از نظر توالی و تعداد بازهای تکرارهای ساده تفاوت دارند و نشانگر GWM18  باند کمی بزرگتر تولید می کند، به نظر می رسد که در بازهای غیر تکراری تفاوت داشته که آن اختلاف را جبران می کند (جدول 3). این دو نشانگر ریز ماهواره در ارتباط با تمایز بین نمونه های مقاوم و حساس در این پژوهش اطلاعات مفیدی ندادند. نشانگر GWM120 در عین تولید باند در همه نمونه ها در 19 نمونه باند با اندازه یکسان تولید کرد. فرآیند تکثیر در 5 نمونه دیگر دو نوع باند با اندازه های متفاوت بود که اطلاعات مفیدی در مورد مقاومت و حساسیت به دست نیامد. نشانگر GWM219 در همه نمونه ها تولید باند نمود که اندازه آن در تعداد 20 نمونه مساوی بود. باند تولیدی در 4 نمونه دیگر که متفاوت از نمونه های یاد شده بودند اندازه باند نیز یکسان بود که این نمونه­ها در یک گروه مقاوم و یا حساس نبودند. با نشانگر GWM234 در یک نمونه تولید باند نشد و در سایر نمونه ها تولید باند کرد که 16 نمونه دارای باند مشابه که شاهد حساس نیز جزء این گروه است و 7 نمونه نیز دارای باند یکسان و بزرگتر از باند نمونه های قبلی است و شاهد مقاوم نیز در این گروه قرار دارد (شکل 3). نشانگر ریز ماهواره GWM251  نیز فقط در یک نمونه فرآورده در واکنش چند زنجیره ای تولید نکرد. البته این نشانگر از نظر نحوه تمایز نمونه ها مانند نشانگر قبلی است ولی از نظر تعداد بازهای توالی تکرار ساده این نشانگر bp16 کوچکتر از نشانگر قبلی است. نشانگر GWM340 در تعداد 23 نمونه تولید باند کرد. باندهای به دست آمده به دو اندازه مختلف تولید و نمونه ها را تفکیک نمود که 6 نمونه و شاهد مقاوم دارای باند بزرگتر از باند تولید شده 17 نمونه دیگر بود. البته نتایج تجزیه و تحلیل فرآورده حاصل از سه نشانگر ریز ماهواره GWM234، GWM251 و GWM340 که فرآورده­های متفاوت از نظر اندازه داشتند می توانند اطلاعات مفیدی را ارائه دهند. البته برای استفاده از این نشانگرها برای تمایز نمونه های مقاوم و حساس نیاز به آزمایش های بیشتری از نظر ارزیابی فنوتیپی و ژنوتیپی به ویژه تعداد نمونه های زیادتر و نسل های در حال تفرق است.         

استفاده از نشانگر GWM389 در تمام نمونه ها تولید باند کرد، البته این فرآورده­ها در تمام نمونه­ها یکسان و هیچ تفاوتی از نظر اندازه نداشتند. بنابراین، استفاده از این نشانگر اطلاعات مفیدی در تمایز بین نمونه را ارائه نمی دهد. نشانگر ریزماهواره GWM400 برای تمام نمونه ها تولید باند نمود و باندها از نظر اندازه دو نوع بودند و هر 12 نمونه یک نوع باند تولید کردند، ولی در عین حال شاهدهای مقاوم و حساس تفاوتی نشان ندادند.

 

جدول 4-  نتایج ارزیابی مقاومت به فوزاریم سنبله توده های گندم بر اساس تیپ آلودگی و درصد آلودگی سنبله.

ردیف

No.

