Skip to main content
SUPERVISOR
Bahram Sharifnabi,Majid Talebi,Masoud Bahar
بهرام شریف نبی (استاد راهنما) مجید طالبی (استاد مشاور) مسعود بهار (استاد راهنما)
 
STUDENT
ROYA CHOUPANNEJAD NAJAFABADI
رویا چوپان نژاد نجف آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Genetic Diversity of Venturia inaequalis Using Microsatellite Marker and Detection of Resistance Genes in Apple Genotypes of Iran
Apple scab [ Venturia inaequalis (Cke.) Wint.] is the most serious disease of apple worldwide which causes an extensive economic losses due to the negative impact on quality and quantity of apple production. Almost all cultivated apples in Iran are susceptible to V. inaequalis and fungicides application is routine to limit the outbreak of the disease. Overuse of fungicides treatment, causes environmental and economic concerns and also contributed to merge new resistant strains of the pathogen. Therefore, it is necessary to direct all efforts toward the breeding of scab-resistant apple cultivars. The genetic homogeneity of both the cultivated apples and the associated V. inaequalis population in the regions away from the center of diversity has led to assume that, the wild Malus species of East Asia remaining as a substantial resource for apple scab resistance. Despite the existence of various apple genotypes in Iran, the presence of apple scab resistance genes has not been studied yet. Besides, to develop resistant cultivars, it is necessary to understand virulence structure of V. inaequalis and the evolutionary forces that shaping its pathogenesis. Hence, considering the exposure of new races for overcoming scab resistance genes and their prevalence, studying of genetic variation among Iranian isolates of V. inaequalis is more important. In this study the genetic structure of 45 isolates of V. inaequalis was evaluated by microsatellite marker. To do so, the leaves and fruits of apples distorted from scab infection were collected from different apple orchards in Iran during summer 2013. The specimens were cultured on MEA media containing apple extract with 50 ppm from each of Chloramphenicol and Rifampicin antibiotics. DNA was extracted from both cultured mycelia on MEA and also directly from leaves using Chelex ® 100. The isolated V. inaequalis were identified molecularly by ITS5/ ITS4 primers and genetic structure among and within fungal populations were investigated using 12 SSR primer pairs in PCR reactions. After running the PCR products on 6% denaturing sequencing gel, bands were scored and the amplicons were analyzed using PowerMarker V 3.25 software. The dendrograms were drawn based on Nei 1983 and Neighbor Joining method. AMOVA Analysis was performed by Arlequin V 3.1 software. The results demonstrated that the number of amplified alleles in fungi locus varied between 2 to 21 with the average of 10.33 alleles per locus. The average of gene diversity and PIC value was 0.7995 and 0.7739 respectively. The SSR marker was highly polymorphic and could separate the isolates. The populations were divided into four sub-clusters according to the geographical distribution. The dendrogram and percentage of variation among the populations (23.74%) suggest that the V. inaequalis populations distributed homogeneously throughout different regions in Iran because of gene flow, while variation within population was very high due to annual sexual reproduction and several asexual cycles per season. Consequently, the isolates were divided into 19 clusters with percentage variation of 76.36%. The index (0.2374) showed high diversity among the subpopulations of pathogen. The close emplacement of isolates of V. inaequalis from the same varieties of apples in one cluster indicated their co-evolution with the host. The high genetic diversity of V. inaequalis and long lasting apple cultivation in East and West Azerbaijan and Ardabil provinces and also proximity of Khorasan Razavi province to apple origin regions, raise the notion that the isolates of V. inaequalis have been originated from the northern part of Iran. To detect apple scab resistance genes in 28 domestic cultivars
