تعداد نشریات | 23 |
تعداد شمارهها | 368 |
تعداد مقالات | 2,890 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,566,179 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,821,838 |
تاثیر سه نژاد بیمارگر زنگ ساقه) (Puccinia graminis f. sp. tritici بر فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانی در ارقام حساس و مقاوم گندم در مرحله گیاهچهای | ||
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات | ||
مقاله 1، دوره 3، شماره 3، مهر 1403، صفحه 361-375 اصل مقاله (629.86 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22126/cbb.2024.11345.1090 | ||
نویسندگان | ||
سونیا جدیر1؛ نسرین مشتاقی* 2؛ علی عمرانی3 | ||
1دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران. | ||
2عضو هیات علمی گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران. | ||
3عضو هیات علمی بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مغان، ایران. | ||
چکیده | ||
مقدمه: بیماری زنگ ساقه گندم که توسط عامل قارچی (Pgt) Puccinia graminis f. sp. tritici ایجاد میشود، یکی از مخربترین بیماریهای گندم است. یافتهها پیش از این نشان دادهاند که آنزیمهای آنتیاکسیدانی نقش مهمی در مقاومت به تنشهای زیستی بهویژه قارچهای بیوتروفی دارند. مطالعه حاضر به مقایسه اثرات سه نژاد مختلف Pgt بر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی در دو رقم حساس و مقاوم گندم در سه نقطه زمانی مختلف 24، 48 و 72 ساعت پس از مایهزنی میپردازد. مواد و روشها: بذر دو ژنوتیپ گندم حساس (موروکو) و مقاوم (Btsr24Agt) به زنگ ساقه و اسپور سه نژاد بیمارگر زنگ ساقه شامل PTRTF، TKTTF و TTKTK از موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد. بذرها در گلدانهایی به قطر 24 سانتیمتر حاوی مخلوطی از پیتماس، ماسه و خاک کشت شد و در شرایط 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و دمای 24 -22 درجه سانتیگراد نگهداری شدند. مایهزنی اسپور نژادهای Pgt در سطح برگهای گیاهان هنگامی که در مرحله 12 از مقیاس زادوکس بودند با یک برس به نحوی انجام شد که سطح همه برگها به اسپور آغشته شود. گیاهچههای شاهد به همان روش با آب مقطر استریل تیمار شدند. بهمنظور استقرار بیماری، گیاهان مایهزنی شده به همراه شاهد به مدت 18 ساعت در تاریکی در دمای 18 درجه سانتیگراد با رطوبت نسبی 100 درصد (در حد اشباع) قرار گرفتند و سپس در اتاقک رشد با شرایط ذکر شده نگهداری شدند. برگهای گیاهان مایهزنی شده و کنترل در زمانهای 24، 48 و 72 ساعت پس از مایهزنی برداشت شدند و فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و آنزیم گایاکول پراکسیداز (GPX) اندازهگیری شدند. یافتهها: فعالیت آنزیم GPX در همه زمانهای اندازهگیری شده در گیاهان آلوده در مقایسه با شاهد افزایش یافت. کمترین میزان فعالیت GPX در زمان 24 ساعت پس از مایهزنی و با گذشت زمان در 48 و 72 ساعت پس از مایهزنی افزایش یافت، بهنحوی که بیشترین میزان فعالیت مربوط به 72 ساعت پس از مایهزنی بود. میزان فعالیت آنزیم در ژنوتیپ مقاوم به وضوح بیشتر از رقم حساس بود. در حالی که فعالیت آنزیم SOD در هر دو ژنوتیپ حساس و مقاوم در 24 ساعت پس از مایهزنی بیش از زمانهای 48 و 72 ساعت پس از مایهزنی بود. فعالیت آنزیم SOD در نژادهای PTRTF و TKTTF نسبت به شاهد افزایش محسوس داشت. در مقابل، نژاد TTKTK نسبت به شاهد تغییری نشان نداد. همچنین میزان فعالیت آنزیم SOD در رقم حساس نسبت به شاهد افزایش نشان داد در حالیکه در ژنوتیپ مقاوم نسبت به شاهد تغییری مشاهده نشد. نتیجهگیری: از آنجا که میزان فعالیت GPX در همه زمانها و نژادهای بررسی شده در ژنوتیپ مقاوم بیش از ژنوتیپ حساس بود، شاید بتوان برای این آنزیم نقش مهمی در مهار ROS ناشی از بیمارگر و در نتیجه مکانیسمهای دفاعی قائل شد. در میانکنش بین گیاه و بیمارگر بیوتروف، عموماً فعالیت هر یک از آنزیمهای آنتیاکسیدانی علاوه بر متأثر بودن از نوع تعامل (سازگار و ناسازگار)، به نژاد، رقم و زمان پس از مایهزنی بستگی دارد. | ||
کلیدواژهها | ||
واژههای کلیدی: زنگ ساقه گندم؛ سوپراکسید دیسموتاز (SOD)؛ گایاکول پراکسیداز (GPX)؛ گونههای فعال اکسیژن ROS | ||
مراجع | ||
Abdelaal, K.A., Hafez, Y., Badr, M., Youseef, W., & Esmail, S. M. 2014. Biochemical, histological and molecular changes in susceptible and resistant wheat cultivars inoculated with stripe rust fungus Puccinia striiformis f. sp. tritici. Egyptian Journal of Biological Pest Control, 24(2). Alafari, H.A., Hafez, Y., Omara, R., Murad, R., Abdelaal, K., Attia, K., & Khedr, A. 2024. Physio-biochemical, anatomical, and molecular analysis of resistant and susceptible wheat cultivars infected with TTKSK, TTKST, and TTTSK novel puccinia graminis races. Plants, 13(7), 104. https://doi.org/10.3390/plants13071045 Anahid F., Zaeifizadeh M., Shahbazi H., Ghasemi M. 2013. Changes in activity of antioxidative enzymes in wheat cultivars seedling against stripe rust. Int. J. Agron. Plant Prod, 4, 2606–2611. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2023.101960 Asthir, B., Koundal, A., Bains, N., & Mann, S. 2010. Stimulation of antioxidative enzymes and polyamines during stripe rust disease of wheat. Biologia Plantarum, 54, 329-333. https://doi.org/10.1007/s10535-010-0057-4 Beauchamp, C., & Fridovich, I. 1971. Improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Anal. Biochem, 44(1), 276-287. https://doi.org/10.1016/0003-2697(71)90370-8 Chen, Y., Mao, H., Wu, N., Ma, J., Yuan, M., Zhang, Z., Yuan, S., & Zhang, H. 2019. Effects of stripe rust infection on the levels of redox balance and photosynthetic capacities in wheat. International Journal of Molecular Sciences, 21(1), 268. https://doi.org/10.3390/ijms21010268 Chen, Y.E., Cui, J.M., Su, Y.Q., Yuan, S., Yuan, M., & Zhang, H.Y. 2015. Influence of stripe rust infection on the photosynthetic characteristics and antioxidant system of susceptible and resistant wheat cultivars at the adult plant stage. Frontiers in Plant Science, 6, 779. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00779 Das, K., & Roychoudhury, A. 2014. Reactive oxygen species (ROS) and response of antioxidants as ROS-scavengers during environmental stress in plants. Frontiers in Environmental Science, 2, 53. https://doi.org/10.3389/fenvs.2014.00053 De Souza, I.R., & MacAdam, J.W. 1998. A transient increase in apoplastic peroxidase activity precedes decrease in elongation rate of B73 maize (Zea mays) leaf blades. Physiologia Plantarum, 104(4), 556-562. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1998.1040406.x FAO (2022). FAOSTAT, Crop and livestock statistics products, Last Update October 7, 2024, Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL. Feng, H., Wang, X., Zhang, Q., Fu, Y., Feng, C., Wang, B., Huang, L., & Kang, Z. 2014. Monodehydroascorbate reductase gene, regulated by the wheat PN-2013 miRNA, contributes to adult wheat plant resistance to stripe rust through ROS metabolism. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms, 1839(1), 1-12. https://doi.org/10.1016/j.bbagrm.2013.11.001 Foyer, C.H., & Noctor, G. 2005. Redox homeostasis and antioxidant signaling: a metabolic interface between stress perception and physiological responses. The Plant Cell, 17(7), 1866-1875. https://doi.org/10.1105/tpc.105.033589 Jones, J.D., & Dangl, J.L. 2006. The plant immune system. Nature, 444(7117), 323-329. https://doi.org/10.1038/nature05286 Kanja C, Hammond-Kosack KE. 2020. Proteinaceous effector discovery and characterization in filamentous plant pathogens. Molecular Plant Pathology, 21, 1353-1376. https://doi.org/10.1111/mpp.12980 Lidwell-Durnin, J., & Lapthorn, A. 2020. The threat to global food security from wheat rust: Ethical and historical issues in fighting crop diseases and preserving genetic diversity. Global Food Security, 26, 100446 . https://doi.org/10.1016/j.gfs.2020.100446 Lorrain, C., Petre, B., & Duplessis, S. 2018. Show me the way: rust effector targets in heterologous plant systems. Current Opinion in Microbiology, 46, 19-25. https://doi.org/ 10.1016/j.mib.2018.01.016 Maurya, R., & Namdeo, M. 2022. Superoxide Dismutase: A Key Enzyme for the survival of intracellular pathogens in host. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.100322 Mittler, R. 2017. ROS are good. Trends Plant Science, 22(1), 11-19. https://doi.org/ 10.1016/j.tplants.2016.08.002 Mittler, R., Vanderauwera, S., Gollery, M., & Van Breusegem, F. 2004. Reactive oxygen gene network of plants. Trends in Plant Science, 9(10), 490-498 . https://doi.org/10.1016/j.tplants.2004.08.009 Salcedo, A.F. 2018. Unraveling the mechanisms of Sr35-based resistance in the wheat-Puccinia graminis f. sp. tritici pathosystem. Seifi, H., Serajazari, M., Kaviani, M., Pauls, P., Booker, H., & Navabi, A. 2021. Immunity to stripe rust in wheat: A case study of a hypersensitive-response (HR)-independent resistance to Puccinia striiformis f. sp. tritici in Avocet-Yr15. Canadian Journal of Plant Pathology, 43(sup2), S188-S197. https://doi.org/10.1080/07060661.2021.1907448 Torres, M.A., Jones, J.D., & Dangl, J.L. 2006. Reactive oxygen species signaling in response to pathogens. Plant Physiology, 141(2), 373-378. https://doi.org/10.1104/pp.106.079467 Wang, C.F., Huang, L.L., Buchenauer, H., Han, Q.M., Zhang, H.C., & Kang, Z.S. 2007. Histochemical studies on the accumulation of reactive oxygen species (O2− and H2O2) in the incompatible and compatible interaction of wheat—Puccinia striiformis f. sp. tritici. Physiological and Molecular Plant Pathology, 71(4-6), 230-239. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2008.02.006 Wang, X., Che, M.Z., Khalil, H.B., McCallum, B. D., Bakkeren, G., Rampitsch, C., & Saville, B.J. 2020. The role of reactive oxygen species in the virulence of wheat leaf rust fungus Puccinia triticina. Environmental Microbiology, 22(7), 2956-2967. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15063 Zaid, A., Wani, S.H. 2019. Reactive oxygen species generation, scavenging and signaling in plant defense responses. Bioactive Molecules in Plant Defense, 111-132. https://doi.org/10.1007/978-3-030-27165-7_7 Zainy, Z., Fayyaz, M., Yasmin, T., Hyder, M.Z., Haider, W., & Farrakh, S. 2023. Antioxidant enzymes activity and gene expression in wheat-stripe rust interaction at seedling stage. Physiological and Molecular Plant Pathology, 124, 101-960 . https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2023.101960 Zhang, H., Wang, C., Cheng, Y., Chen, X., Han, Q., Huang, L., Wei, G., & Kang, Z. 2012. Histological and cytological characterization of adult plant resistance to wheat stripe rust. Plant Cell Reports, 31, 2121-2137 . https://doi.org/10.1007/s00299-012-1322-0 Zipfel, C. 2014. Plant pattern-recognition receptors. Trends in Immunology, 35(7), 345-351. https://doi.org/10.1016/j.it.2014.05.004 Zadoks, J.C., Chang, T.T., & Konzak, C.F. 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed research, 14(6), 415-421. https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 58 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 60 |