برهمكنش هاي مولكولي فاكتورهاي مرتبط با بيماري زايي و حساسيت در پاتوسيستم قارچ Parastagonospora nodorum و گندم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

بيماري شناسي گياهي

دكتري

قارچParastagonospora nodorum عامل بيماري سوختگي خوشه گندم (SNB) به عنوان يكي از مهم¬ترين عوامل بيماري¬زاي گندم، در بسياري از مناطق جهان شايع است. اين قارچ به دليل توليد انواع مختلفي از افكتورهاي نكروتروفيك با محصول حاصل از بيان ژن¬هاي حساسيت در گياه (SnnN) برهمكنش نشان مي¬دهند، به عنوان مدلي براي مطالعه نحوه بيماري¬زايي بيمارگرهاي قارچي نكروتروف در نظر گرفته مي¬شود. ايران با توجه به قرارگيري در محل خاستگاه گندم (هلال حاصلخيز)، مي¬تواند به عنوان يكي از مراكز پيدايش اين قارچ در نظر گرفته شود. با اين وجود، اطلاعات چنداني در زمينه برهمكنش¬هاي فنوتيپي و مولكولي قارچ P. nodorum و گندم در ايران در دست نيست. استفاده از روش¬هاي نوآورانه براي محافظت از گندم عليه بيمارگرها مستلزم فهم روابط بيمارگر- ميزبان است. فاكتورهاي نسخه¬برداري (TF) از مهم¬ترين عوامل تنظيم بيان ژن¬ها مي¬باشند. با وجود پيش¬بيني حضور تعداد قابل توجهي از ژن¬هاي TF در ژنوم قارچ P. nodorum، اطلاعات محدودي در زمينه نحوه عملكرد آن¬ها در قارچ P. nodorum در دسترس است. هدف از اين تحقيق، تعيين الگوي بيماري¬زايي جدايه¬هاي قارچ P. nodorum روي طيف وسيعي از ارقام گندم و سنجش فراواني ژن¬هاي افكتور نكروتروفيك SnToxA، SnTox1، SnTox3 و SnTox5 در اين جدايه¬ها و ژن¬هاي حساسيت Tsn1، Snn1 و Snn3 در ژرم¬پلاسم¬هاي گندم و همچنين بررسي الگوي بيان و نحوه عملكرد 10 ژن فاكتور نسخه¬برداري در قارچ P. nodorum بود. بدين منظور، آزمون بيماري¬زايي 32 جدايه¬ مختلف قارچ P. nodorum جمع¬آوري شده از استان¬هاي فارس، كهگيلويه و بويراحمد، خوزستان و گلستان به همراه جدايه مرجع SN15 روي 40 رقم گندم از جمله 19 رقم ايراني تازه معرفي شده، 16 رقم خارجي و پنج رقم افتراقي در قالب آزمايش فاكتوريل در طرح بلوك كامل تصادفي انجام گرفت و سپس ميزان واكنش ارقام به جدايه¬هاي قارچي با استفاده از مقياس كمي درصد آلودگي سطح برگ¬ها ثبت شد. به منظور رديابي ژن¬هاي كدكننده افكتورهاي نكروتروفيك و ژن¬هاي حساسيت، از آغازگرهاي اختصاصي در واكنش Multiplex-PCR استفاده شد. بر اساس نتايج، اختلاف معني¬داري بين جدايه¬هاي قارچ P. nodorum از نظر شدت بيماري¬زايي ديده شد. ارقام گندم بر اساس شدت واكنش به بيماري SNB در شش دسته بسيار مقاوم، مقاوم، نسبتاً مقاوم، نسبتاً حساس، حساس و بسيار حساس طبقه¬بندي شدند. ارتباط معني¬داري بين شدت بيماري و ميزان فراواني ژن¬هاي حساسيت وجود داشت. ارقام داراي هر سه ژن حساسيت Tsn1، Snn1 و Snn3 به لحاظ واكنش به بيماري SNB در دسته¬هاي نسبتاً حساس، حساس و بسيار حساس طبقه¬بندي شدند. ژن حساسيت Tsn1 در % 70 ارقام بسيار حساس رديابي شد و در ارقام مقاوم وجود نداشت. همچنين، مايه¬زني افكتور نكروتروفيك SnToxA به گندم، تنها باعث بروز نكروز در ارقام واجد ژن حساسيت Tsn1 شد. به منظور بررسي الگوي بيان و نحوه عملكرد ژن¬هاي TF، ده ژن TF شامل چهار ژن داراي شباهت با ژن¬هاي TF شناخته شده در ساير قارچ¬ها و شش ژن قرار گرفته در خوشه بيوسنتز متابوليت¬هاي ثانويه در قارچ P.nodorum، انتخاب و الگوي بيان آن¬ها تحت شرايط درون¬آزمايشگاهي و درون¬گياهي به روش qPCR بررسي شد. بيش¬بيان تعدادي از اين ژن¬ها تحت شرايط كمبود عناصر نيتروژن و كربن و همچنين طي مراحل اوليه بيماري¬زايي بيانگر نقش اين ژن¬ها در بيماري¬زايي قارچ بود. به منظور بررسي نحوه عملكرد ژن¬هاي TF، حذف اين ژن¬ها با استفاده از ساخت سازه تخريب ژن به روش همسانه¬سازي چندژني فناوري گيت¬وي و سپس انتقال آن به پروتوپلاست¬هاي قارچ صورت گرفت و از طريق وقوع سازوكار نوتركيبي همولوگ، ژن مقاومت به آنتي¬بيوتيك هيگرومايسين B جايگزين ژن¬هاي TF شد. مقايسه موتانت¬ها و تيپ وحشي بيانگر نقش تعدادي از اين فاكتورهاي نسخه¬برداري در رشد قارچ، اسپورزايي، تحمل تنش اكسيداتيو و بيماري¬زايي در قارچ P. nodorum بود. به طور كلي يافته¬هاي اين تحقيق مي¬تواند در تبيين دقيق¬تر برهمكنش¬هاي فنوتيپي و مولكولي قارچ P. nodorum و ميزبان آن گندم و توسعه روش¬هاي مناسب مديريت بيماري SNB راهگشا باشد.

225217

قارچ شناسي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان