شناسايي مولكولي Cochliobolus sativusعامل بيماري لكه سوختگي گندم با استفاده از توالي‌يابي ITS ريبوزومي و بررسي روابط فيلوژنتيكي گونه‌هاي موجود در جنس Cochliobolus

Molecular Identification of Cochliobolus sativus, the Causal Agent of Wheat Spot Blotch Disease, Using ITS Sequencing and its Phylogenetic Relationships with other Cochliobolus Species

عامل بيماري لكه‌سوختگي گندم قارچCochliobolus sativus است كه در بسياري از مناطق جهان به عنوان يكي از مهم‌ترين بيماري‌هاي گندم مطرح است. از مناطق آلوده شمال كشور نمونه‌هاي مشكوك به اين بيماري جمع‌آوري و از ميان آن‌ها هشت جدايه عامل بيماري به عنوان نماينده انتخاب و مورد بررسي مورفولوژيكي، اثبات بيماريزايي و مولكولي قرار گرفتند. مشخصات مورفولوژيكي جدايه‌ها با استفاده از كليدهاي معتبر نشان داد كه علايم بيماري مشاهده شده ناشي از آلودگي به بيمارگر C. sativus بود. آزمون بيماريزايي نشان داد كه جدايه‌هاي عامل بيماري قادر به ايجاد علايم تيپيك لكه‌سوختگي روي رقم حساس بولاني بودند. نتايج توالي‌يابي نشان داد كه توالي منطقه ITS همه جدايه‌هاي C. sativus شمال ايران با جدايه مرجع C. sativus كاملاً يكسان بود. قرابت و روابط فيلوژني جدايه‌هاي ايراني قارچ C. sativus با گونه‌هاي ديگر موجود در جنس Cochliobolus با استفاده از چندين روش تجزيه فيلوژني از جمله فاصله ژنتيكي (GD)، پارسيموني (MP) و تخمين بيشينه (ML) محاسبه و با يك‌ديگر مقايسه شد. تجزيه فيلوژني با هر سه روش نشان داد كه جدايه‌هاي ايراني قارچ C. sativus با جدايه مرجع در يك گروه قرار گرفته و درخت‌هاي فيلوژني حاصل بسيار به هم شبيه بودند. گونه‌هاي مختلف Cochliobolus در دو گروه اصلي و چند زير گروه طبقه‌بندي شدند. بررسي فاصله ژنتيكي محاسبه شده براي گونه‌هاي مختلف Cochliobolus نشان داد كه گونه C. eleusines با فاصله ژنتيكي بسيار كم بيشترين قرابت را با گونه C. sativus دارد، در حالي كه گونه C. sativus بيشترين فاصله را با دو گونه C. kusanoi و C. australiensis داشت. يافته‌هاي حاصل از اين تحقيق حاكي از پراكنش سراسري اين بيماري در اقليم گرم و مرطوب شمال كشور بود و بنابراين براي پيشگيري از گسترش روزافزون اين بيماري لازم است در برنامه‌هاي به‌نژادي گندم در اين اقليم، مقاومت به اين بيماري مورد توجه قرار گيرد.

The causal agent of spot blotch is the fungus Cochliobolus sativus which is one of the most important wheat pathogens worldwide. Among several wheat samples showing typical spot blotch symptoms collected from different regions of north of Iran, eight samples were selected as representative and the fungal pathogens were subsequently isolated and characterized using morphological, pathological and molecular approaches. Morphological characteristics of these isolates were determined using illustrated fungal keys demonstrating that the observed symptoms were due to wheat infection to C. sativus. Pathogenicity tests showed that isolated C. sativus were able to cause typical spot blotch symptoms on Bolani as the susceptible cultivar. Sequencing results revealed that ITS regions of Iranian isolates were identical to that of the C. sativus reference isolate. Phylogenic relationships of Cochliobolus spp. were investigated using different methods including genetic distance, maximum parsimony and maximum likelihood showing that all phylogenetic tree patterns were similar and Iranian isolates were clustered with the C. sativus reference isolate. Cochliobolus spp. were clustered in two major groups containing some minor groups. Estimated genetic distance showed that C. eleusines is the most related species to C. sativus, while C. kusanoi and C. austaliensis were the most distanced species to C. sativus. This study revealed that spot blotch is a widespread disease in the north of Iran and, therefore, to control the increasing spread of the disease, the resistance for this disease should be considered in breeding programs in this region.