شماره ثبت شده در بانک ژن

Gene Bank accession number

تیپ آلودگی

Infection type

درصد آلودگی سنبله

spike Infection percent

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Falat

KC2131

KC6158

KC6430

Sumai#3

KC6390

KC6518

KC6570

KC6002

KC6104

KC6143

KC6246

KC6266

KC6267

KC6273

KC6301

KC6303

KC6343

KC6349

KC6351

KC6356

KC6362

KC6667

KC6364

5

1

5

1

1

5

5

4

3

5

3

1

3

3

3

3

3

2

5

2

4

4

1

3

98

4

96

3

2

85

80

54

30

81

27

6

48

39

33

37

40

12

90

20

58

58

5

57

Table 4- The evaluation results of accessions cultivated for resistance to wheat Fusarium head blight on the basis of infected Rachis percent and Infection type in Gharakhil research station, Sari.

 

 

نشانگر GWM408 در 23 نمونه تولید 4 نوع باند با اندازه متفاوت نمود. این نشانگر اگرچه از نظر تنوع، باندهای گوناگون و متمایزی تولید کرد ولی در مورد تمایز نمونه­های حساس و مقاوم در این تحقیق زیاد مفید نبود. استفاده از نشانگر­هایSSR  نشان داد که نمونه های مورد آزمایش دارای تنوع خوبی بوده و منابع ارزشمندی برای استفاده در اصلاح گندم در کشور وجود دارد. طی تحقیقی Roder و همکاران (1998) با استفاده از 230 آغازگر موفق به شناسایی 279 مکان ژنی شدند که از میان 214 جایگاه ریز ماهواره به عنوان نشانگر‌های مفید شناسایی گردیدند.

 

  

 

جدول 5 - سطح زیر منحنی پیشرفت آلودگی گندم­های مورد ارزیابی در مزرعه در سه زمان مختلف 10 (T1) ، 14 (T2) و 18 روز  (T3)پس از افشانه کردن جدایه­های مختلف فوزاریوم.

Number

KC

T1

T2

T3

AUDPC

1

Falat

30

60

95

1900

2

KC2131

3

4

4

65

3

KC6158

39

74

90

1890

4

KC6430

0

2

2

40

5

Sumai#3

0

2

3

60

6

KC6390

30

41

59

1355

7

KC6518

29

45

59

867

8

KC6570

43

65

78

1530

9

KC6002

16

21

39

785

10

KC6104

8

24

37

770

11

KC6143

7

12

20

710

12

KC6246

2

2

3

50

13

KC6266

24

40

59

1530

14

KC6267

12

18

29

620

15

KC6273

6

12

25

460

16

KC6301

13

15

27

560

17

KC6303

13

24

34

767

18

KC6343

8

10

16

250

19

KC6349

44

62

80

1950

20

KC6351

9

51

25

505

21

KC6356

16

28

37

870

22

KC6362

18

31

36

915

23

KC6667

1

0

1

15

24

KC6364

13

21

47

850

 

Table 5- AUPDC of wheat accessions evaluated in the field in 3 periods of 10 (T1), 14 (T2) and 18 (T3) days after spraying of different isolates of Fusarium.

 

 

 

مقایسه سطوح تنوع بین تحقیقات مختلف مشکل است زیرا هم تعداد الل‌های شناسایی شده در هر جایگاه، میزان تنوع ژنتیکی نمونه­ها و هم به تعداد ژنوتیپ های مورد بررسی در تحقیق بستگی دارد. با این حال آغازگر‌های انتخاب شده علاوه بر نشان دادن تنوع آللی در تحقیق Roder و همکاران (1998) در تحقیق با ژنوتیپ های مورد بررسی و تعداد مشابه نشانگر ریز ماهواره می‌توان نتایج تحقیقات مختلف را مورد مقایسه قرار داد  که در این آزمایش نیز نتایج مفیدی از نظر تنوع و وابستگی نشانگر به مقاومت و حساسیت ژنوتیپ­ها به دست آمد.

 

 

 

 

شکل 2 - تجزیه خوشه‌ای برای صفات اندازه‌گیری شده در مزرعه.

Figure 2- Cluster analysis of wheat for different traits evaluated in the field.

