بررسي مولكولي جمعيت جدايه هاي گونه كمپلكس Fusarium graminearum گندم

Molecular Studys of Fusarium graminearum Species Group Isolated from of Wheat at Ardabil Province in Iran

يكي از بيماري هاي مهم گندم بيماري بلايت فوزاريومي سنبله مي باشد كه همه ساله خسارت كمي و كيفي زيادي به اين محصول وارد مي كند. گونه هاي غالب عامل اين بيماري در بسياري از كشورها Fusarium graminearum، F. avenaceum و F. culmorum است. آلودگي به F. graminearum مي تواند منجر به آلودگي دانه به مايكوتوكسين هاي deoxynivalenol (DON)، 3-acetyldeoxynivalenol (3-ac DON)، 15-acetyldeoxynivalenol (15-AcDON)، nivalenol(NIV) و zeralenone (ZEA) شود. نظر به آلودگي بالاي گندم محصول سال 1390 استان اردبيل به F. graminearum و مايكوتوكسين DON بررسي جمعيت جدايه-هاي گندم اين گونه كمپلكس قارچي در استان اردبيل هدف اين تحقيق بود. در اجراي اين تحقيق در سال 1390 در فصل برداشت گندم از مزارع و محل هاي جمع آوري محصول گندم مناطق مختلف استان اردبيل شامل: پارس آباد مغان، گرمي، بيله سوار، نمين و اصلاندوز نمونه برداري و با كشت نمونه ها در محيط كشت هاي مناسب جدايه هاي فوزاريوم از آنها حاصل شد. با بررسي ويژگي هاي مورفولوژيك تعداد 321 جدايه گونه كمپلكس F. graminearum تشخيص شد. جهت تاييد بررسي هاي مورفولوژيك از يك جفت پرايمر اختصاصي تشخيص اين گونه استفاده شد كه در تعداد 321 جدايه باند 450 جفت بازي توليد نمود و تشخيص مولكولي گونه F. graminearum به اثبات رسيد. براي تعيين جايگاه فيلوژنتيك جدايه هاي گونه كمپلكس F. graminearum حاصل از گندم استان اردبيل از آغازگرهاي اختصاصي كه براي قسمتي از توالي ژن آمونيا لايگيز2 (CTPS2) طراحي شده اند و با تكثير قطعاتي با طول متفاوت، اجزاي اين گونه مركب را از هم تفكيك مي كنند، استفاده شد، همچنين توالي نوكليوتيدي قطعات توليد شده در چهار جدايه تعيين گرديد. نتايج حاصل از PCR با آغازگرهاي ژن آمونيا لايگيز2 در تعداد 287 جدايه توليد باندهاي bp311 و bp 162 را نمود، كه توسط جدايه هاي گونه فيلوژنتيك Fusarium asiaticum توليد مي شود. به اين ترتيب 4/89 درصد جدايه ها متعلق به گونه F. asiaticum و 6/10 درصد آنها از ساير اجزا گروه گونه مركبF. graminearum بودند. توالي نوكليوتيدي ژن آمونيا لايگيز2 جدايه ها نيز مـويد تشخيص گونه ي F. asiaticum و تفكيك آن از ساير اجزاي گونه مركب F. graminearum بود. نتايج اين تحقيق نشان داد كه با كاربرد آغازگرهاي عمومي و اختصاصي در مدت زمان كوتاهي گونه F. graminearum و گونه هاي فيلوژنتيك اين گونه مركب قابل تشخــيص هســتند. به نظر مي رسد آلودگي بالاي گندم اردبيل به DON توسط گونه F. asiaticum ايجاد مي شود.

One of the most important diseases on wheat is Fusarium head blight (FHB) which causes high losses on wheat crop quantitatively and qualitatively. The main species caused FHB are Fusarium graminearum, F. culmorum and F. avenaceum. Fusarium graminearum isolates are concerned as the major agents to produce deoxynivalenol, 3-acetyldeoxynivalenol, 15-acetyldeoxynivalenol, nivalenol, and zeralenone in wheat. Regarding to high DON contamination of 2011 wheat crop production at Ardabil province, population analysis of the Fusarium graminearum species complex isolated from wheat crop of this area was considered as the purpose of this study. During Jun till July of 2011 the FHB wheat contaminated samples were collected from wheat fields and harvested wheat crop through Ardabil area and Fusarium isolates obtained from wheat samples using suitable laboratory methods. 321 F. graminearum isolates were identified based on morphological characters. The identification of all 321 isolates was confirmed molecularly using Nicholsonʹs specific F. graminearum primers. To resolve the different members of the F. graminearum clade, the species specific primers which designed for partial sequences of the ammonia ligase 2 (CTPS2) gene were used. F. asiaticum, F. meridionale, and other members of the F. graminearum clade can be distinguished based on differences in the length of the CTPS2-derived amplicons by these primers. The primers for the ammonia ligase 2 gene produce fragments of 162 and 3l1bp in isolates of F. asiaticum, while the 311bp fragments are observed in all other members of the F. graminearum clade To find the phylogenic relation four isolates were selected as the representative isolates and their ammonia ligase 2 gene amplicons were sequenced. The results of PCR products showed that 89.4% of F. graminearum isolates (287 out of 321isolates) were F. asiaticum due to producing both 162 bp and 311 bp bands while in 10.6 % of isolates only one band (311 bp) was produced which indicated this minority of isolates were not F. asiaticum but they were in the clade of F. graminearum. The sequences of the ammonia ligase 2 gene amplicons of four representative isolates confirmed the identification of F. asiaticum as the dominant species of F. graminearum clade on FHB contaminated wheat in Ardebil province. The results showed that F. asiaticum was the predominant species causing Fusarium head blight (FHB) of wheat suggested resulting in DON production throughout all regions of Ardabil province.