بررسی متاژنومیکی ریزوسفر گندم های وحشی ایران با هدف شناسایی جدایه های قارچ های مایکوریز

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1434-25IPPC
نویسندگان
1هیات علمی
21گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشکده کشاورزی دانشگاه زابل، ایران
33گروه تعملات قارچی و میکوریزی آزمایشگاه تحقیقاتی علوم گیاهی دانشگاه تولوز3 فرانسه
4گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشکده کشاورزی دانشگاه زابل، ایران
چکیده
نظر به اهمیت تاثیر عوامل زیستی در رشد، افزایش تحمل گیاهان به تنش های زیستی و غیر زیستی و ضرورت شناسایی عوامل زیستی موثر در تعاملات بین گیاهان و عوامل میکروبی، این تحقیق به منظور جدا سازی و شناسایی جدایه های میکوریزی از گندم های وحشی ایران انجام گردید. نمونه برداری در اواخر بهار سال 1402 از مناطق مرکزی، شمالی و غربی کشور انجام گردید و سپس با استفاده از کلیدهای شناسایی تعیین گونه انجام شد. جهت بررسی متاژنومیکی جدایه‌های قارچی موجود در ریشه گندم‌های وحشی از نواحی ریبوزومیITS2-ITS4 استفاده گردید. محصولات تکثیری از نواحی ریبوزومی با استفاده از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز جهت توالی یابی نسل جدید ایلومینا مورد استفاده قرار گرفتند و آنالیز داده ها در پایگاه داده یونایت و با نرم افزار آر انجام گردید. نتایج شناسایی گونه‌های گندم نشان داد که اغلب گونه های گندم وحشی ایران در مناطق نمونه برداری شده مربوط به به گونه های Aegillups tauchii, Ae. Cylindrical, Ae. Crassa, Ae.triuncialis می باشد که در این میان گونه Ae. Tauchii بیشترین تعداد را به خود اختصاص داد. نتایج آنالیز‌های مولکولی نشان داد که تنوع مایکوبیوم در بین گونه های گندم وحشی ایران معنی دار است. بیشترین تنوع زیستی با شاخص سنجش شانون مربوط به Ae. Tauchii و کمترین تنوع مربوط به گونه Ae. triuncialis بود. نتایج حاصل از توالی یابی نسل سوم نشان داد که جدایه های قارچی شناسایی شده به ترتیب فراوانی مربوط به شاخه های Ascomycota, Basidiomycota,.Chytridiomycota, Glomeromycota, Mortierellomycota, Olpidiomycota می باشد که بیشترین فراوانی قارچی در ریشه های گندم وحشی مربوط به شاخه اسکومیکوتا (91/60 درصد ) و کمترین فراوانی مربوط به شاخه اولپیدیومیکاتا ( 36/0 درصد) می باشد. در شاخه اسکومایکوتا بیشترین فراوانی مربوط به جنس آلترناریا و کمترین فراوانی مربوط به جنس پواسِسکوما تشخیص داده شد. در شاخه مورتیورلومیکوتا بیشترین فراوانی مربوط به جنس مورتیورلا و کمترین فراوانی مربوط به جنس پودیلا بود. در شاخه گلومرومیکوتا ( قارچ های میکوریز) بیشترین فراوانی مربوط به گونه ریزوفاگوس و کمترین فراوانی مربوط به گونه گلوموس بود. نتایج آزمون های متاژنومیکی و آنالیز آن ها با درنظر گرفتن متغییر هایی چون گونه گیاهی، شرایط اقلیمی و میزان رطوبت، تاثیر معنی داری در تنوع و غنای میکروبیوم ریزوسفر گندم های وحشی ایران داشتند در حالی که شاخص ارتفاع از سطح دریا تاثیرگذاری کمتری را نشان داد. با توجه به نتایج بدست آمده چنین استنباط می شود که تنوع میکرو و مایکوبیوم به شدت تحت تاثیر گونه گیاهی و همچنین کنسرسیوم های میکروبی ریزوسفر قرار می گیرد.
کلیدواژه ها
 
Title
Metagenomic investigation of Iranian wild wheats rhizosphere in order to identify mycorrhizal fungi isolates
Authors
seyed kazem sabbagh, Ali Zarandion, Christophe Roux, Mahmoud Solouki
Abstract
Considering the importance of the effect of the biological agents on growth, increase plant tolerance in biotic and abiotic stresses, and the necessity of identifying effective biological factors in plant-microbe interactions, this research was carried out in order to isolate and identify mycorrhiza isolates from wild wheat in Iran. Sampling was done at the end of spring season 2023, from the central, northern, and western regions of Iran. Wild wheat were identified using scientific keys and ITS2-ITS4 ribosomal regions of fungal were used for PCR reaction. All products were subjected to next generation sequencing Illumina and metagenomic analysis. Acquired data were used in Unite database and were analyzed by with R software. The results of wheat species identification showed that most of the Iranian wild wheat species in the sampled regions were related to Aegillups tauchii, Ae. Cylindrical, Ae. Crassa, Ae. triuncialis, and among which Ae. Tauchii took the largest number. The results of molecular analysis showed that the mycobiome diversity of Iranian wild wheat species is significan. The highest biotic diversity with Shannon measurement index was related to Ae. Tauchii species and the lowest diversity related to Ae. Triuncialis. The results of Next Generation Sequencing showed that the identified fungal isolates are related to Ascomycota, Basidiomycota, Chytridiomycota, Glomeromycota, Mortierellomycota, Olpidiomycota phylum. The highest f abundance of fungi in wild wheat roots is related to Ascomycota phyllum (60.91%) and the lowest abundance was related to Olpidiomycota phyllum. (0/36 %). In the Ascomycota phylum, the highest frequency of the genus was concern to Alternaria genus and the lowest frequency of the genus was related toPoaceascoma genus. In Mortiorlumycota phyllum, the highest frequency was related to Mortiorella genus and the lowest frequency was related to Podilla genus. In the Glomeromycota phyllum, (Mycorrhizal fungi), the highest frequency was related to Rhizophagus species and the lowest frequency was related to Glomus species. The results of metagenomic analysis reveales that variables factors such as plant species, climate condition and humidity, had a significant impact on the diversity and vigor of the rhizosphere microbiome of Iranian wild wheats, while the altitude index showed less impact. According to the obtained results, it is concluded that the diversity of microbiome and mycobiome are strongly influenced by the plant species as well as rhizosphere microbial consortium.
Keywords
Mycorrhiza, Metagenomics, Plant- microbe interactions, Mycobiome