ارزیابی مقاومت به زنگ قهوه ای در مرحله گیاه بالغ در تعدادی از ارقام گندم نان

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزیو منابع طبیعی گرگان

2 عضو عیات علمی-دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 عضو هیات علمی دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 عضو هیات علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی

چکیده

سابقه و هدف: از جمله بیماری‌های قارچی مهم گندم در سراسر جهان سه زنگ سیاه ، زرد و قهوه‌ای هستند که باعث کاهش شدید عملکرد آن می‌شوند. زنگ قهوه‌ای با عاملPuccinia triticina Eriks. یکی از مخرب‌ترین بیماری‌های گندم درسطح جهان از جمله ایران می‌باشد، که علاوه بر کاهش عملکرد دانه، باعث افت کیفی آن نیز می‌گردد. هدف از این پژوهش ارزیابی تعدادی از ارقام گندم نان براساس صفات و شاخص‌های مقاومت به زنگ قهوه‌ای با توجه به عملکرد گندم در مرحله گیاه بالغ بود.
مواد و روشها: در این پژوهش 41 رقم گندم نان همراه با رقم حساس بولانی تحت شرایط تنش و عدم تنش بیماری واقع در ایستگاه تحقیقاتی عراقی محله گرگان، استان گلستان مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دو محیط عدم تنش (با استفاده از قارچ‌کش) و تنش (بدون قارچ‌کش، همراه با سیستم مه‌پاش و رقم حساس برای گسترش بیماری) مورد بررسی قرار گرفت. شاخص‌های مرتبط با مقاومت شامل تیپ‌آلودگی و سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری (AUDPC) در محیط تنش و صفات مورفولوژیک شامل طول سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد دانه در سنبلچه و وزن هزار دانه در هر دو محیط مورد ارزیابی قرار گرفتند.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد بین ارقام مورد بررسی تفاوت بسیار معنی‌داری وجود داشت که حاکی از وجود تنوع ‍ﮊنتیکی و امکان گزینش برای مقاومت به بیماری زنگ قهوه‌ای بود. نتایج تجزیه مرکب نشان داد طول سنبله، تعداد دانه در سنبلچه و وزن هزار دانه تحت تاثیر بیماری زنگ قهوه‌ای قرار گرفتند. تیپ‌آلودگی و سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری همبستگی مثبت و بسیار معنی‌داری (98/0r= ) داشتند. درصد کاهش در تعداد دانه در سنبلچه و وزن هزار دانه همبستگی مثبت و معنی‌داری با شاخص‌های مرتبط با مقاومت (تیپ‌آلودگی و AUDPC) نشان دادند. بر اساس تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌ها در چهار گروه دسته‌بندی شدند. در گروه مقاوم، ژنوتیپ‌های ATRI 3856 و اترک؛ در گروه نیمه‌مقاوم، ژنوتیپ‌های فرونتانا، ATRI 9717، Gimaza، اروم، IRA9، ATRI 3315، نوید، زارع، 01C0204936، مروارید، احسان و گنبد؛ در گروه نیمه‌حساس ژنوتیپ‌های TRI 15593، ATRI 15657، یاواروس، ATRI 537، ATRI 525، SATC 6W، ATRI 527، ATRI 23666 و تجن قرار گرفتند. سایر ژنوتیپ‌ها نیز با آلودگی بالا در گروه حساس قرار داشتند. بر اساس منابع ارقام گروه نیمه‌ ‌مقاوم و نیمه حساس می‌توانند برای افزایش مقاومت به بیماری در تلاقی‌ها معرفی گردند. نمودار سه بعدی بر اساس شاخص AUDPC، درصد کاهش در تعداد دانه در سنبلچه و وزن هزار دانه ژنوتیپ‌های ATRI 9717، اروم، IRA9، زارع، مروارید و احسان را به عنوان ژنوتیپ‌هایی با مقاومت بالا و کاهش عملکرد پایین از سایر ژنوتیپ‌ها در گروه نیمه مقاوم و نیمه حساس جدا کرد.
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج بدست‌آمده می‌توان اظهار کرد ژنوتیپ‌های ATRI 3856 و اترک که دارای آلودگی جزئی بودند احتمال دارد دارای ژن‌های مقاومت اختصاصی باشند. بنابراین به علت احتمال شکسته شدن مقاومت در زمان کوتاه‌تر، در استفاده از چنین ارقامی باید دقت بیشتری نمود. ژنوتیپ‌های اروم، IRA9، زارع، ATRI 9717، مروارید و احسان که در گروه نیمه‌مقاوم بودند و تاحدودی به بیماری اجازه فعالیت دادند، به‌نظر می‌رسد دارای مقاومت حد متوسط با کاهش عملکرد پایین باشند. بر این اساس می‌توان آن‌ها را به عنوان منبع ژنتیکی مقاوم جهت استفاده در برنامه‌های اصلاحی آتی و یا جهت استفاده‌ی کشاورزان معرفی کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of resistance to leaf rust at adult stage in some bread wheat cultivars