 

 


جدول 6- تجزیه واریانس گندم‌های  مورد ارزیابی برای صفات بررسی شده در مزرعه.

منابع تغییرات

(S.O.V)

 

درجه آزادی

Df

میانگین مربعات

(MS)

 

خوشه های آلوده

spikes Infection

آلودگی سنبلچه

Infection Spikelet

آلودگی بذر

Grain

Infection

وزن هزار دانه

1000 kernel weight

ارتفاع بوته

Plant height

وضعیت ریشک

Awn/Awn less 

تراکم خوشه

Spike Density

تعداد روز به خوشه رفتن

Days to heading

تکرار

repeat

2

4.5

0.1

6.7

0.976

4.75

75.4

4.76

4.55

تیمار

treatment

23

2075.5**

1164.5**

276.2**

76.01**

327.36**

17199**

0.035ns

17.2

اشتباه

error

46

3.9

1.6

103

0.361

3.39

3.22

0.276

3.85

کل

total

71

 

 

 

 

 

 

 

 

ns اختلاف غیر معنی دار و ** اختلاف خیلی معنی دار (در سطح 1درصد)  

       Table 6. Analysis of variance evaluated wheat accessions for different traits in the field of Gharakhil station, Sari.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 3- ژل آگارز %2 با استفاده از رنگ آمیزی اتیدیوم بروماید، حاوی باندهای ریز ماهواره حاصل از به کارگیری آغازگر 234GWM در تکثیر PCR با استفاده از DNA نمونه­های گندم مورد ارزیابی بترتیب: 1 (Falat)، 2 (KC2131)،  3(KC6158)، 4 (KC6430)، 5(Sumai3)، 6 (KC6390)، 7(KC6518)، 8 (KC6570)، 9 (KC6002)،10 (KC6104)،11(KC6143)، 12(KC6246)، 13(KC6266)، 14(KC6267)، 15(KC6273)، 16(KC6301)، 17(KC6303)، 18(KC6343)، 19(KC6349)، 20 (KC6351)، 21 (KC6356)، 22 (KC6362)، 23 (KC6667)، 24 (KC6264) .

Figure 3- Agarose Gel 2% Stained in Ethidium Bromide, the produced bands of microsatellites by application of primers GWM234 in PCR using extracted DNA of wheat accessions respectively; 1 (Falat)، 2 (KC2131)،  3(KC6158)، 4 (KC6430)، 5(Sumai3)، 6 (KC6390)، 7(KC6518)، 8(KC6570)، 9(KC6002)،10 (KC6104)،11(KC6143)، 12(KC6246)، 13(KC6266)، 14(KC6264)، 15 (KC6273)، 16(KC6301)، 17(KC6303)، 18(KC6343)، 19(KC6349)، 20(KC6351)، 21 (KC6366)، 22 (KC6362)، 23 (KC6667)، 24 (KC6264).

 .

 

فهرست منابع

  1. Alizadeh A, Saeidi A, Malihipoor A, Safaei N, Seraj  M, Dehghan MA, Hashemi M, and Ebrahimnejad A (1998) National project of Fusarium head blight disease and methods of its’ control in Iran. Agricultural College ofUniversityofTarbiat Moddaressand Seed & Plant Improvement Institute.
  2. Bai GH, Shaner G (1994) Scab of wheat: prospects for control. Plant Disease 78: 760-766.
  3. Buerstmayr H, Lemmens M, Hartl L, Doldi L., Steiner B, Stierschneider M, and  Ruckenbauer P (2002) Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat. I. Resistance to fungal spread (type II resistance). Theoretical and Applied Genetics 104-84-91.
  4. Buerstmayr H, Fedak, G and Ruckenbauer, P (1999a) Back-cross reciprocal monosomic analysis of Fusarium head blight resistance in wheat (Triticum aestivum L.). Theoretical and Applied Genetics 98: 76-85.
  5. Buerstmayr, H, Lemmens, M, Berlakovich, S and Ruckenbauer, P (1999b) Combining ability of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum (W.G.Smith) In the F1 of a seven parent diallel of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica; 110: 199-206.
  6. Cook, RJ (1993) Fusarium foot rot of wheat and its control in thePacific Northwest. Plant Disease; 64: 1061-1066.
  7. Don RH, Cox PT, Wainwright BJ, Mattick JS, (1999) Touchdown PCR to circumvent Spurious Priming during Gene amplification. Nucleic Acid Research. 19: 4008, FAO production year book. (1996) So:235pp.
  8. Foroutan A, Ershad J, Dalili A, Bamdadian T, Gerami Gh (1993) Wheat  head blight epidemic  in Mazandaran. 11th    Plant disease congress of Iran University of Guilan.RashtIran.
  9. Golzar H (1989) Wheat head blight disease Investigation on the Causal agent, methods of infection and contamination via seed. Plant Disease 25: 17-25.
    1. Golzar H, Foroutan A, Ershad J (1998) Investigation on species of Fusarium the Causal agent of wheat head blight and searching for resistance sources for F. graminearum in Gorgan and Mazandaran.The journal of science and research of plant diseases experts society of Iran. Vol. 34. No. 3 & 4.
    2. Ireta J, Gilchrist S, (1994) Wheat special report No. 21b. Fusarium Head Scab of Wheat. CIMMYT,Mexico.
    3. Malihipoor A, Okhovat M, Alizadeh A (2000) Analysis of development of wheat Fusarium head blight disease in the controlled environment using the epidemiologic models. The journal of science and research of plant diseases experts’ society ofIran36 : 1-2. 
    4. Mesterhazy A, (1989) Progress in breeding of wheat and corn genotypes not susceptible to infection by Fusarium. In: J. Chelkowski (ed.), Fusarium–Mycotoxins, Taxonomy, and Pathogenicity, 357-386. Elsevier,Amsterdam.
    5. Morgante M, Olivieri AM, (1993) PCR-amplified microsatellite as markers in plant genetics. The Plant Journal 3: 175-182.
    6. Nelson OE, Tousoun TA, Marasas WFO, (1983) Fusarium species: An Illustrated Manual for identification.PennsylvaniaStateUniversityPress,University Park.
    7. Powell W, Machray GC, Provan JP, (1997) Polymorphism revealed by simple sequence repeats. Reviews:  Trends of plant science: 215-221.
    8. Roeder MS, Korzun V, Wendenhake K, Plaschke J, Tixier MH, Leroy P, Ganal MW, (1998) A microsatellite map of wheat. Genetics; 149:2007-2023.
    9. Saghai maroof MA, Biyashevyang GP, Zhang Q, Allard RW, (1994) Extraordinarily polymorphic microsatellite DNA in barely: Species diversity, chromosomal location, population dynamics. The Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 91:5466-4470.
    10. Salunkhe DK, Kadam SS, Ausin A, (1985) Quality of wheat and wheat products. Metropolition Book Co.,New Delhi. 366.pp.
    11. Sant VJ, Patanakar AG, Sarode ND, Ranjekar PK, Gupta VS, (1999) Potential of DNA markers. Theor. Appl. Genet. 98: 1217-1225.
    12. Snijders CHA, (1990a) Genetic variation for resistance to Fusarium head blight in bread wheat. Euphytica; 50:171-179.
    13. Totiaei A (2003) Evaluation of wheat landraces of National Plant Gene Bank ofIranto Fusarium head blight. National Plant Gene Bank ofIran, Seed and Plant Improvement Institute,KarajIran.
    14. Wegener M (1992) Optimierung Von Saatgutpillirungen mit mikrobiellen antagonisten zur biologischen Bekampfung von Fusarium culmorum (W.G.SM.) Sacc. In Weizen. Diplomarbeit, Universtot Gottingen.
    15. Wilcoxon RD, Busch RH, Ozmon EA, (1992) Fusarium head blight resistance in spring wheat cultivars. Plant Disease 76: 658-661.

