تجزیه بیومتریک برخی صفات فیزیولوژیک مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه در لاین های امید بخش گندم

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: زنگ سیاه یکی از بیماری­های مهم قارچی می‎باشد که به­ طور گسترده کمیت و کیفیت گندم مناطق متعدد جهان را تحت تاثیر قرار می‎دهد. خسارت‎های ایجاد شده توسط عامل بیماری زنگ سیاه می­ تواند بیش از سایر عوامل بیماری­زا در گندم باشد و اهمیت آن به‎نحوی است که میلیون‎ها هکتار از مزارع سالم با پتانسل بالای تولید محصول را می‎تواند در کمتر از یک ماه به ­طور کامل تخریب نماید. مقاومت از خصوصیات ژنتیکی میزبان است که متخصصین اصلاح­نباتات از آن برای تولید ارقام استفاده می ­کنند. از لاین­هایی که در یک بررسی مقاوم تشخیص داده می ­شوند، می ­توان در برنامه به­نژادی دیگر به­ عنوان منبع مقاومت استفاده کرد. مقاومت ژنتیکی میزان مصرف سموم شیمیایی را کاهش داده و یا حذف می­کند و در نتیجه به ­عنوان اقتصادی­ترین و سالم­ترین روش مبارزه با بیماری­های گیاهی مطرح است. بر همین اساس به‎منظور بررسی آماری برخی صفات فیزیولوژیک نشانگر و مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه، ۲۴ ژنوتیپ گندم نان شامل ۸ رقم و ۱۶ لاین امید بخش مورد مطالعه قرار گرفتند. در این پژوهش دو رقم MV-۱۷ (رقم مقاوم به بیماری) و Morocco (رقم حساس به بیماری) به‎دلیل رفتار متفاوت در مقاومت به زنگ سیاه گندم به‎عنوان شاهد در این مطالعه انتخاب شدند. مواد و روش‎ها: این آزمایش در سال ۱۳۹۹در گلخانه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر تحت شرایط آلودگی و عدم آلودگی به نژاد بومی TKTTF بیماری زنگ سیاه گندم و در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی با چهار تکرار به اجرا در آمد. صفات فیزیولوژیک شامل محتوای نسبی آب برگ (RWC)، پایداری غشا سلولی (MP)، هدایت الکتریکی(EC)، میزان کلروفیل (SPAD) و فلورسانس کلروفیل مورد اندازه ­گیری و یادداشت‎برداری قرار گرفت. یافته‎ها: در سطح احتمال ۱% تفاوت معنی­داری بین ژنوتیپ ­ها مشاهده شد و اثر متقابل بیماری × ژنوتیپ برای تمامی صفات معنی ­دار بود که نشان‎دهنده عدم همسانی اختلاف ژنوتیپ­ها برای صفات مورد مطالعه در دو شرایط آلودگی و عدم آلودگی به بیماری می­باشد. هم­چنین، برای تمام صفات اندازه­گیری شده بین دو سطح مختلف آلودگی به بیماری اختلاف معنی­دار وجود داشت که نشان از تاثیر پاتوژن زنگ سیاه بر محتوی نسبی برگ، میزان نفوذپذیری غشا، هدایت الکتریکی، غلظت کلروفیل، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر و کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II دارد. نتایج نشان داد که آلودگی به پاتوژن باعث افزایش محتوای نسبی آب، غلظت کلروفیل، میزان نفوذپذیری غشا، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و کاهش هدایت الکتریکی می ­شود. بر اساس تمامی صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه ژنوتیپ‎های MV-۱۷، C-۹۸-۱۷، C-۹۸-۱۱، C-۹۸-۵، C-۹۸-۱۲، C-۹۸-۱۸،C-۹۸-۱۶ ، C-۹۸-۳ و CD-۹۴-۹ به‎عنوان ژنوتیپ‎هایی که مقاومت بیشتری نسبت به عامل بیماری از خود نشان دادند شناسایی شدند. همبستگی بالا بین فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II، میزان نفوذپذیری غشا و هدایت الکتریکی در پاسخ به زنگ ساقه وجود داشت. براساس تجزیه خوشه‎ای به‎روش Ward و تجزیه تابع تشخیص، در شرایط آلودگی و عدم آلودگی به زنگ سیاه ژنوتیپ‎ها به چهار گروه مجزا تقسیم شدند که در شرایط آلودگی به بیماری به‎ترتیب ۸، ۷، ۲ و ۷ ژنوتیپ در چهار گروه قرار گرفتند. در حالی‎که، در شرایط عدم آلودگی به بیماری به‎ترتیب ۶، ۹، ۴ و ۵ ژنوتیپ در چهار گروه مجزا خوشه‎بندی شدند. نتیجه‎گیری: این مطالعه تاثیر نژاد TKTTF زنگ ساقه آذربایجان شرقی بر صفات فیزیولوژیک ارقام زمستانه و لاین­های امید بخش گندم را نشان داد. این نژاد باعث ایجاد تغییرات در صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه در هر دو شرایط آزمایشی شد که از این خروجی می­توان نتیجه گرفت که لاین­های مقاوم نسبت به رقم تجاری مقاوم به بیماری بوده و توصیه می­شود به‎عنوان لاین­های انتخابی در برنامه­ های اصلاحی استفاده شود. شایان ذکر است با توجه به نتایج گروه­بندی ژنوتیپ­ها و نیز قرار گرفتن ژنوتیپ­های با ارزش از نظر صفات محتوای نسبی آب، شاخص نفوذ­پذیری غشا، میزان کلروفیل، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، میزان کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و هدایت الکتریکی در گروه­های اول و دوم در شرایط آلودگی و عدم آلودگی به بیماری، نتیجه­گیری شد که نتایج تجزیه خوشه‎ای رابطه خوبی با نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه داشت. نتایج حاصل نشان داد که صفات فیزیولوژیک اندازه­گیری شده در پاسخ به بیماری زنگ سیاه دارای تنوع می‎باشند. بنابراین، می­توان با استفاده از تغییرات این صفات، ژنوتیپ‎های احتمالی با مقاومت در برابر این پاتوژن را شناسایی کرد. همچنین با توجه به ارتباط میان نتایج حاصل از ارزیابی صفات فیزیولوژیک و پاتولوژیک، امکان استفاده از صفات فیزیولوژیک به‎عنوان نشانگرهای مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه گندم بهره‎مند شد. به‎عبارت دیگر، نشانگرهای فیزیولوژیک مورد استفاده قادر به تشخیص وجود تنوع و پاسخ به مقاومت نسبت به بیماری زنگ سیاه بود و می­توان از آن­ها به ­عنوان نشانگر­های فیزیولوژیک مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه گندم استفاده نمود. بررسی صفات مختلف در شرایط محیطی مختلف نشان داده است که با تغییر شرایط محیطی، نحوه عمل و پاسخ ژنوتیپ‎ها به پاتوژن تغییر می‎کند. برای این کار باید این مطالعات در چند سال و محیط­های مختلف انجام شود. همچنین توصیه می‎شود آزمایش فوق با استفاده از صفات زراعی در مرحله گیاه بالغ و نیز صفات بیوشیمیایی مرتبط با بیماری نیز اجرا گردد.

کلیدواژه ها:

Cluster Analysis ، Correlation Analysis ، Physiological Traits ، Stem Rust ، Wheat ، تجزیه همبستگی ، تجزیه خوشه ‎ای ، زنگ سیاه ، صفات فیزیولوژیک ، گندم