نویسندگان [English]

  • Maryam Ebrahimyan 1
  • Ali Asghar Nasrollahnezhad Ghomi 2
  • Khalil null 3
  • Seyyede Sanaz Ramezanpour 4
1 University of Agricultural Sciences and Natural Resources of Gorgan
2 Faculty Member, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Faculty Member of Gorgan Agriculture and Natural Resources University
4 Faculty member of Gorgan Agriculture and Natural Resources University
چکیده [English]

Background and objectives: Among the important fungal diseases of wheat worldwide, there are three black, yellow and brown rusts that reduce its performance. Leaf rust caused by Puccinia triticina Eriks is one of the most destructive wheat diseases in some areas of the world including Iran ,which in addition to reducing grain yield, also causes a quality deterioration.. The purpose of this study was to evaluate a number of bread wheat cultivars based on traits and indices of leaf rust resistance due to the wheat yield at adult stage.
Materials and Methods: In this study, 41 bread wheat cultivars with susceptible Bolany cultivar was assessed under disease stress and non-stress conditions in the field of agricultural research center of Gorgan, Golestan. The experiment was evaluated under both without fungicide protection (stress) and with fungicide protection (non- stress) environments using a randomized complete block design with three replications, under mist irrigation. Resistance indices including infection type and area under disease progress curve (AUDPC) and morphological traits including spike length, No. spikelet per spike, No. grain per spikelet and 1000-grain weight, were evaluated under disease stress conditions and both conditions respectively.
Results: The analysis of variance showed that there was a significant difference among investigated cultivars this proved to be genetic variation and can be selection for leaf rust resistance. The results of composite analysis indicated that the leaf rust disease significantly affected spike length, number of grain per spikelet and grain thousand weight. There was a positive and significant correlation (0.98) between infection type and AUDPC. The grain number per spikelet percentage losses and the grain thousand weight percentage losses had positive correlation with resistance indices (infection type and AUDPC). Cluster analysis categorized the genotypes into four distinct groups. The resistance group consisted of ATRI 3856, Atrak. The semi-resistance group consisted of Frontana, ATRI9717, Gimaza, Arom, IRA9, ATRI 3315,Navid,Zare, 01C0204936, Morvarid, Ehsan, and Gonbad. The semi-sensitive group consisted of TRI 15593, ATRI 15657, Yavaros, ATRI 537, ATRI 525, SARC 6W, ATRI 527, ATRI 23666 and Tajan. The sensitive group consisted of other genotypes. Based on resources, semi- resistance and semi- sensitive groups can be introduced in order to increase resistance to disease. 3-D plots among AUDPC, decrease percentage of No. grain per spikelet and 1000-grain weight distinguished genotypes of ATRI 9717, Arom, IRA9, Zare, Morvarid, and Ehsan as the most resistant genotypes and the least yield decrease percentage in the semi- resistance and semi- sensitive groups.
Conclusion: According to the obtained results it can be stated that the genotypes of ATRI 3856 and Atrak, with partial disease it is possible to have specific resistance genes. Therefore, due to the probability that the resistance will break in shorter time, it is needed to be careful about using such genotypes. the genotypes of Arom, IRA9, Zare, ATRI 9717, Morvarid and Ehsan in semi-resistance group have medium resistance. Therefore, they can be introduced to perform breeding programs or supply to farmers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Area under disease progress curve
  • Leaf rust
  • Yield decrease percentage

