ردیابی ژن‌های Rdg1a و mlo در جو برای مقاومت به بیماری‌های لکه قهوه‌ای نواری و سفیدک پودری

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 4، دوره 34، شماره 2 - شماره پیاپی 48، تیر 1399، صفحه 183-194   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.v34i2.80752

نویسندگان

محبوبه خلیلی¹؛ امین میرشمسی کاخکی^{* 1}؛ رضا اقنوم²؛ علیرضا سیفی¹

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی

چکیده

بیماری­های سفیدک پودری  (Blumeria graminis f.sp. hordei)و لکه قهوه­ای نواری  (Pyrenophora graminea)از جمله بیماری‌های مهم قارچی جو در ایران می­باشند و شناسایی ارقام مقاوم یکی از اقتصادی­ترین و کارآمدترین روش­­ها برای کنترل این بیماری­ها می­باشد. این تحقیق، با هدف ردیابی الل­های مقاومت Rdg1a و mlo-11 در جمعیت F2 حاصل از تلاقی والد مقاوم RIL-27 با رقم حساس یوسف انجام شد. ابتدا ارزیابی ژنوتیپی با استفاده از نشانگر HVCSG برای الل مقاومت Rdg1a انجام گردید و به ترتیب در نمونه­های مقاوم و حساس قطعاتی به اندازه‌ی 705 و 480 جفت باز تکثیر شدند همچنین جهت بررسی الل مقاومت mlo از نشانگر­های mlo-6 و mlo-10 استفاده شد این نشانگرها قطعاتی به اندازه­ی440 جفت باز از ژن mlo (الل مقاومت) و380 جفت باز از ژن MLO (الل حساسیت) را تکثیر کردند. نتیجه­ی واکنش والدین و جمعیت F2 در برابر آلودگی به بیمارگر لکه قهوه­ای نواری نشان داد که شدت بیماری در نمونه­های مقاوم دارای الل مقاومت Rdg1a خیلی پایین است. در بررسی واکنش این نمونه­ها به بیمارگر سفیدک پودری جو،  لاین L94 به دلیل حضور الل مقاومت mlo-11فاقد علایم بیماری بود که احتمالاً ناشی از تأثیر این الل در ایجاد مقاومت است. به طور کلی نتایج حاصل از ارزیابی ژنوتیپی به پتانسیل نشانگر­های mlo-6 و mlo-10 برای شناسایی الل مقاومت mlo-11 در لاین های انتخابی اشاره می­کند. نشانگر HVCSG از کارایی پایینی برخوردار بود که لازم است با طراحی نشانگر مولکولی مناسب ژنوتیپ­های مقاوم را شناسایی کرد.

کلیدواژه‌ها

سفیدک پودری؛ گزینش به کمک نشانگر؛ لکه‌ قهوه‌ای نواری

مراجع

1- Arru L., Niks R., Lindhout P., Vale G., Francia E., and Pecchioni N. 2002. Genomic regions determining resistance to leaf stripe (Pyrenophora graminea) in barley. Genome 45(3): 460-466.

2- Aghnoum, R., Marcel, T. C., Johrde, A., Pecchioni, N., Schweizer, P., and Niks, R. E. 2010. Basal host resistance of barley to powdery mildew: connecting quantitative trait loci and candidate genes. Molecular Plant-Microbe Interactions 23(1): 91-102.‏

3- Aghnoum R., and Niks R.E. 2011. Transgressive segregation for very low and high levels of basal resistance to powdery mildew in barley. Journal of plant physiology, 168(1), 45-50.‏

4- Biselli C., Urso S., Bernardo L., Tondelli A., Tacconi G., Martino V., Grando S., and Valè G. 2010. Identification and mapping of the leaf stripe resistance gene Rdg1a in Hordeum spontaneum. Theoretical and Applied Genetics 120(6): 1207-1218.

5- Bulgarelli D., Biselli C., Collins N.C., Consonni G., Stanca A.M., Schulze-Lefert P., and Valè G. 2010. The CC-NB-LRR-type Rdg2a resistance gene confers immunity to the seed-borne barley leaf stripe pathogen in the absence of hypersensitive cell death. PLoS One 5(9): e12599.

6- Baker S., Newton A., and Gurr S. 2000. Cellular characteristics of temporary partial breakdown of mlo-resistance in barley to powdery mildew. Physiological and Molecular Plant Pathology 56(1): 1-11.

7- Czembor J.H. 2000. Resistance to powdery mildew in populations of barley landraces from Morocco. Genetic Resources and Crop Evolution 47(4): 439-449.

8- Castro A.J., Chen X., Hayes P.M., and Johnston M. 2003. Pyramiding quantitative trait locus (QTL) alleles determining resistance to barley stripe rust. Crop Science 43(2): 651-659.

9- Chen A., Brûle-Babel A., Baumann U., and Collins N.C. 2009. Structure–function analysis of the barley genome: the gene-rich region of chromosome 2HL. Functional & Integrative Genomics 9(1), 67-79.‏

10- Doyle J.J., and Dickson E.E. 1987. Preservation of plant samples for DNA restriction endonuclease analysis. Taxon 715-722.‏

11- Dreiseitl A., and Bockelman H.E. 2003. Sources of powdery mildew resistance in a wild barley collection. Genetic Resources and Crop Evolution 50(4): 345-350.‏

12- Dreiseitl A., Dinoor A., and Kosman E. 2006. Virulence and diversity of Blumeria graminis f. sp. hordei in Israel and in the Czech Republic. Plant Disease 90(8): 1031-1038.

