برهمكنش های مولكولی فاكتورهای مرتبط با بیماری زایی و حساسیت در پاتوسیستم قارچ Parastagonospora nodorum و گندم
تاریخ دفاع
استاد
بهرام شريف نبي
دانشکده
مهندسی كشاورزی
قارچParastagonospora nodorum عامل بیماری سوختگی خوشه گندم ( ) به عنوان یکی از مهم¬ترین عوامل بیماری¬زای گندم، در بسیاری از مناطق جهان شایع است. این قارچ به دلیل تولید انواع مختلفی از افکتورهای نکروتروفیک که تحت الگوی ژن برای ژن معکوس با محصول حاصل از بیان ژن¬های حساسیت در گیاه ( ) برهمکنش نشان می¬دهند، به عنوان مدلی برای مطالعه نحوه بیماری¬زایی بیمارگرهای قارچی نکروتروف در نظر گرفته می¬شود. ایران با توجه به قرارگیری در محل خاستگاه گندم (هلال حاصلخیز)، می¬تواند به عنوان یکی از مراکز پیدایش این قارچ در نظر گرفته شود. با این وجود، اطلاعات چندانی در زمینه برهمکنش¬های فنوتیپی و مولکولی قارچ P. nodorum و گندم در ایران در دست نیست. استفاده از روش¬های نوآورانه برای محافظت از گندم علیه بیمارگرها مستلزم فهم روابط بیمارگر- میزبان است. شناخت هر عامل مخل در چرخه زندگی قارچ می¬تواند در کاهش اثرات مخرب آن بر گیاه موثر واقع شود. فاکتورهای نسخه¬برداری (TF) از مهم¬ترین عوامل تنظیم بیان ژن¬ها می¬باشند. با وجود پیش¬بینی حضور تعداد قابل توجهی از ژن¬های TF در ژنوم قارچ P. nodorum، اطلاعات محدودی در زمینه نحوه عملکرد آن¬ها در قارچ P. nodorum در دسترس است. هدف از این تحقیق، تعیین الگوی بیماری¬زایی جدایه¬¬های قارچ P. nodorum روی طیف وسیعی از ارقام گندم شامل ارقام ایرانی، خارجی و افتراقی و سنجش فراوانی ژن¬های افکتور نکروتروفیک SnToxA، SnTox1، SnTox3 و SnTox5 در این جدایه¬ها و ژن¬های حساسیت Tsn1، 1 و 3 در ژرم¬پلاسم¬های گندم و همچنین بررسی الگوی بیان و نحوه عملکرد ?? ژن فاکتور نسخه¬برداری در قارچ P. nodorum بود. بدین منظور، آزمون بیماری¬زایی ?? جدایه¬ مختلف قارچ P. nodorum جمع¬آوری شده از استان¬های فارس، کهگیلویه و بویراحمد، خوزستان و گلستان به همراه جدایه مرجع SN15 روی 40 رقم گندم از جمله 19 رقم ایرانی تازه معرفی شده، ?? رقم خارجی و پنج رقم افتراقی در قالب آزمایش فاکتوریل در طرح بلوک کامل تصادفی انجام گرفت و سپس میزان واکنش ارقام به جدایه¬های قارچی با استفاده از مقیاس کمی درصد آلودگی سطح برگ¬ها ثبت شد. به منظور ردیابی ژن¬های کدکننده افکتورهای نکروتروفیک و ژن¬های حساسیت، از آغازگرهای اختصاصی در واکنش Multiplex-PCR استفاده شد. بر اساس نتایج، اختلاف معنی¬داری بین جدایه¬های قارچ P. nodorum از نظر شدت بیماری¬زایی دیده شد. ارقام گندم بر اساس شدت واکنش به بیماری در شش دسته بسیار مقاوم، مقاوم، نسبتاً مقاوم، نسبتاً حساس، حساس و بسیار حساس طبقه¬بندی شدند. تمامی ارقام گندم ایرانی در دسته بسیار حساس، حساس و نسبتاً حساس قرار گرفتند. ارتباط معنی¬داری بین شدت بیماری و میزان فراوانی ژن¬های حساسیت وجود داشت به طوریکه در ارقام با تعداد ژن حساسیت بیشتر، درجه بیشتری از بیماری ثبت گردید. ارقام دارای هر سه ژن حساسیت Tsn1، 1 و 3 به لحاظ واکنش به بیماری در دسته¬های نسبتاً حساس، حساس و بسیار حساس طبقه¬بندی شدند. ژن حساسیت Tsn1 در % ?? ارقام بسیار حساس ردیابی شد و در ارقام مقاوم وجود نداشت. ژن حساسیت 3 در تمامی ارقام گندم ایرانی شناسایی شد درحالیکه فراوانی این ژن حساسیت در ارقام خارجی % ?/?? برآورد شد. برهمکنش SnTox1- 1 بیشترین فراوانی (% ???) را در بین برهمکنش¬های ژن¬های حساسیت و افکتور نکروتروفیک نشان داد. همچنین، مایه¬زنی افکتور نکروتروفیک SnToxA به گندم، تنها باعث بروز نکروز در ارقام واجد ژن حساسیت Tsn1 شد. به منظور بررسی الگوی بیان و نحوه عملکرد ژن¬های TF، ?? ژن TF شامل چهار ژن دارای شباهت با ژن¬های TF دخیل در بیماری¬زایی شناخته شده در سایر قارچ¬ها و شش ژن قرار گرفته در خوشه بیوسنتز متابولیت¬های ثانویه در قارچ P.nodorum، انتخاب و الگوی بیان آن¬ها تحت شرایط درون¬آزمایشگاهی و درون¬گیاهی به روش qPCR بررسی شد. بیش¬بیان تعدادی از این ژن¬ها تحت شرایط کمبود عناصر نیتروژن و کربن و همچنین طی مراحل اولیه بیماری¬زایی بیانگر نقش این ژن¬ها در بیماری¬زایی قارچ بود. به منظور بررسی نحوه عملکرد ژن¬های TF، حذف این ژن¬ها با استفاده از ساخت سازه تخریب ژن به روش همسانه¬سازی چندژنی فناوری گیت¬وی و سپس انتقال آن به پروتوپلاست¬های قارچ صورت گرفت و از طریق وقوع سازوکار نوترکیبی همولوگ، ژن مقاومت به آنتی¬بیوتیک هیگرومایسین B جایگزین ژن¬های TF شد. مقایسه موتانت¬ها و تیپ وحشی بیانگر نقش تعدادی از این فاکتورهای نسخه¬برداری در رشد قارچ، اسپورزایی، بیماری¬زایی و تحمل تنش اکسیداتیو در قارچ P. nodorum بود. به طور کلی یافته¬های این تحقیق می¬تواند در تبیین دقیق¬تر برهمکنش¬های فنوتیپ