مراجع

1.Aiyong, Q.I., Xing, L.I., Lingzhi, S.H.I., Daqun, L.I.U. and Zaifeng, L.I. 2015. Identification of a Leaf Rust Resistance Gene in the Chinese Wheat Line LB0288. Czech J. Genet. Plant Breed. 51: 2. 43-49.
2.Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration- Guidelines for Computing Crop Water Requirements. Irrigation and Drainage, Rome, Italy, 300p.
3.Ali, S., Shah, S.J.A. and Ibrahim, M. 2007. Assessment of wheat breeding lines for slow yellow rusting (Puccinia striiformis West. tritici). Pak. J. Bilol. Sci. 10: 3440-3444.
4.Bolley, H.L. and Pritchard, F.J., 1906. Rust problems: Facts, observations and thecries; possible means of control. North Dakota Agricultural Experment Station. Bulletin, 69p.
5.Castro, A.J., Chen, X., Hayes, P.M., Knapp, S.J., Line, R.F., Toojinda, T. and Vivar, H. 2002. Coincident QTL which determine seedling and adult plant resistance to stripe rust in barley. Crop Sci. 42: 1701-1708.
6.Chelkowski, J. and Stepien, L.2001. Molecular markers for leaf rust resistance genes in wheat. J. Appl. Genet. 42: 2. 117-126.
7.Dadrezaei, S.T., Tabatabai, N., Lakzadeh, I., Jafarnezhad, A., Afshari, F. and Hassan Bayat, Z. 2018. Evaluation of tolerance to leaf rust disease in some selected bread wheat genotypes. Appl. Entomol. Phytopathol. 86: 1. 29-40.(In Persian)
 8.Dehghani, H. and Moghaddam, M. 2004. Genetic analysis of latent period of stripe rust in wheat seedlings. J. Phytopathol. 122: 325-330.
9.Francia, E., Tacconi, G., Crosatti,C., Barabaschi, D., Bulgarelli, D., Dall’Aglio, E. and Valè, G. 2005. Marker assisted selection in crop plants. PCTOC, J. Pl. Biotechnol. 82: 317-342.
10.Ghannadha, M.R. 1999. Gene actionfor resistance of wheat to yellow (stripe) rust. Iranian J. Agric. Sci. 30: 397-408. (In Persian)
11.Herrera-Foessel, S.A., Singh, R.P., Huerta-Espino, J., Yuen, J. and Djurle, A. 2005. New genes for leaf rust resistance in CIMMYT durum wheats. Plant Dis. 89: 809-814.
12.Hetzler, J., Eyal, Z., Mehta, Y.R. and Campos, L.A. 1991. Interaction between spot blotch (Cochliobolus sativus) and wheat cultivars. In: Saunders DA, Hettel G., (eds). Wheat for the nontraditional warm Areas. CIMMYT, Mexico, DF, (Mexico). Pp: 146-164.
13.Huerta-Espino, J., Singh, R.P., German, S., Mccallum, B.D., Park, R.F., Chen, W.Q., Bhardwaj, S.C. and Goyeau, H. 2011. Global status of wheat leaf rust caused by Puccinia triticina. Euphytica. 179: 143-160.
14.Johnson, R. 1988. Durable resistance to yellow (stripe) rust in wheat and its implications in plant breeding. In: Simmonds N.W., Rajaram, S. (eds.). Breeding strategies for resistance to the rusts of wheat, CIMMYT, Mexico.Pp: 63-75.
15.Kolmer, J.A. 2003. Postulation of leaf rust resistance genes in selected soft red winter wheats. Crop Sci. 43: 1266-1274.
16.Kolmer, J.A. and Liu, J.Q. 2001. Simple inheritance to leaf rust in two wheat cultivars. Plant Pathol. J. 50: 546-551.
17.Kolmer, J.A. 2005. Tracking wheat rust on a continental scale. Curr. Opin. Plant Biol. 8: 441-449.
18.Lingzhi, S.H.I., Zaifeng, L.I., Xiaodong, W.A.N.G., Zhanhai, K.A.N.G., Lin, Z.H.U., Zhikuan, R.E.N., Xing, L.I. and Daqun, L.I.U. 2016. Genetic Analysis and Molecular Mapping of a Leaf Rust Resistance Gene in the Wheat Line 19HRWSN-129. Czech J. Genet. Plant Breed. 52: 1. 1-5.
19.Marasas, C.N., Smale, M. and Singh, R.P. 2004. The economic impact in developing countries of leaf rust resistance breeding in CIMMYT related spring bread wheat. CIMMYT, Mexico D. F. 33p.
20.Martines, F., Castilla, A. and Barrio,L. 2012. Tolerance to leaf rust(Puccinia triticina) in durum Wheat.13-16 Jun. 11th International Congress of Spanish Association Animal Reproduction. Cordoba.
21.McIntosh, R.A., Wellings, C.R. and Park, R.F. 1995. Wheat Rusts: An Atlas of Resistance Genes. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Australia. 200p.
22.Milus, E.A. and Line, R.F. 1986.Gene action for inheritance of durable, high-temperature, adult plant resistances to stripe rust in wheat. Phytopathol.76: 435-441.
23.Nazari, K., Torabi, M., Hassanpour-Hosnei, M., Kashani, A., Hoshyar, R. and Ahmadian-Moghaddam, M.S. 2000. Evaluation of resistance to yellow rustin advanced wheat lines suitable fordry land areas at seedling and adult-plant stages. Seed Plant, 16: 252-262.(In Persian)
24.Peterson, R.F., Campbell, A.B. and Hannah, A.E. 1948. A diagrammatic scale for estimating rust intensity of leaves and stems of cereals. Can. J. Res. 26: 496-500.
25.Rajaram, S. 2005. Role of conventional plant breeding and biotechnology in future wheat production. Turk. J. Agric. 29: 105-111.
26.Roelfs, A.P., Singh, R.P. and Saari, E.E. 1992. Rust diseases of wheat: concepts and methods of diseases Management. CIMMYT, Mexico, DF. 81p.
27.Safavi, S.A., Ahari, A.B., Afshari, F. and Arzanlou, M. 2010. Slow Rusting Resistance in 19 promising wheat lines to yellow rust in Ardabil, Iran. Pak. J. Biol. Sci. 13: 240-244.
28.Sandoval-Islas, J.S., Broers, L.H.M., Mora-Aguilera, G., Parlevliet, J.E., Osada-Kawasoe, S. and Vivar, H.E. 2007. Quantitative resistance and its components in 16 barley cultivars to yellow rust, Puccinia striiformis f. sp. hordei. Euphytica. 153: 295-308.
29.Sadravi, M. 2009. Important diseasesof crop plants. Jehad-e-daneshgahi Mashhad, Mashhad. (In Persian)
30.Sarami, H., Peyghami, A. and Pajuhande, M. 2002. Principles of Mycology. University of Mashhad publication, Mashhad. (In Persian)
31.Shah, S.J.A., Muhmmad, M. and Hussain, S. 2010. Phenotypic and molecular characterization of wheat for slow rusting resistance against Puccinia striiformis Westend. f. sp. tritici. J. Phytopathol, 158: 393-402.
32.Singh, R.P. and Huerta-Espino, J. 1997. Effect of leaf rust resistance gene Lr34 on grain yield and agronomic traits of spring wheat. Crop Sci. 37: 390-395.
33.Singh, R.P., Huerta-Espino, J., Pfeiffer, W. and Figueroa-Lopez, P. 2004. Occurrence and impact of a new leaf rust race on durum wheat in Northwestern Mexico from 2001 to 2003. Plant Dis. 88: 703-708.
34.Singh, R.P., Huerta-Espino, J. and William, H.M. 2005. Genetics and breeding for durable resistance to leaf and stripe rusts in wheat. Turk. J. Agric. For. 29: 121-127.
35.Xing, L., Wang, C., Xia, X., He, Z., Chen, W., Liu, T., Li, Z. and Liu, D. 2014. Molecular mapping of leaf rust resistance gene LrFun in Romanian wheat line Fundulea 900. Mol. Breeding. 33: 931-937.
36.Yahyaoui, A., Singh, R.P. and Wellings, C.R. 2004. Status, Approaches, and Management. Second Regional Yellow Rust Conference for Central and West Asia and North Africa. 22-26 March, Islamabad, Pakistan, 18p.
37.Zhang, J.X., Singh, R.P., Kolmer, J.A., Huerta-Espino, J., Jin, Y. and Anderson, J.A. 2008. Genetics of leaf rust resistance in Brambling wheat. Plant Dis. 92: 1111-1118.
38.Zhou, H., Xia, X., He, Z., Li, X.,Wang, C., Li, Z. and Liu, D. 2013. Molecular mapping of leaf rust resistance gene LrNJ97 in Chinese wheat line Neijiang 977671. Theor. Appl. Genet. 126: 2141-2147.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 26، شماره 3
آبان 1398
صفحه 89-102

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار