گزارش شناسایی نژاد TTKSK (از گروه نژادی Ug99) بیمارگر زنگ ساقه گندم (Puccinia graminis f. sp. tritici) در شمال‌غرب کشور

کد مقاله : 1880-23IPPC
نویسندگان
ملاردشهرک مارلیک فاز 3 انتهای خیابان دکتر حسابی خیابان یازارچه رادیکم پلاک 11 واحد 11
چکیده
گندم مهم‌ترین محصول زراعی کشور می‌باشد. تنش‌های زنده از جمله بیماری‌ها از عوامل اصلی محدود کننده‌ی تولید این محصول به شمار می‌روند. زنگ ساقه (Stem rust) یا زنگ سیاه با عامل قارچی Puccinia graminis f. sp. tritici یکی از مهم‌ترین بیماری‌های گندم در سراسر جهان می‌باشد. کنترل این بیماری در قالب برنامه‌های بین‌المللی به‌نژادی گندم با وارد کردن ژن‌های مقاومت به زنگ ساقه (Sr) در ساختار ژنتیکی گیاه میزبان و تولید ارقام مقاوم امکان‌پذیر بوده است. ژن مقاومت Sr31 بیش از 40 سال سبب مقاومت پایدار گندم نسبت به زنگ ساقه شده بود. در سال 1999 برای اولین بار در اوگاندا با مشاهده‌ی بیماری‌زایی بر روی ژن Sr31، نژاد جدیدی از عامل بیماری که ابتدا با نام کلی Ug99 معرفی شد، به عنوان نژاد TTKSK شناسایی گردید. ظهور و گسترش این نژاد و واریانت‌های مختلف آن با بی‌اثر کردن ژن Sr31 و شکستن مقاومت میزبان، تولید جهانی گندم را با مخاطرات جدی مواجه کرد. این نژاد در سال 2002 از کنیا، در 2003 از اتیوپی و در 2006 از یمن گزارش گردید. در ایران نژاد TTKSK در سال‌ 1386 در مناطق بروجرد و همدان، و در 1388 در اهواز و دشت آزادگان مشاهده شد و گسترش آن به کلاردشت و شاوور به‌ترتیب در سال‌های 1392 و 1395 گزارش گردید. در این پژوهش به منظور پایش نژاد TTKSK در شمال‌غرب کشور، در سال 1395 نمونه‌های ساقه و برگ‌ آلوده از مزارع گندم استان‌های آذربایجان شرقی و غربی جمع‌آوری و به گلخانه زنگ سیاه بخش تحقیقات غلات (موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، کرج) انتقال داده شد. خالص سازی و تکثیر جدایه‌ها بر روی رقم حساس مک‌نیر انجام شده و برای تعیین اثربخشی ژن‌های مقاومت و تعیین نژاد جدایه‌ها از مجموعه‌ی افتراقی آمریکای شمالی شامل 20 رقم و لاین گندم استفاده شد. مجموع 30 گیاهچه از هر رقم در 3 تکرار با سوسپانسیون یوردینیوسپور خالص جدایه‌ها در روغن صنعتی سالترول 170 مایه‌زنی شده و 14 روز بعد ارزیابی واکنش ژنوتیپ‌ها بر‌اساس تیپ آلودگی در مقیاس صفر تا 4 استاکمن و همکاران (Stakman et al., 1962)، و نام‌گذاری نژاد با استفاده از سیستم کددهی رولفز و همکاران (Roelfs et al., 1992) انجام گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، جدایه‌ای از منطقه‌ی هشترود آذربایجان‌شرقی با داشتن بیماری‌زایی بر روی ژن مقاومت Sr31 به‌عنوان نژاد TTKSK شناسایی گردید. این یافته به عنوان اولین گزارش TTKSK از آذربایجان‌شرقی، ضمن اعلام گسترش نژاد Ug99 به شمال‌غرب ایران، لزوم جایگزینی ژن‌های موثر مقاومت به زنگ سیاه با ژن‌های بی‌اثر شده را در برنامه‌های به‌نژادی بویژه برای اقلیم سرد کشور به اثبات می‌رساند.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Identification of TTKSK race (from UG99 race group) of the wheat stem rust pathogen Puccinia graminis f. sp. tritici from Northwest of Iran
Authors
Ahmad rezaee
Abstract
Wheat is the most important food crop in Iran. our country. Biotic stresses including plant diseases are considered as main limiting factors in wheat production. Stem rust (black rust) caused by Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt), is one of the most important wheat diseases, worldwide. Stem rust had been controlled by exploiting effective Sr resistance genes in genetic structure of the host plants as resistant cultivars in international wheat breeding programs. The wheat resistance gene Sr31 had been built a durable resistance to the disease for more than 40 years. In 1999, first virulence on Sr31 was observed due to a new Pgt race in Uganda, called race Ug99, and was identified as race TTKSK. Emergence and spreading Ug99 and its variants highly threatened wheat global production by nullifying Sr31, and breaking the host resistance. Subsequently, this race was reported from Kenya, Ethiopia and Yemen in 2002, 2003 and 2006, respectively. In Iran, TTKSK was first reported from Boroojerd and Hamedan in 2007, and then from Ahwaz and Dasht-e Azadegan in 2009. The race was spread to Kelardash and Shawoor in 2013 and 2016, respectively. In order to track race TTKSK in Northwest of Iran, infected stem and leaf samples were collected from wheat fields of East and West Azarbayjan provinces in 2016. Samples were then transferred to stem rust green house (Department of Cereal Research, Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran). Purification and multiplication of Pgt isolates were done on susceptible wheat cultivar McNair 701. North American (NA) differential set (consisting 20 wheat cultivars) was used for determining effectiveness of resistance genes as well as race identification of the isolated. In total, 30 seedlings (in 3 replicates) per each cultivar were inoculated by purified urediniospore suspension of isolates in Soltrol 170 oil. Infection types were evaluated as reaction of the genotypes based on 0-4 Stakman et al. (1962) scale at 14 days post inoculation (dpi), and Pgt races were identified based on Roelfs et al. (1992) coding system. Based on the results, an isolate collected from Hashtrood region of East Azarbayjan province showing virulence to Sr31 resistance gene, was identified as race TTKSK. This finding as the first report of TTKSK from East Azarbayjan, shows spreading of Ug99 race towards Northwest of the country. Our results prove the necessity of replacing nullified Sr genes with effective genes conferring resistance to Pgt isolates in wheat breeding programs, particularly for Iranian Cold climatic zone.
Keywords
black rust, infection type, resistance gene, virulence