بررسی تأثیر تیمار بذر گوجه فرنگی با متیل جاسمونات و حضور سن شکارگر بر بیان ژن‌های مرتبط با دفاع گیاهی

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1845-25IPPC
نویسندگان
1کارمند سازمان جهاد کشاورزی استان آذربایجان شرقی، تبریز
2گروه گیاه پزشکی دانشگاه مراغه
چکیده
گیاهان در طول رشد و نمو خود با انواع استرس‌های محیطی از جمله آفات و عوامل بیماری‌زا مواجه می‌شوند. در پاسخ به این استرس‌ها، گیاهان بیوسنتز ترکیبات شیمیایی مختلفی را افزایش می‌دهند که به آنها کمک می‌کند تا سازگاری و مقاومت خود را در برابر این عوامل افزایش دهند. یکی از این ترکیبات شیمیایی، فیتوهورمون اسید جاسمونیک و مشتق متیله آن، متیل جاسمونات است که نقش مهمی در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی و مقاومت گیاهان در برابر آفات و عوامل بیماری‌زا ایفا می‌کند. دفاع‌های گیاهی ناشی از جاسمونات‌ها شامل تغییرات در ترکیب کمی و کیفی ترکیبات فرار گیاهی است که می‌تواند مستقیماً بر گیاه‌خواران تأثیر بگذارد و همچنین دشمنان طبیعی حشرات را جذب کند. یکی از این دشمنان طبیعی، سن شکارگر Macrolophus pygmaeus است. این مطالعه با هدف بررسی تأثیر تیمار بذر با متیل جاسمونات و حضور و عدم حضور سن شکارگر ماکرولوفوس بر فعال شدن مسیر اسید جاسمونیک در گیاه گوجه‌فرنگی رقم نیوتن انجام شد. بذور گوجه‌فرنگی 24 ساعت در محلول حاوی 0، 0.1 و 0.2 میلی‌مولار متیل‌جاسمونات خیسانده شدند و در گلدان‌های حاوی خاک پیت‌ماس کاشته شدند. در مرحله 30 روزگی، برگ سوم یا چهارم گیاهان درون قفس توری قرار گرفت و 5 پوره سن 3 یا 4 ماکرولوفوس در هر قفس رهاسازی شد. همچنین، خسارت مکانیکی شبیه‌سازی لارو شب‌پره مینوز گوجه‌فرنگی Tuta absoluta در دو زمان 24 ساعت و 1 ساعت قبل از برداشت برگ اعمال شد. مقاومت القا شده از طریق استخراج DNA و روشqPCR با استفاده از ژن رفرنس slactin، همچنین پرایمرهای JIP21 و WiPi 2 در دانشگاه آمستردام بررسی شد. برای هر پرایمر دو ری اکشن در نظر گرفته شد. چون نرمال بودن توزیع متغیرها رد شد، آنالیز داده‌ها با آزمون‌های غیرپارامتری انجام شد. آنالیز واریانس با استفاده از آزمون کروسکال-والیس و مقایسه میانگین‌ها با آزمون یو-من ویتنی انجام شد (برای هر پرایمر 66 آزمون یو- من ویتنی صورت گرفت). نتایج نشان داد که فعالیت ماکرولوفوس روی گیاه گوجه‌فرنگی تحت تیمار بذر 0.1 میلی‌مولار متیل‌جاسمونات، باعث افزایش معنی‌دار بیان ژن‌های مرتبط با مسیر اسید جاسمونیک (53/7±93/28) در مقایسه با گیاهان فاقد تیمار بذر (55/0±60/3) شد. این نتایج حاکی از افزایش اثر مقاومت القایی ایجاد شده توسط تیمار بذر در حضور سن شکارگر است. استفاده از پرایمینگ بذور و افزایش مقدار و سرعت بیان مقاومت در گیاهان در مواجه با آفات می‌تواند روشی ساده، قابل‌تلفیق با سایر روش‌های کنترلی و سازگار با محیط‌زیست برای کنترل آفات گوجه‌فرنگی باشد. این رویکرد می‌تواند به کاهش مصرف سموم شیمیایی و افزایش پایداری سیستم‌های کشاورزی کمک کند.
کلیدواژه ها
 
Title
Investigating the Effect of Tomato Seed Treatment with Methyl Jasmonate and the Presence of a Predator on the Expression of Plant Defense-Related Genes
Authors
Hamideh Salekebrahimi, Gholamhossein Gharakhani
Abstract
Plants face various environmental stresses during their growth and development, including pests and pathogens. In response to these stresses, plants increase the biosynthesis of various chemical compounds that help them enhance their adaptation and resistance against these factors. One of these chemical compounds is the phytohormone jasmonic acid and its methylated derivative, methyl jasmonate, which play an important role in regulating physiological processes and plant resistance against pests and pathogens. Plant defenses induced by jasmonates include changes in the quantitative and qualitative composition of plant volatile compounds, which can directly affect herbivores and also attract natural enemies of insects. One of these natural enemies is the omnivorous predator Macrolophus pygmaeus. This study aimed to investigate the effect of seed treatment with methyl jasmonate and the presence or absence of the omnivorous predator Macrolophus on the activation of the jasmonic acid pathway in the tomato cultivar Newton. Tomato seeds were soaked for 24 hours in solutions containing 0, 0.1, and 0.2 mM methyl jasmonate and then planted in peat moss-containing pots. At the 30-day stage, the third or fourth leaf of the plants was placed in a mesh cage, and 5 third or fourth instar nymphs of Macrolophus were released in each cage. Mechanical damage simulating tomato leaf miner larvae, Tuta absoluta was also applied 24 hours and 1 hour before leaf sampling. Induced resistance was investigated through DNA extraction and qPCR using the reference gene slActin, as well as the JIP21 and WiPi 2 primers, at the University of Amsterdam. Two reactions were considered for each primer. Since the normality of the variable distribution was rejected, the data analysis was performed using non-parametric tests. Analysis of variance was performed using the Kruskal-Wallis test, and mean comparisons were made using the Mann-Whitney U test (66 Mann-Whitney U tests were performed for each primer). The results showed that the activity of Macrolophus on tomato plants treated with 0.1 mM methyl jasmonate seed treatment led to a significant increase in the expression of genes related to the jasmonic acid pathway (28.93±7.53) compared to plants without seed treatment (3.55 ± 0.60). These results indicate an increase in the effect of induced resistance created by seed treatment in the presence of the Macrolophus. The use of seed priming and increasing the amount and speed of resistance expression in plants when faced with pests can be a simple, integrable with other control methods, and environmentally friendly approach to controlling tomato pests. This approach can help reduce the use of chemical pesticides and increase the sustainability of agricultural systems.
Keywords
Methyl jasmonate Macrolophus pygmaeus, Induced resistance, Tuta absoluta, priming