Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی ارزنلو (استاد مشاور) محمد جوان نیکخواه (استاد راهنما) بهرام شریف نبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elaheh Seifollahi
الهه سیف اللهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Identification of Rhychosporium species and determination of genetic structure of populations of barley scald pathogen in Iran
Different species of Rhynchosporium , including R. commune , R. secalis , R. agropyri , R. orthosporum and R. lolii cause scald disease or leaf blotch on barley and some grasses which reduces the quantity and quality of the yeild. In this study, 204 isolates from barley and uncultivated grasses were collected from Gorgan, Miandoab, Eyvan and Baghmalek. Morphological and phylogenetic analyses of two ITS and beta-tubulin loci were used to identify Rhynchosporium species and their host ranges in Iran. Conidia of 68 isolates from barley and wild grasses were measured for morphological identification. The mean of total conidial lengths was 16.79 with standard error of the mean = 0.04 and varied between 15.00-22.53 µm among different isolates. The mean of their conidial widths were 3.06 with standard error of the mean 0.006 and varied between 2.73 – 3.50 µm among different isolates. Despite, the large variation observed for conidial dimensions, the phylogeny constructed from the ITS-rDNA region and -tubulin gene, revealed that all isolates from barley and wild grasses in Iran belong to R. commune . R. commune is reported for the first time from Hordeum murinum . glaucum , H. vulgare . spontaneum and Lolium multiflorum from Iran. This study is also a first report of Avena sativa (matrix nova) as a new host of R. commune . Cross inoculation of R. commune isolates from all hosts, uncultivated grasses and cultivated barley, showed that uncultivated grasses could be as an inoculum sources for cultivated barley epidemics and also contribute in pathogen evolution. Thus, management of uncultivated grasses in the vicinity of barley fields should be considered in managing the disease on cultivated barley. Also, in this study, the genetic structure of R. commune populations was investigated in Iran and Syria (using of the collected isolates by Linde in ANU university in Australia) using microsatellite marker. Previous studies examined structure of Syrian populations as a representative of cultivated barley’s centre of the origin, the Fertile Crescent using microsatellites and suggested that R. commune and Hordeum vulgare (cultivated barley) did not co-evolve in the host’s centre of origin. In the present study R. commune populations from Syria with those from Iran, which represents a secondary centre of origin for barley at the eastern edge of the Iranian Plateau were compared. For this purpose, 14 microsatellite loci were amplified and analyzed in Iranian and Syrian populations. The results of this study showed that genotype diversity of Iranian populations is less than that of Syrian populations, but they don’t have a significant difference in gene diversity. So, R. commune and barley did not co-evolve in the centers of origin of cultivated barley and it’s likely that the pathogen have been introduced recently into Iran through infected barley seed. Hierarchical analyses of molecular variance revealed that most genetic diversity for populations of Iran and Syria was distributed within populations, with only %14 among populations. Analyses of multilocus association, genotype diversity and mating type frequency suggest that Iranian populations reproduce predominantly asexually. Investigation of mating types of Iranian isolates showed that they have the ability to reproduce sexually on barley and uncultivated grasses due to the presence of both mating types on these hosts. Key words Morphology, Host, Syria, Evolution, Gene and genotype diversity, Dispersion