 

 

Field and Molecular Evaluation of Resistance of Iranian Bread Wheats to Fusarium Head Blight

 

Niaz Ali Sepahvand*1, Farzad Heidari2, Abdolhosein Totiaei3, Mitra Seraj3 and Javad Mozafari1

1 Academic members of Seed &Plant Improvement Institute

2 Previous M.Sc. Student of Islamic Azad University Campus of Karaj

3 Previous Academic members of Seed &Plant Improvement Institute

 

Abstract

Fusarium Head Blight is a critical wheat disease in Iran, particularly in the provinces of; Mazandaran, Golestan, Ardabil (Moghan) and Fars. The main casual agent of this disease is the fungus Fusarium graminearum. Primary evaluation of 3350 bread wheat accessions of National Plant Gene Bank of Iran to FHB, revealed that some of them were resistant. Twenty two resistant samples along with 1 resistant check and 1 susceptible check derived from primary selection were evaluated using RCBD with 3 replications surrounded by the spreader in Gharakhil Research Station, Sari in autumn 2002. Five severe casual isolates of Fusarium were used for the resistance evaluation. Five times of spray inoculation were applied on the samples just before sunset, in which the concentration of inocula was 3×104 macro conidia/ml. The main agronomic traits were evaluated. The plant pathogen interaction characters, disease index, disease incidence and Fusarium damaged kernels were evaluated three times 10, 14 and 18 days after inoculation. Disease intensity area under the disease progress curve (AUDPC) was also calculated. The results revealed that several samples were resistant to disease compared to resistant check. Cluster analysis showed that the resistant accessions were grouped in the same cluster with the resistant check, Sumai#3. For achievement of markers linked to resistance, ten SSR primer pairs were applied. The samples produced different band patterns; however the primers GWM234, GWM251 and GWM340 were informative. They may be able to discriminate resistant samples through optimizing lab conditions and further trials. 

 

Key words: Fusarium Head Blight, Iranian Wheats, Resistant Wheat to Fusarium, SSR Marker.



*  نویسنده مسئول: نیاز علی سپهوند                           تلفن:2704531-0261            niazsepahvand@gmail.com  Email:

[1] Fusarium Head Blight 

[2] Scab, White head, Pink scab, Head Scab, Wheat scab  

[3] Simple Sequence Repeats (Microsatellite)

[4] - Informative markers

[5] Disease Index

[6] Touch down

 

[7]- Unweighted Pair Group Method Arithmetic Average

[8] - Cofenetic Value

* Corresponding author: N. A. Sepahvand                                      Email:  niazsepahvand@gmail.com

  1.  

    1. Alizadeh A, Saeidi A, Malihipoor A, Safaei N, Seraj  M, Dehghan MA, Hashemi M, and Ebrahimnejad A (1998) National project of Fusarium head blight disease and methods of its’ control in Iran. Agricultural College ofUniversityofTarbiat Moddaressand Seed & Plant Improvement Institute.
    2. Bai GH, Shaner G (1994) Scab of wheat: prospects for control. Plant Disease 78: 760-766.
    3. Buerstmayr H, Lemmens M, Hartl L, Doldi L., Steiner B, Stierschneider M, and  Ruckenbauer P (2002) Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat. I. Resistance to fungal spread (type II resistance). Theoretical and Applied Genetics 104-84-91.
    4. Buerstmayr H, Fedak, G and Ruckenbauer, P (1999a) Back-cross reciprocal monosomic analysis of Fusarium head blight resistance in wheat (Triticum aestivum L.). Theoretical and Applied Genetics 98: 76-85.
    5. Buerstmayr, H, Lemmens, M, Berlakovich, S and Ruckenbauer, P (1999b) Combining ability of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum (W.G.Smith) In the F1 of a seven parent diallel of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica; 110: 199-206.
    6. Cook, RJ (1993) Fusarium foot rot of wheat and its control in thePacific Northwest. Plant Disease; 64: 1061-1066.
    7. Don RH, Cox PT, Wainwright BJ, Mattick JS, (1999) Touchdown PCR to circumvent Spurious Priming during Gene amplification. Nucleic Acid Research. 19: 4008, FAO production year book. (1996) So:235pp.
    8. Foroutan A, Ershad J, Dalili A, Bamdadian T, Gerami Gh (1993) Wheat  head blight epidemic  in Mazandaran. 11th    Plant disease congress of Iran University of Guilan.RashtIran.
    9. Golzar H (1989) Wheat head blight disease Investigation on the Causal agent, methods of infection and contamination via seed. Plant Disease 25: 17-25.
      1. Golzar H, Foroutan A, Ershad J (1998) Investigation on species of Fusarium the Causal agent of wheat head blight and searching for resistance sources for F. graminearum in Gorgan and Mazandaran.The journal of science and research of plant diseases experts society of Iran. Vol. 34. No. 3 & 4.
      2. Ireta J, Gilchrist S, (1994) Wheat special report No. 21b. Fusarium Head Scab of Wheat. CIMMYT,Mexico.
      3. Malihipoor A, Okhovat M, Alizadeh A (2000) Analysis of development of wheat Fusarium head blight disease in the controlled environment using the epidemiologic models. The journal of science and research of plant diseases experts’ society ofIran36 : 1-2. 
      4. Mesterhazy A, (1989) Progress in breeding of wheat and corn genotypes not susceptible to infection by Fusarium. In: J. Chelkowski (ed.), Fusarium–Mycotoxins, Taxonomy, and Pathogenicity, 357-386. Elsevier,Amsterdam.
      5. Morgante M, Olivieri AM, (1993) PCR-amplified microsatellite as markers in plant genetics. The Plant Journal 3: 175-182.
      6. Nelson OE, Tousoun TA, Marasas WFO, (1983) Fusarium species: An Illustrated Manual for identification.PennsylvaniaStateUniversityPress,University Park.
      7. Powell W, Machray GC, Provan JP, (1997) Polymorphism revealed by simple sequence repeats. Reviews:  Trends of plant science: 215-221.
      8. Roeder MS, Korzun V, Wendenhake K, Plaschke J, Tixier MH, Leroy P, Ganal MW, (1998) A microsatellite map of wheat. Genetics; 149:2007-2023.
      9. Saghai maroof MA, Biyashevyang GP, Zhang Q, Allard RW, (1994) Extraordinarily polymorphic microsatellite DNA in barely: Species diversity, chromosomal location, population dynamics. The Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 91:5466-4470.
      10. Salunkhe DK, Kadam SS, Ausin A, (1985) Quality of wheat and wheat products. Metropolition Book Co.,New Delhi. 366.pp.
      11. Sant VJ, Patanakar AG, Sarode ND, Ranjekar PK, Gupta VS, (1999) Potential of DNA markers. Theor. Appl. Genet. 98: 1217-1225.
      12. Snijders CHA, (1990a) Genetic variation for resistance to Fusarium head blight in bread wheat. Euphytica; 50:171-179.
      13. Totiaei A (2003) Evaluation of wheat landraces of National Plant Gene Bank ofIranto Fusarium head blight. National Plant Gene Bank ofIran, Seed and Plant Improvement Institute,KarajIran.
      14. Wegener M (1992) Optimierung Von Saatgutpillirungen mit mikrobiellen antagonisten zur biologischen Bekampfung von Fusarium culmorum (W.G.SM.) Sacc. In Weizen. Diplomarbeit, Universtot Gottingen.
      15. Wilcoxon RD, Busch RH, Ozmon EA, (1992) Fusarium head blight resistance in spring wheat cultivars. Plant Disease 76: 658-661.