واکنش ارقام گندم نان به نماتد سیستی غلات Heterodera filipjevi و بررسی فعالیت های ژنی و آنزیمی
پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1120-25IPPC (R2)
نویسندگان
1کارشناس بخش تحقیقات گیاه پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان
2مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منایع طبیعی استان اصفهان
3مرکز تحقیقات آموزش کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان
چکیده
نماتد سیستی غلات Heterodera filipjevi، یک تهدید اقتصادی جدی برای تولید گندم در سراسر جهان ایجاد می کند. بررسی ژنوتیپ-های گندم جو برای شناسایی مقاومت در برابر CCN گامی حیاتی برای توسعه ارقام مقاوم است. لذا، در این مطالعه، واکنش ارقام آبی و دیم گندم نان مورد کشت در کشور، به نماتد سیستی (پاتوتیپ اصفهان) و همچنین تنوع ژنتیکی آنها با استفاه از نشانگر SSR متصل به ژن مقاوم مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، در ادامه تغییرات بیان ژنهای Cre3، PRX (TaPrx111, TaPrx112) با استفاده از ریلتایم پیسیآر (qRT-PCR) در فواصل زمانی مختلف و همچنین فعالیت آنزیمهای مربوط به دفاع از جمله آنزیم پراکسیداز و کاتالاز ارایه گردید. RNA از ریشه، 4 و 7 روز پس از تلقیح (dpi) و از برگها 6 و 7 هفته پس از تلقیح - (wpi) استخراج شد. نمودار خوشهای، ژنوتیپهای را به چهار گروه مقاوم، نیمه مقاوم، حساس و بسیار حساس تقسیم کرد که از بین ارقام، رقم بم و بهرنگ در گروه مقاوم قرار گرفتند. این نمودار با نتایج حاصل از تنوع ژنتیکی با نشانگر SSR مطابقت داشت. بیان ژنهای Cre3، TaPrx111 و TaPrx112 در 4 روز پس از تلقیح به ترتیب 32/6، 20 و 71/8 برابر در ریشه افزایش یافت. با این حال، در 7 روز پس از تلقیح ، بیان ژنهای Cre3، TaPrx111 و TaPrx112 به ترتیب 98/15، 93/5 و 59/16 برابر افزایش یافت. به طور مشابه، روند افزایشی در برگها ثبت شد. فعالیت آنزیمهای دفاعی نیز بیشترین افزایش را در ژنوتیپهای مقاوم نشان داد، بهطوریکه فعالیت آنزیمهای پراکسیداز و کاتالاز در ژنوتیپهای مقاوم تلقیح شده با CCN به ترتیب 45/1 و 54/2 برابر افزایش یافت. قابل توجه اینکه، نشانگر ژن PRX، که اساساً در برابر تنشهای غیرزیستی مانند شوری بالا و خشکی مقاوم است و همچنین تعادل ROS را در گیاهان تنظیم میکند، به طور مشابه ایمنی در برابر نماتد را تعدیل نمود. در نهایت، ارقام مورد استفاده در این مطالعه که مقاومت و مقاومت نسبی را از خود نشان دادند، منابع ژنتیکی جدیدی را برای برنامههای اصلاحی گندم فراهم میسازند.
کلیدواژه ها
Title
Reaction of bread wheat cultivars to Cereal Cyst Nematode Heterodera filipjevi and investigation of gene and enzyme activities
Authors
Marzieh Motamedi, Mehdi Nasr Esfahani, ِDavood Amin Azarm
Abstract
Cereal-cyst-nematode-(CCN), Heterodera filipjevi, causes a serious economic threat to Wheat production worldwide. The screening of wheat genotypes for characterization of resistance against CCN is a critical step to develop resistant cultivars. Thus, in this study, the reaction wheat cultivars, to H. filipjevi was investigated, and also, genetic variability of the germplasm, using simple sequence repeat (SSR) primer pairs was analyzed. The changes in the expression of markers gene, Cre3, PRX-groups (TaPrx111 and TaPrx112), were analyzed using qRT-PCR at various time intervals. In addition, the activities of defense-related enzymes; peroxidase and catalase were analyzed. RNA was extracted from roots 4 and 7 days after inoculation (dpi) and from leaves 6 and 7 weeks after inoculation (wpi). The cluster diagram divided the wheat genotypes into four groups i.e., resistant, partially resistant, susceptible and highly susceptible accordingly, among the cultivars, Bam and Behrang were included in the resistant group. This diagram was consistent with the results of genetic variation with SSR markers. Expression of Cre3, peroxidases-(PRX)-TaPrx111 and TaPrx112-genes increased at 4 dpi by 6.32, 20 and 8.71-fold in the roots, respectively. However, at 7-dpi, the expression of Cre3, TaPrx111 and TaPrx112-genes increased by-15.98, 5.93, and 16.59, respectively. Similarly, an increasing trend was recorded in leaves. Our findings demonstrated that the activity of -POX and CAT increased by-1.45 to 2.54 times with CCN infected in resistance-genotypes. Surprisingly, PRX-gene-marker, basically resistant to abiotic-stresses such as high-salinity and drought, and also regulating the ROS-balance in plants, similarly modulates-immunity against-H. filipjevi. Conclusively, the accessions used in this-study that exhibited resistance-and-moderate-resistance offer novel resistance sourcing for wheat-breeding-programs.
Keywords
CAT, POX, qRT-PCR, SSR marker