13- Francia E., Tacconi G., Crosatti C., Barabaschi D., Bulgarelli D., Dall’Aglio E., and Valè G. 2005. Marker assisted selection in crop plants. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 82(3): 317-342.

14- Giese H., Holm-Jensen A., Jensen H., and Jensen J. 1993. Localization of the Laevigatum powdery mildew resistance gene to barley chromosome 2 by the use of RFLP markers. Theoretical and Applied Genetics 85(6-7): 897-900.

15- Jefferies S., King B., Barr A., Warner P., Logue S., and Langridge P. 2003. "Marker‐assisted backcross introgression of the Yd2 gene conferring resistance to barley yellow dwarf virus in barley." Plant Breeding 122(1): 52-56.

16- Jørgensen J.H. 1992. Discovery, characterization and exploitation of Mlo powdery mildew resistance in barley. Breeding for disease resistance, Springer 152-141.

17- Jørgensen J.H., and Wolfe M. 1994. Genetics of powdery mildew resistance in barley. Critical Reviews in Plant Sciences 13(1): 97-119.

18- Joshi R.K., and Nayak S. 2010. Gene pyramiding-A broad spectrum technique for developing durable stress resistance in crops. Biotechnology and Molecular Biology Reviews 5(3): 51-60.

19- Kang W.H., Hoang N.H., Yang H.B., Kwon J.K., Jo S.H., Seo J.K., and Kang B.C. 2010. Molecular mapping and characterization of a single dominant gene controlling CMV resistance in peppers (Capsicum annuum L.). Theoretical and Applied Genetics 120(8): 1587-1596.

20- 1- Kiesling R. 1985. The diseases of barley. Barley: 269-312.

21- Pecchioni, N., Faccioli, P., Toubia-Rahme, H., Valè, G. and Terzi, V. 1996. Quantitative resistance to barley leaf stripe (Pyrenophora graminea) is dominated by one major locus. Theoretical and applied genetics 93(1-2): 97-101.

22- Qi X., Stam P., & Lindhout P. 1998. Use of locus-specific AFLP markers to construct a high-density molecular map in barley. Theoretical and Applied Genetics 96(3-4): 376-384.‏

23- Riedel C., Habeku B.A., Schliephake E., Niks R., Broer I., and Ordon F. 2011. Pyramiding of Ryd2 and Ryd3 conferring tolerance to a German isolate of Barley yellow dwarf virus-PAV (BYDV-PAV-ASL-1) leads to quantitative resistance against this isolate. Theoretical and Applied Genetics 123(1): 69.

24- Reinstädler A., Müller J., Czembor J.H., Piffanelli P., and Panstruga R. 2010. Novel induced mlo mutant alleles in combination with site-directed mutagenesis reveal functionally important domains in the heptahelical barley Mlo protein. BMC Plant Biology 10(1): 31.‏

25- Sharma T. 2003. "Molecular diagnosis and application of DNA markers in the management of fungal and bacterial plant diseases." Indian journal of Biotechnology 2(1): 99-109.

26- Shtaya M., Marcel T., Sillero J., Niks R., and Rubiales D. 2006. Identification of QTLs for powdery mildew and scald resistance in barley. Euphytica 151(3): 421-429.

27- Stein N., Prasad M., Scholz U., Thiel T., Zhang H., Wolf M., and Graner A. 2007. A 1,000-loci transcript map of the barley genome: new anchoring points for integrative grass genomics. Theoretical and Applied Genetics, 114(5), 823-839.‏

28- Scholz M., Ruge-Wehling B., HabekuB A., Schrader O., Pendinen G., Fischer K., and Wehling P. 2009. Ryd4Hb: a novel resistance gene introgressed from Hordeumbulbosum into barley and conferring complete and dominant resistance to the barley yellow dwarf virus. Theoretical and Applied Genetics 119(5): 837-849.

29- Sedlacek T., Marik P., and ChrPova J. 2010. Development of CAPS marker for identification of rym4 and rym5 alleles conferring resistance to the barley yellow mosaic virus complex in barley. Czech J Genet Plant Breed 46(4): 159-63.

30- Sedlaček T., and Stemberkova L. 2010. Development of a molecular marker for simultaneous selection of Rph7 gene and effective Mla alleles in barley. Cereal Research Communications 38(2): 175-183.

31- Thomsen S., Jensen H., Jensen J., Skou J., and Jorgensen J.H. 1997. Localization of a resistance gene and identification of sources of resistance to barley leaf stripe. Plant Breeding 116(5): 455-459.

32- Werner K., Friedt W., and Ordon F. 2005. Strategies for pyramiding resistance genes against the barley yellow mosaic virus complex (BaMMV, BaYMV, BaYMV-2). Molecular Breeding 16(1): 45-55.

33- Xintian Ge Deng W., Lee Z.Z., Lopez-Ruiz F.J., Schweizer P., and Ellwood S.R. 2016. Tempered mlo broad-spectrum resistance to barley powdery mildew in an Ethiopian landrace. Scientific Reports 6: 29558.