بررسی چگونگی مکانیزم های مقاومت در رابطه با بیماری شانکر ریزوکتونیایی سیب زمینی

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 2038-25IPPC
نویسندگان
1بخش تحقیقات گیاهپزشکی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی اردبیل، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،اردبیل، ایران
2مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منایع طبیعی استان اصفهان
3گروه گیاهپزشکی ، دانشکده علوم کشاورزی ، دانشگاه گیلان ، رشت ، ایران
چکیده
یکی از عوامل مهم در کاهش محصول سیب‌‌زمینی (Solanum tuberosum L.) وجود انواع بیماری‌ها می‌باشد. بیماری شانکر ریزوکتونیایی ساقه با عامل قارچی Rhizoctonia solani AG3- PT یکی از مخربترین بیماریهایی است که منجر به خسارت اقتصادی جدی و کاهش کمیت و کیفیت سیب‌زمینی در سطح جهانی می‌شود. راحت‌ترین و ایمن‌ترین گزینه‌ها برای کنترل بیماری شانکر ریزوکتونیایی سیب زمینی استفاده از ژنوتیپ های مقاوم است. در این مطالعه که در گلخانه مرکز تحقیقات کشاورزی اصفهان انجام شد‌، تغییرات بیان کمی ده ژن WRKY8)، PR-1 ، LOX ، Gro1 ، GST ، Mi-1.2 ، NAC2 ، Osmotin ، PAL و( PINII در مقابل ژن کنترل ef1-α در ریشه و برگ ارقام سیب‌زمینی ساوالان، آگریا، ساگیتا و پشندی با درجات مختلف مقاومت نسبت به بیماری شانکر ریزوکتونیایی سیب زمینی، در سه مرحله (1، 2 و 3 هفته ) پس از تلقیح با R. solani AG3-PT از طریق واکنش زنجیره‌ای پلیمراز در زمان واقعی (RT-qPCR) و فعالیت آنزیمی پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز، پلی فنول‌اکسیداز، کاتالاز، فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز، گلوکاناز و فنل‌‌کل دخیل در فرایندهای دفاعی با استفاده از اسپکتروفتومتری و همچنین صفات بیوماس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان بیان این ده ژن دفاعی3/1 تا 5/3 برابر در ریشه و برگهای سیب زمینی آلوده به R. solani افزایش یافت، ولی بیشترین افزایش در رقم مقاوم ساوالان بود. ژن WRKY8 مقاوم به بیماری بادزدگی سیب زمینیP.infestans در ارقام ساوالان، ساگیتا و آگریا، همزمان به هر دو بیماری شانکر ساقه و بیماری بادزدگی سیب زمینی بیان گردید. همچنین نتیجه مشابه روی ژن Osmotin مقاوم به بیماری لکه موجی سیب‌زمینی حاصل شد. بررسی فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، نشان ‌دهنده بالاترین سطح فعالیت آنزیم پراکسیداز (02/4 برابر در هفته سوم )، کاتالاز (55/1 برابر در هفته سوم) ، سوپراکسید دیسموتاز( 8/6 برابر درهفته اول) و پلی فنول اکسیداز (69/2 برابر در هفته سوم) در رقم مقاوم ساوالان بود. بیشترین افزایش سطح فعالیت فنل کل (1/2 برابر در هفته اول)، پلی فنل اکسیداز( 12/3 برابر در هفته سوم ) و گلوکاناز (28/2 برابر در هفته اول) در رقم آگریا مشاهده شد. از نظر صفات بیوماس، طول ساقه، وزن تر و خشک ریشه و ساقه در گیاهان آلوده شده با R. solani درمقایسه با شاهد در سطح یک درصد اختلاف معنی‌دار و افزایش داشت. همچنین بین مقاومت و میزان بیان ژن و سطح فعالیت آنزیم در ارقام ذکر شده ، همبستگی معنی‌داری وجود داشت.
کلیدواژه ها
 
Title
Investigating how resistance mechanisms are related to potato Rhizoctonia canker disease
Authors
Bita Soheili Moghadam, Mehdi Nasr Esfahani, ,Sedigheh Mousanejad
Abstract
One of the important factors in reducing the yield of potato (Solanum tuberosum L.) is the presence of various diseases. Rhizoctonia solani anastomosis group 3, AG-3PT-stem canker, is one of the most devastating diseases leads to severe economic loss and reduction in the quantity and quality of potato, globally. The easiest and safest options to control potato Rhizoctonia canker disease are the use of resistant genotypes. In this study, which was done in the greenhouse of Isfahan Agricultural Research Center, we analyzed the quantitative gene expression changes of ten candidate gene markers (WRKY8, PR-1, LOX, Gro1, GST, Mi-1.2, NAC2, Osmotin, PAL and PINII) in potato roots and leaves at three points(1,2,3 weeks) after inoculation (wpi) with R. solani AG3-PT in 'Savalan', 'Agria', 'Sagita' and 'Pashandi' cultivars in various ranges of resistance through real-time polymerase chain reaction, and enzymatic activity, Peroxidase or Peroxide reductases (POX), Superoxide dismutase (SOD), Polyphenol oxidase (PPO), Catalase (CAT), Phenylalanine ammonia-lyase (PAL), β-1,3-glucanase and phenolic content involved in defense processes by measuring product formation using spectrophotometry and as well as biomass traits. The results showed although, these ten candidate defense genes were up-regulated ranging from 1.3 to 3.5 fold in potato roots and leaves infected with R. solani, but they were highly regulated in resistant 'Savalan'. WRKY8, resistant to late blight, P infestans regulated in 'Savalan', 'Agria' and 'Sagita' indicated WRKY8 can govern the simultaneous resistance of the related cultivars to both stem canker and late blight disease. Almost, similar results were obtained on Osmotin gene resistant to early blight, A.alternata. The activity of antioxidant enzymes indicated the highest level of increase for enzyme activity in POX (4.02-fold at 3 wpi) ,CAT (1.55-fold at 3 wpi), SOD (6.8-fold at 1wpi) and PAL (2.69-fold at 3wpi) in resistant genotype, 'Savalan'. The highest increase in the activity level of total phenol (2.1-fold at 1 wpi) and enzyme activity in PPO (3.12-fold at 3 wpi), and Glocanase (2.28-fold at 1 wpi) enzymes was observed in Agria. In terms of biomass traits, stem length, fresh and dry weight of roots and stems in plants infected with R. solani were significantly different at the level of one percent and increased compared to the control. However, there was a highly significant correlation between the resistance and gene expression and enzyme activity levels in related potato cultivars.
Keywords
Agria, catalase, peroxidase, Osmotin, WRKY8