مطالعه گونه های مختلف فوزاریوم روی میزبان های پیاز، سیب زمینی و لوبیا در منطقه فریدن اصفهان

STUDENT

DEGREE

YEAR

The world's favourite root vegetables, potatoes and onions are dominant cultivation in Iran and Fereydan region is now the biggest potato producing part and almost all potatoes are harvested in this region in Isfahan province. Common Bean, Phaseolus vulgaris L, due to the high percentage of protein and nitrogen-fixing bacteria in the root have a substantial impact on soil fertility. Fusarium species are a group of the phytopathogenic soil-borne fungi on onions, beans and potatoes in cultivation zones. Fusarium wilt, dry rot of potato tubers, wilt and root rot of onion and beans cause considerable losses in production in Isfahan province. The aims of this research were to evaluate the prevalence of Fusarium species, the symptoms associated to collected species and to conduct the cross pathogenicity test to determine the host range in the household farms and the number of stores in the region during the summer and winter of 2015 and spring of 2016. During numerous visits from farms and warehouses, numbers of symptoms such as wilt and dry rot were collected and cultured. In this way, more than 230 fungal isolates were obtained belonging to the genus Fusarium. Based on morphological characteristics, 93 isolates related to species F. oxysporum (61 isolates from potato, 28 of beans and four of onions), 35 isolates F. solani (24 isolates from potato, seven from onion and four isolates from bean), 34 isolates of F. proliferatum of onions, 29 isolates of F. sambucinum (24 isolates from potato, three of beans and two of onions), 19 isolates of F. accuminatum (10 isolates from potato, eight isolates of onion and one isolate of bean), 13 isolates of F. equiseti (10 isolates from potato and three isolates of bean) and seven isolates of F. falciforme (four isolates of onion and three isolates of bean) were identified. F. falciforme is a new report for onion and bean from Iran. Among the seven identified species F . proliferatum were dominant species on onions and F.oxysporum were dominant species on bean and potato. In order to confirme morphological identification the specific primer pairs have been used in PCR reactions. Molecular identification of the fusarium species using specific primers fungi EF1T/EF2T was carried out. Sequence analysis with sequences available in GenBank shared 99 to 100% identity. The phylogenetic tree constructed using gene sequences shows that all isolates were clustered with species belonging to Fusarium. In the present study, symptoms of rotting, discoloration and soft tissue in white and gold onion bulbs were first reported. F.oxysporum species as the dominant species on the beans and potatoes. Crossing inoculation test showed that all species in this thesis are able to cause disease on each three crop. KeyWords : Fusarium rot, Fusarium wilt, Fusarium specious. Gene EF-1 ? .

سیب زمینی با نام علمی Solanum tuberosum L. و پیاز با نام علمی Allium cepae L. از مهم ترین محصولات زراعی و سبزی در تغذیه انسان هستند. این گیاهان به عنوان کشت غالب در منطقه فریدن اصفهان محسوب می شوند. لوبیا نیز با نام علمی Phaseolus vulgaris L. گیاهی از تیره بقولات است که به دلیل داشتن درصد بالای پروتئین نقش مهمی در تغذیه انسان ایفا می کند و علاوه بر آن باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در ریشه آن تأثیر بسزایی در حاصلخیزی خاک دارد و در کنار محصولات مهمی چون سیب زمینی و پیاز، لوبیا نیز در سطح زیادی در این منطقه از استان اصفهان کشت می گردد. یکی از عوامل قارچی خسارت زای خاکزاد بوته های پیاز، لوبیا و سیب زمینی در مزرعه و انبارهای منطقه، گونه های مختلف فوزاریوم است. گونه های متعدد فوزاریومی منجر به بیماری های مهمی مانند پژمردگی، پوسیدگی خشک غده سیب زمینی، پژمردگی و پوسیدگی طبق پیاز و نیز پژمردگی و پوسیدگی ریشه لوبیا در سراسر جهان و ایران می شوند که سبب زیان و کاهش قابل ملاحظه ای در تولید می گردد. بنابراین در تحقیق حاضر، به منظور ارزیابی میزان فراوانی گونه های بیماری زا روی هر سه میزبان، گونه های غالب و اصلی دخیل در ایجاد بیماری، ارتباط نوع گونه با نوع علائم بیماری و نیز آزمون بیماری زایی تقاطعی جهت تعیین دامنه میزبانی گونه های بیماری زا روی هر سه محصول، از مزارع و تعدادی از انبارهای خانگی در این منطقه طی تابستان و زمستان 1394 و نیز بهار 1395 نمونه برداری انجام شد. طی بازدیدهای متعدد از مزارع و انبارها، بیش از 230 جدایه قارچی از نمونه های جمع آوری شده به دست آمد که همه آن ها متعلق به جنس فوزاریوم بودند. بر اساس مشخصات مورفولوژیکی، 93 جدایه گونه مرکب F. oxysporum (61 جدایه از سیب زمینی، 28 جدایه از لوبیا و چهار جدایه از پیاز)، 35 جدایه گونه مرکب F. solani (24 جدایه از سیب زمینی، هفت جدایه از پیاز و چهار جدایه از لوبیا)، 29 جدایه F. sambusinum (24 جدایه از سیب زمینی، سه جدایه از لوبیا و دو جدایه از پیاز)، 19 جدایه F . acuminatum (10 جدایه از سیب زمینی، هشت جدایه از پیاز و یک جدایه از لوبیا)، 13 جدایه F. equiseti ( 10 جدایه از سیب زمینی و سه جدایه از لوبیا)، هفت جدایه F. falciforme (چهار جدایه از پیاز و سه جدایه از لوبیا) و 34 جدایه F. proliferatum از پیاز، تشخیص داده شد. تاکنون گزارشی از F. falciforme روی گیاهان پیاز و لوبیا وجود نداشته است و در این پژوهش برای اولین بار از این دو گیاه معرفی می گردد. در بین هفت گونه فوزاریوم شناسایی شده، F. oxysporum گونه غالب منطقه فریدن روی دو محصول سیب زمینی و لوبیا و F. proliferatum گونه غالب روی محصول پیاز بود. به منظور تأیید مولکولی گونه های جداسازی شده، از جفت آغازگرهای ویژه در واکنش PCR استفاده شد. استفاده از جفت آغازگرهای EF1T/EF2T و تشکیل باندهای 606 تا 704 نوکلئوتیدی برای جدایه های فوزاریومی، تشخیص این گونه ها را از جنبه مولکولی تأیید کرد. تکثیر ژن EF-1 ? ( Translation Elongation Factor 1- ? ) و بررسی توالی آن ها نشان داد که توالی تمامی گونه های مورد بررسی با توالی گونه های مشابه موجود در بانک ژن تشابه قابل توجهی دارد. همچنین رسم درخت تبارزایی با استفاده از نرم افزار زیست رایانه ای، گونه های شناسایی شده در تحقیق حاضر را در کنار گونه های مشابه موجود در بانک ژن قرار داد. آزمون بیماری زایی در شرایط آزمایشگاهی و گلخانه ای، بیماری زا بودن گونه های به دست آمده را اثبات و علاوه بر آن ارتباط نوع علائم با نوع گونه بیماری زا را نشان داد. علائم ایجاد شده روی غده سیب زمینی توسط گونه های F. oxysporum ، F. solani و F. sambusinum علاوه بر وجوه مشترک دارای علائم منحصر به فرد نیز بودند. به نظر می رسد که گونه F. equiseti روی غده های سیب زمینی علائم مشخصی از پوسیدگی را سبب می گردد و برعکس گونه F . acuminatum علائم ثابت و مشخصی را ایجاد نمی کند. در تحقیق حاضر، علائم پوسیدگی، تغییر رنگ و ایجاد بافت نرم روی فلس پیازهای سفید و طلائی در اطراف گردن پیاز توسط گونه های F. proliferatum ، F. oxysporum و نیز F . accuminatum برای اولین بار گزارش می شود. گونه F. oxysporum به عنوان گونه غالب روی دو محصول لوبیا و سیب زمینی، علاوه بر تغییر رنگ آوندی و ایجاد پژمردگی، علائم پوسیدگی را نیز ایجاد نمود. همچنین طی آزمون های بیماری زایی تقاطعی مشخص شد که تمامی جدایه های به دست آمده، توانایی ایجاد بیماری روی هر سه محصول را دارند و به نظر می رسد که تنها یک جدایه از گیاه پیاز، به عنوان فرم مخصوص F. oxysporum f. sp . cepace فقط قادر به آلوده سازی پیاز است. از نتایج به دست آمده می توان چنین استنباط نمود که گونه های فوزاریومی اختصاصی بودن خاصی روی این سه محصول نداشتند و قادر به آلوده سازی تمامی آن ها هستند. لذا تناوب زراعی به منظور کنترل بیماری نمی تواند برای این سه محصول مؤثر باشد. کلمات کلیدی : پژمردگی فوزاریومی، پوسیدگی فوزاریومی، گونه های فوزاریومی، پیاز، سیب زمینی، لوبیا، ژن EF-1 ?