گونه های مختلف Rhynchosporium ، شامل R. commune ، R.agropyri ، R. secalis ، R .orthosporum و R. lolii باعث بروز بیماری اسکالد یا سوختگی برگ روی جو و تعدادی از گیاهان گرامینه می شوندکه سبب کاهش کمی و کیفی محصول می شود. در این پژوهش 204 جدایه از جو و گراس های غیر زراعی از گرگان، میاندوآب، ایوان و باغملک جمع آوری گردید. برای شناسایی گونه های Rhynchosporium و دامنه میزبانی آنها در ایران، مورفولوژی و تجزیه و تحلیل فیلوژنتیکی دو لوکوس ITS و بتاتوبولین مطالعه گردید. کنیدیوم های 68 جدایه به دست آمده از جو و گراس های وحشی ، برای شناسایی مورفولوژیکی اندازه گیری شدند. میانگین کل طول کنیدیوم ها 79/16 میکرومتر با خطای استاندارد میانگین 04/0 و بین 53/22 – 00/15 میکرومتر در بین جدایه های مختلف، متغیر بود. میانگین عرض آنها 06/3 میکرومتر با خطای استاندارد میانگین 006/0 و بین 50/3 – 73/2 میکرومتر تغییر می کرد. علی رغم تغییر پذیری زیاد مشاهده شده برای ابعاد کنیدیومی، فیلوژنی ناحیه ITS و ژن بتاتوبولین نشان داد که تمامی جدایه های بررسی شده، متعلق به گونه R. commune هستند. گونه R. commune برای اولین بار از Hordeum murinum . glaucum ، Hordeum vulgare . spontaneum و Lolium multiflorum از ایران گزارش می شود. در این مطالعه برای اولین بار Avena sativa به عنوان میزبان جدید (matrix nova) R. commune شناسایی شد. مایه زنی تقاطعی جدایه های R. commune از همه میزبان ها، جو و گراس های غیر زراعی نشان داد که گراس های غیر زراعی می توانند به عنوان منابع زادمایه برای اپیدمی های جو زراعی عمل کنند و در تکامل بیمارگر نیز نقش داشته باشند. بنابراین، حذف گراس های غیر زراعی مجاور مزارع جو، باید در مدیریت بیماری روی جو زراعی مورد توجه قرار گیرد. همچنین، در این مطالعه، ساختار ژنتیکی جمعیت های R. commune ، در ایران و سوریه (با استفاده از جدایه های جمع آوری شده توسط لینده در دانشگاه ANU استرالیا) با استفاده از نشانگر میکروستلایت بررسی گردید. مطالعات پیشین، ساختار جمعیت سوریه را به عنوان نماینده جمعیت این قارچ در مرکز خاستگاه جو در هلال حاصلخیز، با استفاده از میکروستلایت ها مورد بررسی قرار داده بودند و پیشنهاد کردند که بیمارگر و میزبان در مرکز خاستگاه میزبان در تکامل همراه نبوده اند. در مطالعه حاضر، جمعیت های R. commune از سوریه با جمعیت های ایران که نماینده خاستگاه ثانویه جو در لبه شرقی فلات ایران هستند، مقایسه شد. به این منظور، 14 جایگاه ریز ماهواره ای در جمعیت های ایران و سوریه تکثیر و مورد آنالیز قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که تنوع ژنوتیپی جمعیت های ایران کمتر از جمعیت های سوریه است، اما از نظر تنوع ژنی تفاوت معنی داری با هم ندارند. بنابراین، R. commune و جو در مراکز خاستگاه جو در تکامل همراه نبودند و احتمال می رود که بیمارگر از طریق بذر آلوده جو به ایران وارد شده باشد. آنالیز سلسله مراتبی واریانس مولکولی مشخص کرد که بیشترین تنوع ژنتیکی جمعیت های ایران و سوریه، درون جمعیت ها توزیع شده است و تنها 14% در بین جمعیت ها توزیع شده است. آنالیز همبستگی چند جایگاهی، تنوع ژنوتیپی و فراوانی تیپ های آمیزشی، پیشنهاد می کند که جمعیت های ایرانی غالباً تولید مثل غیر جنسی دارند. بررسی تیپ های آمیزشی در جدایه های ایرانی مورد نشان داد که به دلیل حضور هردو تیپ آمیزشی روی جو و گراس های غیر زراعی، آنها توانایی تولید مثل جنسی را روی این میزبان ها دارند. کلمات کلیدی : مورفولوژی، میزبان، سوریه، تکامل، تنوع ژنی و ژنوتیپی، پراکنش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی