بررسی سلولی و مولکولی چند رقم گندم در تعامل با قارچ سفیدک سطحی و بررسی امکان القای ژن های مقاومت پس از تیمار با اسید سالسیلیک و قارچ اندومایکوریز piriformospora indica

گندم نان یکی از محصولات غذایی است که جایگاه مهمی را در تغذیه جمعیت دنیا داراست. بیماری سفیدک سطحی در گندم که توسط عامل blumeria graminis f.sp. tritici (bgt ) ایجاد می گردد، یکی از بیماری های مهم گندم به شمار می رود. روش-های مختلفی برای کنترل بیماری وجود دارد ولی کاربرد القا کننده ها که می توانند مقاومت را به صورت سیستمیک در گیاهان القا نمایند، از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. ترکیب شیمیایی اسید سالسیلیک و قارچ اندومیکوریز piriformospora indica به ترتیب پس از تلقیح بر روی گیاه و همزیست شدن با ریشه، بوسیله القای مقاومت سیستمیک احتمالاً نقش محوری در افزایش مقاومت در گیاهان نسبت به عوامل بیماریزا دارند. علاوه بر این خود گیاهان نیز در معرض عوامل بیولوژیکی ترکیبات متنوعی مثل گونه های اکسیژن فعال، فیتوالکسین ها و گروهی از پروتئین ها به نام پروتئین های مرتبط با بیماریزایی (pr) را تولید می نمایند. در این تحقیق الگوی تظاهر ژن های مرتبط با بیماریزایی pr1، pr2، pr3 ، pr5، prx و ژن های pal، npr1، mlo و bi-1 با استفاده از تکنیک real time pcr بررسی شد و الگوی فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان پراکسیداز، کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز مورد ارزیابی قرار گرفت. در ابتدا چهل رقم و ژنوتیپ گندم بر اساس میزان حساسیت در برابر قارچ bgt بر اساس تعداد کلنی رشد یافته در واحد سطح غربالگری شده و رقم فلات بعنوان حساس ترین و ارقام تجن و گاسکوجن به ترتیب به عنوان مقاوم ترین ژنوتیپ های بهاره و زمستانه انتخاب شدند. سپس به منظور بررسی توانایی قارچ p. indica و sa در القای مقاومت در گندم در مقابل بیماری سفیدک سطحی، رقم فلات با دو القاء کننده به صورت جداگانه تیمار و به همراه گیاهان شاهد در معرض قارچ bgt قرار گرفت. همچنین رقم فلات و ارقام مقاوم نیز جهت مقایسه الگوی تظاهر ژن ها در معرض قارچ bgt قرار گرفتند و بیان ژن های مورد نظر در پنج بازه زمانی در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفته و میزان بیان نسبی آن ها نسبت به ژن مرجع اکتین نرمالیزه شد. نتایج نشان داد که در هر دو گروه از گیاهان تیمار شده با القاء کننده های مقاومت و شاهد، تمام ژن های مورد بررسی به جزء mlo و bi-1 پس از اعمال آلودگی روند افزایشی بیان را نشان دادند و حداکثر بیان ژن های دفاعی 24 ساعت بعد از آلودگی مشاهده شد. روند افزایشی در گیاهان شاهد تدریجی بود، در حالیکه در گیاهان تیمار شده القای زودهنگام و بالای ژن های دفاعی در ساعات اولیه بعد از آلودگی با bgt، مشاهده شد. این نتیجه نشان داد که قارچ میکوریز و sa با القای مقاومت سیستمیک سبب بیان زود هنگام و سریع در گیاه گندم شده و با افزایش بیان ژن های دفاعی سبب القای مقاومت در گیاه می گردند. در هر دو گروه از گیاهان آزمایشی، 48 ساعت بعد از آلودگی، روند کاهشی بیان مشاهده شد که می تواند به دلیل جلوگیری از تظاهر موثر این ژن ها به دنبال تشکیل مکینه باشد. مقایسه الگوی تظاهر این ژن ها در ارقام حساس و مقاوم نیز نشان داد که میزان بیان این ژن ها پس از آلودگی در ارقام مقاوم سریع تر از رقم فلات افزایش می یابد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که گیاهان تیمار شده با sa و ارقام مقاوم فعالیت آنتی اکسیدانی کمتری را نسبت به رقم حساس نشان دادند بنابراین این گیاهان با کاهش ظرفیت آنزیم ها و القای مرگ سلولی به مبارزه با این بیمارگر بیوتروف می پردازند. در حالیکه گیاهان همزیست شده به جزء بیان بالای آنزیم پراکسیداز تفاوت معنی داری را از نظر سایر آنزیم ها با گیاه شاهد نشان نداده لذا به نظر می رسد قارچ همزیست در القای مقاومت از طریق مسیر آنزیمی چندان موثر نمی باشد. به طور کلی نتایج مطالعات نشان داد که ارقام تجن و گاسکوجن با بیان بالای ژن های مقاومتی و آنزیم های آنتی اکسیدانی از پتانسیل بالایی برای اصلاح در زمینه مقاومت به سفیدک برخوردار می باشند و دو القا کننده p. indica و sa با بیان بالای ژن های دفاعی در رقم حساس در حد ارقام مقاوم و کاهش تعداد کلنی رشد یافته قارچ bgt در واحد سطح احتمالأ می توانند در ایجاد مقاومت در رقم حساس به بیماری bgt موثر باشند. به طور کلی از نتایج بدست آمده چنین پیشنهاد می گردد یک همبستگی بین زمان و فعالیت ژن های مورد بررسی و مقاومت یا تحمل به بیماری سفیدک سطحی وجود دارد. با توجه به تغییرات مشاهده شده در الگوی بیان ژن های مورد مطالعه و نقش آنها در مقاومت، تصور می شود این ژن ها در ارتباط با پاسخ های دفاعی گندم نسبت به بیمارگر نقش بسیار مهمی را ایفا می نمایند. بنابراین این ژن ها می توانند به عنوان ژن های کاندید، برای مطالعات بیشتر در جهت تولید ارقام مقاومی که دارای سطح بیان بیشتری از این ژن ها باشند، محسوب شوند. به طور کلی نتایج حاصل از الگوی بیان ژن، بهبود خصوصیات مرفولوژیکی و شمارش کلنی های رشد یافته بیانگر موثر بودن نقش قارچ p. indica و sa در القای مقاومت گندم حساس به قارچ bgt بود. از سویی بررسی الگوی بیان ژن همچنین بیانگر نزدیک بودن میزان بیان نسبی ژن های مورد مطالعه در گیاهان القا شده در حد ارقام مقاوم بود. لذا بر اساس نتایج حاصله پیشنهاد می شود که قارچ p. indica و sa با در نظر گرفتن مزایای زیست محیطی آن ها و نیز هزینه های فراوان کودهای شیمیایی از نظر اقتصادی و هزینه های جبران ناپذیر زیست محیطی، می توانند جهت کاهش خسارت بیماری و کم نمودن آثار سوء استفاده از مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند.