بررسی ویژگی‌های ژرم پلاسم گندم دیم جهت مقاومت به بیماری زنگ زرد در اردبیل

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 3، دوره 35، شماره 2 - شماره پیاپی 52، تیر 1400، صفحه 169-183   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2021.32761.0

نویسندگان

صفرعلی صفوی^{* 1}؛ فرزاد افشاری²؛ مقصود حسنپور حسنی³

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

²استاد پژوهش، بخش تحقیقات غلات، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

³مربی، بخش تحقیقات غلات، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مراغه، ایران

چکیده

زنگ زرد با عامل P. striiformis f. sp. tritici یکی از مهم­ترین بیماری­های برگی گندم است که کاهش عملکرد قابل توجهی را در نواحی گندم خیز سراسر جهان موجب می­شود. در ایران نیز در سال­های همه­گیری، بیماری زنگ زرد یکی از عوامل مهم کاهش عملکرد گندم به شمار می­رود. مطالعه حاضر به منظور تعیین منابع مقاومت ژنتیکی نسبت به زنگ زرد انجام شده است، تا برنامه به­نژادی برای آزادسازی رقم با موفقیت بیشتری انجام شود. ژرم پلاسم گندم دیم شامل 191 لاین پیشرفته و امیدبخش (شامل گندم نان زمستانه، بهاره و گندم دوروم) تحت شرایط مزرعه­ای در ایستگاه تحقیقات کشاورزی آلاروق اردبیل طی سال زراعی 1394-95 ارزیابی شدند. در ارزیابی­های مزرعه­ای برای مقایسه لاین­ها از مقادیر نسبی سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری (rAUDPC) استفاده شد. همان تعداد ژرم پلاسم، در مرحله گیاهچه­ای نیز برای پاتوتیپ­های­6E158A⁺  و 6E150A⁺, Yr27 در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار گرفتند. هر دو تیپ مقاومت مرحله گیاهچه و گیاه بالغ در بین لاین­های مورد بررسی شناسائی شدند. واکنش گیاهچه­ای نشان داد که تعداد 34 لاین (18­%) دارای مقاومت گیاهچه­ای نسبت به هر دو پاتوتیپ و با احتمال وجود ژن­/ژن­های مقاومت Yr3v، Yr3a،Yr4a ، Yr4، Yr5، Yr10، Yr15، Yr16، YrCV و YrSD ­می­باشند. تعداد 23 ژنوتیپ در مرحله گیاهچه­ای در برابر حداقل یک پاتوتیپ حساس بوده و در مرحله گیاه بالغ واکنش مقاومت با مقادیر پایین rAUDPC (0-10) نشان دادند و به عنوان ارقام دارای مقاومت گیاه بالغ (APR) انتخاب شدند. همچنین تعداد 27 ژنوتیپ در مرحله گیاه بالغ مقادیر متوسط rAUDPC (11-30) و در مرحله گیاهچه­ای در برابر حداقل یک پاتوتیپ حساس بودند و به عنوان گروه دارای مقاومت تدریجی (SR) انتخاب شدند. بقیه ژنوتیپ­ها دارای مقادیر بالای rAUDPC و یا بدون مقاومت گیاهچه­ای بودند. منابع ژنتیکی امیدبخش برای تجمیع هر دو تیپ مقاومت جهت دستیابی به مقاومت پایدار و کنترل پایدار علیه زنگ زرد در ایران استفاده خواهند شد.

کلیدواژه‌ها

گندم دیم؛ زنگ نواری؛ مقاومت گیاهچه‌ای؛ مقاومت پایدار؛ rAUDPC

مراجع

• Afshari F. 2008. Prevalent pathotypes of Puccinia striiformis sp. tritici in Iran. Journal of Agricultural Science and Technology 10: 67-78.
• Afzal S.N., Haque M.I., Ahmedani M.S., Munir M., Firdous S.A., Rauf A., Ahmad I., Rattu A.R., and Fayaz M. 2009. Resistance potential of wheat germplasm (Triticum aestivum ) against stripe rust disease under rain fed climate of Pakistan. Pakistan Journal of Botany 41(3): 1463-1475.
• Ahmed S., Bux H., Rasheed A., Gul Kazi A., Rauf A., Mahmood T., and Mujeeb Kazi A. 2014. Stripe rust resistance in Triticum durum- monococcum and T. durum- T. urartu amphiploids. Australasian Plant Pathology 43: 109-113.
• Ali S., Shah S.A., and Ibrahim M. 2007. Assessment of wheat breeding lines for slow yellow rusting (Puccinia striiformis tritici). Pakistan Journal of Biological Sciences 19: 3440-3444.
• Alo F., Al-Saaid W., Baum M., Alatwani H., and Amri A. 2018. Slow rusting of bread wheat landraces to Puccinia striiformis sp. tritici under artificial field inoculation. Arab Journal of Plant Protection 36(2): 164-175
• Boyd L.A. 2005. Centenary review: Can Robigus defeat an old enemy? – Yellow rust of wheat. Journal of Agricultural Sciences 143: 1–11.
• Bux H., Ashraf M., Chen X.M., and Mumtaz A.S. 2011. Effective genes for resistance to stripe rust and virulence of Puccinia striiformis sp. tritici in Pakistan. African Journal of Biotechnology 10(28): 5489-5495.
• Bux , Ashraf M., Hussain F., Rattu A.U., and Fayyaz M. 2012. Characterization of wheat germplasm for stripe rust (Puccini striiformis f. sp. tritici) resistance. Australian Jurnal of Crop Science 6(1): 116-120.
• Chakravarty B. 2011. Trends in Mushroom cultivation and breeding. Australian Journal of Agricultural Engineering 2(4):102-109.
• Chen X.M. 2005. Epidemiology and control of stripe rust on wheat [Puccinia striiformis sp. tritici] on wheat. Canadian Journal of Plant Pathology 27: 314-337.
• Chen X.M. 2007. Challenges and solutions for stripe rust control in the United States. Australian Journal of Agricultural Research 58: 648–655.
• Dadrezaie S. T., Lababidi S., Nazari K., Mohammadi E., Afshari F., Alo F., Shams-Bakhsh M., and Safaei N. 2013. Molecular genetic diversity in Iranian populations of Puccinia triticina, the causal agent of wheat leaf rust. American Journal of Plant Science 4: 1375-1386.
• Flor H.H. 1942. Inheritance of pathogenicity in Melampsora lini. Phytopathology 32: 653–669.
• Hei N., Shimelis H.A., Laing M., and Admassu B. 2015. Assessment of Ethiopian wheat lines for slow rusting resistance to stem rust of wheat caused by Puccinia graminis sp. tritici. Journal of Phytopathology 163: 353-363.
• Herrera-Foessel S., AHerrera-Foessel S.A., Lagudah E. S., Huerta-Espino J., Hayden M.J., Bariana H. S., Singh D., and Singh R.P. New slow-rusting leaf rust and stripe rust resistance genes Lr67 and Yr46 in wheat are pleiotropic or closely linked. Theoretical and Applied Genetics 122: 239-49.
• Jin Y., Szaboand L., and Carson M. 2010. Century-old mystery of Puccinia striiformis sp. tritici life history solved with the identification of Berberis as an alternate host. Phytopathology 100: 432-435.
• Kolmer J.A. 2005. Tracking wheat rust on a continental scale. Current Opinion in Plant Biology 8: 441-449.
• Kumar S., Phogat B.S., Vikas V.K., Sharma A.K., Saharan M.S., Singh A.K., et al. 2019. Mining of Indian wheat germplasm collection for adult plant resistance to leaf rust. PLoS One 14(3): e0213468.
• Line R.F. 2002. Stripe rust of wheat and barley in North America: a retrospective historical review. Annual Review of Phytopathology 40: 75–118.
• Line R.F., and Qayoum A. 1992. Virulence, aggressiveness, evolution, and distribution of races of Puccinia striiformis (the cause of stripe rust of wheat) in North America, 1968-87. USDA-ARS, Technical Bulletin 1788: 44 pp.
• Ma H., Singh R.P., and Kazi-Mujeeb A. 1995. Resistance to stripe rust in Triticum turgidum, T. tauschii and their synthetic hexaploids. Euphytica 82: 117–124.
• Milus E.A., and Line R.F. 1986. Gene action for inheritance of durable, high– temperature, adult plant resistances to stripe rust in wheat. Phytopathology 76: 435-441.
• Morgounov A., Tufan H.A., Sharma R., Akin B., Bagci A., Braun H.J., Kaya Y., Keser M., Payne T.S., Sonder K., and McIntosh R. 2012. Global incidence of wheat rusts and powdery mildew during 1969-2010 and durability of resistance of winter wheat variety Bezostaya 1. European Journal of Plant Pathology 132: 323-340.
• Nazari K., Torabi M., Dehghan M.A., Aghnom R., Ahmadian-Moghaddam M.S., and Fallah H. 2000a. Pathogenicity of Puccinia striiformis, and reactions of improved cultivars and advanced lines of wheat to yellow rust in Northern provinces of Iran. Seed and Plant 16: 393-424. (In Persian with English abstract)
• Nazari K., Torabi M., Hasni M.H., Kashani A., Hooshyar R., Mogaddam M.S.A. 2000b. Evaluation of resistance to yellow rust in advanced wheat lines suitable for dryland areas at seedling and adult-plant stages.Seed and Plant 16: 252-262. (In Persian with English abstract)
• Ochoa J., and Parlevliet J.E. 2007. Effect of partial resistance to barley leaf rust, Puccinia hordei, on the yield three barley cultivars. Euphytica 153: 309-312.
• Omrani A., Khodarahmi M., and Afshari F. 2013. Genetics study of resistance to yellow rust in CIMMYT origin wheat advanced lines at seedling and adult plant stages. Archives of Phytopathology and Plant Protection 46: 2341-2355.
• Peterson R.F., Campbell A.B., and Hannah A.E. 1948. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. Canadian Journal of Research 26: 496-500.
• Pritchard D.J., Hollington P.A., Davies W.P., Gorham J., Díaz De León J.L. and Mujeeb-Kazi A. 2001. Synthetic hexaploids wheats (2n = 6x = 42, AABBDD) and their salt tolerance potential. Annual Wheat Newsletters 47: 103–104.
• Randhawa H., Puchalski B.J., Frick M., Goyal A., Despins T., Graf R.J., Laroche A., and Gaudet D.A. 2012. Stripe rust resistance among western Canadian spring wheat and triticale varieties. Canadian Journal of Plant Science 92(4):713-722.
• Reynolds M.P., Skovmand B., Trethowan R., and Pfeiffer W. 1999. Evaluating a conceptual model for drought tolerance. In: Ribaut, J.M. (Ed.), Using Molecular Markers to Improve Drought tolerance. CIMMYT, Mexico, D.F.
• Roelfs A.P., Singh R.P., and Saari E.E. 1992. Rust diseases of wheat: Concepts and Methods of Diseases Management. Mexico, D.F.CIMMYT.81.pp.
• Safavi S.A. 2015. Effects of yellow rust on yield of race-specific and slow rusting resistant wheat genotypes. Journal of Crop Protection 4: 395-408.
• Safavi S.A. 2018. Response of thirty barley cultivars to yellow rust and barley pathotypes in seedling and adult stages. Journal of Plant Protection 32(1):71-82. (In Persian with English abstract)
• Safavi S.A. 2019. Effectiveness of resistance genes to stripe rust and virulence of Puccinia striiformis sp. tritici during two years monitoring in Ardabil. Applied Researches in Plant Protection 8(3): 95-107. (In Persian with English abstract)
• Safavi S.A., and Afshari F. 2017. A seven-year assessment of resistance durability to yellow rust in some wheat cultivars in Ardabil province, Iran. Journal of Crop Protection 6: 409-421.
• Safavi S.A., Afshari F., and Yazdansepas A. 2013. Effective and ineffective resistance genes to wheat yellow rust during six years monitoring in Ardabil. Archives of Phytopathology and Plant Protection 46: 774-780.
• Safavi S.A., and Afshari F. 2012. Quantitative resistance of some Elite wheat lines to Puccinia striiformis sp. tritici, Archives of Phytopathology and Plant Protection 45: 740-749.
• Sandoval-Islas J.S., Broers L.H.M., Mora-Aguilera G., Parlevliet J.E., Osada K.S. and Vivar H.E. 2007. Quatitative resistance and its components in 16 barley cultivars to yellow rust, Puccinia striiformis sp. hordei. Euphytica 153: 295-308.
• Shah S.J.A., Hussain S., Ahmad M., Farhatullah M., and Ibrahim M. 2014. Characterization of Slow Rusting Resistance against Puccinia striiformis f. sp. tritici in Candidate and Released Bread Wheat Cultivars of Pakistan. Journal of Plant Pathology and Microbiology 5: 223.
• Shah S.J.A., Imtiaz M., and Hussain S. 2010. Phenotypic and Molecular Characterization of Wheat for Slow Rusting Resistance against Puccinia striiformis f. sp. tritici. Journal of Phytopathology 158: 393-402.
• Singh R.P. 1992. Association between gene Lr34 for leaf rust resistance and leaf tip necrosis in wheat. Crop Science 32: 874-878.
• Singh R.P., Huerta-Espino J., Bhavani S., Herrera-Foessel S.A., Singh D., Singh P.K., Velu G., Mason R.E., Jin Y., Njau P., and  Crossa J. 2011. Race non-specific resistance to rust diseases in CIMMYT spring wheats. Euphytica 179: 175–186.
• Singh R.P., Hodson D.P., Jin Y., Lagudah E. S., Ayliffe M.A., Bhavani S., Rouse M. N., Pretorius Z. A., Szabo L.J., Huerta-Espino J., Basnet B.R., Lan C., and Hovmøller M.S. 2015. Emergence and spread of new races of wheat stem rust fungus: Continued threat to food security and prospects of genetic control. Phytopathology 105: 872-84.
• Singh R.P., Huerta-Espino J., and William H.M. 2005. Genetics and breeding for durable resistance to leaf and stripe rusts in wheat. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 29: 121-127.
• Singh R.P., Nelson J.C., and Sorrells M.E. 2000. Mapping Yr28 and other genes for resistance to stripe rust in wheat. Crop Sciences 40: 1148–1155.
• Singh R.P., William H.M., Huerta-Espino J., and Rosewarne G. 2004. Wheat Rust in Asia: Meeting the challenges with old and new technologies. In: New directions for a diverse planet. Proceedings of the 4^th International Crop Science Congress, Brisbane, Australia.
• StakmanC., StewartD.M., and LoegeringW.Q. 1962.Identification of physiologic races of Puccinia graminis var. tritici. Washington, D.C., United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service 1-53.
• Tariq-Khan M., and Irfan Ul-Haque M. 2011. Elite-II synthetic hexaploid wheats as a potential source of resistance against yellow rust. Archives of Phytopathology and Plant Protection 44: 1165-1170.
• Torabi M., Mardoukhi V., Nazari K., Afshari F., Forootan A.R., Ramai M.A., Golzar H., and Kashani A.S. 1995. Effectiveness of wheat yellow rust resistance genes in different parts of Iran. Cereal Rusts and Powdery Mildews Bulletin 23: 9-12.
• Wellings C.R. 2011. Global status of stripe rust: a review of historical and current threats. Euphytica 179: 129-141.
• Zahravi M., Afshari F., and Ebrahimnejad S. 2019. Study of genetic diversity of resistance to yellow rust in bread wheat germplasm. Modern Genetics Journal 14(3): 263-274.
• Zeng Q.D., Han D.J., Wang Q.L., Yuan F.P., Wu J.H., Zhang L., Wang, X.J., Huang, L.L., Chen X.M. and Kang Z.S. Stripe rust resistance and genes in Chinese wheat cultivars and breeding lines. Euphytica 196: 271-284.
• Ziyaev Z.M., Sharma R.C., Nazari K., Morgounov A.I., Amanov A.A., Ziyadullaev Z.F., Khalikulov Z.I., and Alikulov S.M. 2011. Improving wheat stripe rust resistance in Central Asia and the Caucasus. Euphytica 179(1): 197-207.