لکه سیاه سیب [ Venturia inaequalis (Cke.) Wint.] ، مهم ترین بیماری سیب در اکثر مناطق جهان بوده و با کاهش کمی و کیفی محصول، سالیانه خسارات هنگفتی به آن وارد می سازد. تقریبا تمام ارقام سیب محلی و وارداتی مورد کاشت در ایران به این بیماری حساس هستند. مبارزه شیمیایی با این بیماری، علاوه بر هزینه زیاد و آثار مخرب زیست محیطی، باعث ایجاد مقاومت در بیمارگر می شود. به این لحاظ، اجرای برنامه های به نژادی برای توسعه ارقام مقاوم سیب ضرورت دارد. یکنواختی ژنتیکی در جمعیت میزبان و قارچ V. inaequalis در نواحی دور از منشا تنوع، باعث شده است تا گونه های وحشی سیب در آسیای شرقی به عنوان منبع مقاومت به لکه سیاه سیب مورد توجه قرار گیرند. علی رغم وجود ژنوتیپ های اهلی و وحشی متنوع سیب در ایران، احتمال حضور ژن های مقاومت در این ژنوتیپ ها بررسی نشده است. از طرف دیگر، به کارگیری ارقام مقاوم، مستلزم بررسی ساختار ژنتیکی جمعیت های بیمارگر است، چراکه با ظهور نژادهای جدید قارچ، احتمال شکست مقاومت افزایش می یابد. بنابراین، با توجه به پراکنش وسیع قارچ V. inaequalis در کشور، مطالعه تنوع ژنتیکی آن اهمیت ویژه ای دارد. در این پژوهش، برای درک صحیح از ساختار ژنتیکی V. inaequalis در ایران، 45 جدایه جمع آوری شده این قارچ از مناطق عمده سیب کاری کشور، با استفاده از نشانگر ریزماهواره بررسی شدند. بدین منظور، نمونه های برگ و میوه مبتلا به لکه سیاه سیب در تابستان 1392 جمع آوری شدند. جداسازی وکشت خالص V. inaequalis از این نمونه ها روی محیط MEA حاوی عصاره میوه سیب و ppm 50 از هر کدام از آنتی بیوتیک های کلرامفنیکل و ریفامپیسین میسر شد. پس از استخراج DNA، تشخیص مولکولی جدایه های قارچی، با استفاده از جفت آغازگرهای ITS5/ ITS4 انجام گرفت و سپس، طی واکنش های PCR از 12 جفت آغازگر ریزماهواره برای ارزیابی ساختار ژنتیکی بین و درون جمعیت های قارچی استفاده شد. بعد از امتیازدهی باندها در محدوده آللی مورد انتظار روی ژل واسرشت 6 % توالی یابی، تجزیه و تحلیل داده ها به کمک نرم افزار PowerMarker V 3.25 صورت گرفت و دندروگرام های مربوطه بر اساس ضریب تشابه نی 1983به روش NJ ترسیم شدند. تجزیه واریانس داده ها نیز بر مبنای روش AMOVA با نرم افزار Arlequin 3.1 انجام شد. بر اساس نتایج حاصل، تعداد آلل های قارچ در هر مکان ژنی از دو تا 21 آلل متغیر بود و متوسط تعداد آن ها در هر مکان 33/10 تعیین شد. میانگین تنوع ژنی مشاهده شده 7995/0 و میانگین شاخص PIC، 7739/0 محاسبه گردیدکه بیانگر چندشکلی بالا و کارایی مناسب آغازگر SSR در تفکیک جمعیت های قارچی بود. به این ترتیب، جمعیت های قارچی بر اساس گسترش در مناطق جغرافیایی مختلف به چهار گروه طبقه بندی شدند. با توجه به دندروگرام و درصد تنوع بین جمعیت های قارچ (74/23 %)، پراکنش نسبتا یکنواختی از جمعیت های قارچ در مناطق مورد نمونه برداری مشاهده گردید که نشان دهنده برقراری جریان ژنی در بین آن ها می باشد. تنوع ژنتیکی داخل هر یک از جمعیت های قارچ به واسطه تولید مثل جنسی سالیانه و چندین تکثیر رویشی در طول فصل، به مراتب زیادتر و جدایه ها با درصد تنوع بالا (26/76 % ) در 19 گروه قرار گرفتند. مقدار شاخص جمعیت ها نیز 23740/0 تعیین گردید که نشان دهنده تمایز زیاد در زیرجمعیت های قارچی می باشد. قرارگیری نمونه های قارچی جدا شده از ارقام مشابه سیب در شاخه هایی نزدیک به یکدیگر، نشان دهنده تطابق ساختار ژنتیکی قارچ با میزبان خود است. با توجه به تنوع ژنتیکی بالای جدایه های قارچ در استان های آذربایجان غربی، شرقی و اردبیل و سابقه طولانی کشت سیب در این مناطق و همچنین نزدیکی استان خراسان رضوی به محل خاستگاه سیب، می توان گفت که احتمالا موطن قارچ در ایران کمربند شمالی کشور است. جهت بررسی امکان حضور ژن های مقاومت به قارچ V. inaequalis در 28 رقم اهلی و ژنوتیپ وحشی سیب، ابتدا استخراج DNA برگی انجام شد و سپس از آغازگرهای اختصاصی و SCAR در واکنش PCR استفاده گردید. نتایج حاصل از توالی یابی و همردیف سازی ناحیه تکثیر شده در بانک ژن، حضور ژن های مقاومت به لکه سیاه شامل Rvi2 ، Rvi6 ، Rvi8 و Rvi11 را در تعدادی از ژنوتیپ های مورد بررسی تایید نمود. ژنوتیپ های وحشی، تعداد ژن مقاومت بیشتری را به همراه داشتند و در بین ارقام اهلی، ملایر1، شاهرود6 و گلدن دلیشز با داشتن حداقل سه ژن مقاومت،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی