گندم غذای اصلی انسان است. مهمترین بیماری این گیاه که سالانه مقادیر زیادی از محصول را از بین می برد، بیماری زنگ غلات است. ردیابی و شناسایی سریع این بیماری قبل از بروز اپیدمی می تواند در ایجاد یک سیستم پیش آگاهی جهت کنترل به موقع و جلوگیری از خسارت بالا به محصولات مفید باشد. روشهای مرفولوژیکی جهت شناسایی این عوامل بیماری از دقت و سرعت لازم برخوردار نیستند. روش های مولکولی مرسوم نیز نیاز به مقادیر زیادی اسپور برای شناسایی این قارچ ها دارند. در این مطالعه برای بر طرف کردن این مشکل و ردیابی و شناسایی سریع سه قارچ p. striiformi، p. triticina و p. recondita از تکنیک real-time pcr استفاده گردید. پس از جمع آوری یوریدیوسپورهای این سه زنگ ابتدا شناسایی مرفولوژیکی بر روی یوریدیوسپور صورت گرفت. سپس استخراج dna از این نمونه ها انجام شد و منطقه its1 آنها توسط pcr تکثیر گردید. سپس ناحیه its1 دو قارچ p. triticina و p. recondita جهت مقایسه با توالی its1 این دو قارچ که در ژن بانک موجود است توالی یابی گردید و شباهت معنی داری بین هر کدام از این دو گونه و توالی آن در بانک ژن نشان داده شد. توالی یابی توانست با احتمال 98 درصد این دو قارچ را شناسایی کند. همچنین ناحیه s 28 به عنوان کنترل داخلی در تمام نمونه ها تکثیر گردید. نمونه های هر قdnaارچ با پروب اختصاصی آن توسط real-time pcr تشخیص داده شد. پروب ها توانستند نمونه ها را به طور اختصاصی تکثیر دهند. نتایج این مطالعات نشان داد که تکنیک real-time pcr می تواند تفکیک قارچ ها را به طور کامل انجام داده و dna زنگ ها را تا حدود 1 پیکوگرم شناسایی کند.

زنگ قهوه ای گندم با عامل puccinia triticina eriks (pt)، به لحاظ وسعت پراکندگی و میزان خسارت در دنیا، مهم ترین بیماری گندم می باشد. جهت تجزیه نژاد و بررسی تنوع در جمعیت عامل بیماری زنگ قهوه ای در بهار سال های 1388 و 1389 بصورت تصادفی از مزارع گندم استان های مختلف کشور بیش از 140 جدایه جمع آوری شد. شناسایی پاتوتایپ ها با استفاده از 38 لاین تقریبا ایزوژنیک زنگ قهوه ای گندم و بر اساس فرمول بیماری زایی/غیر بیماری زایی و همچنین تعیین نژادهای فیزیولوژیک زنگ قهوه ای بر اساس سیستم اصلاح شده نامگذاری یکسان با استفاده از 20 لاین تقریبا ایزوژنیک انجام گردید. در این مطالعه از 234 تک جوش بررسی شده، 177 پاتوتیپ متفاوت تعیین شد. بیشترین فراوانی به ترتیب متعلق به نژادهایfktrs ، fjrrs و fktts بود. در اردبیل نژادtkttn و در خراسان شمالی نژادtfttn با بیماری زایی بر 31 ژن مقاومت به زنگ قهوه ای بیشترین توان بیماری زایی را در میان جدایه های عامل بیماری داشتند. جهت تعیین ساختار ژنتیکی و بررسی رابطه ژنتیکی جمعیت زنگ قهوه ای کشور 20 جفت پرایمر aflpکه 6 جفت آن پرایمر نشاندار بود بر روی 86 جدایه بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که تقریبا تمام جدایه های بررسی شده، از لحاظ ژنتیکی متفاوت بودند همه جدایه های p. t بررسی شده تولید الگوی منحصر بفردی از آلل های aflp نمودند که تنوع بالای ژنتیکی را در درون جمعیت قارچ زنگ قهوه ای را تایید کردند. در بررسی دندروگرام ها و زیر گروه های متعدد آن سه گروه از استان های مجاور بیشترین شباهت یا نزدیکی را با هم داشتند، که سه محور جنوب غرب به سمت شمال غرب، شمال غرب به سمت شمال شرق و شمال شرق به سمت جنوب شرق را شامل می شد. وجود نژادهای مشترک خصوصا در استان های مجاور و وجود جریانات هوایی بهاره در این مسیر دلیل ارتباط بین این استان ها از طریق جریانات هوایی را تقویت کرد. احتمالا در کشور اسپورها هم بصورت انتقال با مسافت های نسبتا کوتاه به استان های مجاور و هم به صورت انتقال با مسافت های بلند به سایر استان ها مهاجرت می کنند. این ارتباط در گروه بندی بر اساس بیماری زایی و عدم بیماری زایی بر 38 ایزولاین افتراقی و هم فراوانی نژادها وجود داشت. قرار گرفتن مهاجم ترین جدایه های استان های همجوار در گروهای نزدیک به هم ارتباط میان استان ها را تقویت کرد و تقریبا اکثر استان ها با هم ارتباط نشان دادند که حاکی از جریان ژنی و انتقال گسترده و موثر اسپورها توسط جریانات هوایی می باشد. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نیز نشان داد که 97% تفاوت ژنتیکی در درون جمعیت ها و 3% تفاوت بین جمعیت ها بود. این نتایج حاکی از آن بود که هر کدام از جمعیت های مورد مطالعه به صورت یک جمعیت مجزا نبوده و جریان ژنی بالایی بین آنها برقرار می باشد. بیشترین فاصله ژنتیکی نیز بین جمعیت جدایه های زنگ قهوه ای در ایران متعلق به استان سیستان و بلوچستان با سایر جمعیت ها و پس از آن گلستان و کرمانشاه بیشترین فاصله ژنتیکی را با سایر استان ها داشتند. جمعیت جدایه های زنگ قهوه ای اردبیل بیشترین نزدیکی را با سایرجمعیت های زنگ قهوه ای داشتندکه کمترین فاصله را نیز با خراسان شمالی داشتند. همچنین خراسان شمالی نیز پس از اردبیل بیشترین شباهت را با سایر استان ها داشت. این دو منطقه بیشترین تنوع را داشتند. بنظر می رسد این دو منطقه از کانون های انتشار و تنوع زنگ قهوه ای در ایران باشند. به دلیل اینکه جمعیت زنگ قهوه ای در ایران بسیار متنوع و از پتانسیل تکاملی بسیار بالایی برخوردار است لذا راهبرد اصلاح برای مقاومت به این بیماری باید بر اساس استفاده از مقاومت کمی همراه با دیگر ژن های مقاومت اختصاصی و تناوب رقم و کنترل شیمیایی و حتی تناوب استفاده از قارچ کش پایه گذاری گردد. برای کنترل بیماری زنگ قهوه ای در کشور باید راهبرد اصلی کاهش اندازه جمعیت و تنوع آن را مورد هدف قرار داد که ترکیبی از راهبردهای ژنتیکی و استفاده از سموم قارچکش از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ژن های موثر در کشور مانند ژن های , lr9 lr28 , lr25 , lr19 , lr29 و lr2aدر ترکیب با ژن های غیر اختصاصی مانند , lr34 lr46 و یا lr67 یک مقاومت موثر و پایداری تری ایجاد کنند. بر اساس نتایج به دست آمده از 130 ژنوتیپ بررسی شده 43 ژنوتیپ آن حامل ژن lr34 تشخیص داده شد، در این مطالعه ژنوتیپ هایی که در شرایط استرس شوری بررسی و انتخاب شده بودند. بیشترین درصد حضور ژن lr34 را داشتند. به نظر می رسد احتمالا این ژن که یک ترانسپورتر abc است یکی از عوامل تاثیر گذار در مقاومت به شوری بوده و در بالا بردن میزان تحمل ارقام در شرایط استرس محیطی موثر باشد. باتوجه به میزانaudpc محاسبه شده برای ارقام حامل ژن lr34 که بین 3 الی 440 درصد/روز بود بنظر می رسد که برخی ارقام علاوه بر ژن lr34 ژن های مقاومت دیگری را نیز حمل می کنند. تمام ارقامی که در آنها وجود ژن lr34 با نشانگر مولکولی تایید شده بود نرخ آلودگی کمتری نسبت به ارقامی که فاقد این ژن بودند را نشان دادند. نتایج مزرعه ای نتایج تجزیه تحلیل نشانگر cslv34b را تایید کرد.

چکیده مطالعه حاضر به منظور 1) شناسایی توان بیماریزایی ایزوله های puccinia triticina رایج در ایران، 2) شناسایی ژنهای مقاومت به زنگ قهوه ای ارقام و لاین های گندم اصلاحی موجود در کشور با استفاده از روش قیاس منطقی ژنی، 3) شناسایی ژنهای مقاومت مرحله گیاهچه و گیاه بالغ موجود در رقم مرودشت، بعنوان یکی از رقم های مقاوم به زنگهای گندم از طریق ارزیابی های گلخانه ای، مزرعه ای و مولکولی، 4) اجرای آزمون آللی بین رقم مقاوم فلات و رقم مرودشت و 5) نقشه یابی ژن a17lr، که از جمله منابع محتمل مقاومت به زنگ قهوه ای در رقم مرودشت شناسایی شده بود، به اجرا درآمد. نتایج نشان داد که 90 تا 100% از جدایه های مورد آزمون بر روی ژن های مقاومت a3lr، ka3lr، bg3lr، 11lr، b14lr و 30lr، بیماریزایی بالا داشتند. در حالیکه هیچ یک از جدایه های ارزیابی شده، نتوانستند بر روی ژن های مقاومت 9lr، 19lr، 25lr و 28lr بیماریزایی ایجاد کنند. نتایج ارزیابی ارقام و لاین های اصلاحی گندم ایران در برابر جدایه های رایج زنگ قهوه ای کشور نشان داد که ژن های مقاومت 1lr، 10lr، 13lr، 23lr و 26lr محتمل ترین ژن های مقاومت شناسایی شده در اکثریت ژنوتیپ ها، تشخیص داده شدند. از بین ارقام مقاوم به ایزوله های زنگ قهوه ای و زنگ زرد مورد آزمون، رقم مرودشت که از بالاترین سطح مقاومت برخوردار بود، برای ایجاد جامعه نقشه یابی و انجام مطالعات دقیق تر ژنتیکی و مولکولی انتخاب شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل ژنتیکی و مولکولی بر روی جمعیت 2:3f حاصل از تلاقی مرودشت (مقاوم) × بولانی (حساس) در برابر جدایه 1-84، توارث دو ژنی مقاومت را به اثبات رسانید. نتایج اجرای آزمون آللیسم بین رقم مرودشت و رقم فلات (حامل جابجایی کروموزومی rs1.bl1) با استفاده از جدایه های 24-84 و 28-85 زنگ قهوه ای به این نتیجه گیری انجامید که ژن های مقاومت موجود در رقم مرودشت مستقل از ژن های مقاومت موجود در رقم فلات (23lr و 26lr) بوده است. ارزیابی نشانگر مولکولی d_ 10lrk sts بر روی رقم مرودشت و جمعیت نقشه یابی حاصل از آن، وجود ژن 10lr را در این رقم به تأیید رسانید. ارزیابی 160 فامیل 3f از طریق مایه زنی با جدایه 1-84 با غیربیماریزایی بر روی ژن های 1lr و a17lr، توارث دو ژن غالب را برای مقاومت رقم مرودشت در برابر این جدایه مورد تایید قرار داد. به منظور نقشه یابی ژن a17lr، کلیه افراد جمعیت مورد نظر با کمک نشانگر 5-567-rga که اختصاصی ژن 1lr است، غربال شده و زیر جامعه ای به بزرگی 54 لاین مشتمل بر 42 بوته مقاوم و در حال تفکیک 2f که فاقد ژن مقاومت 1lr بودند و 12 بوته حساس، به منظور پیدا کردن موقعیت ژن a17lr بدست آمد. با استفاده از نتایج حاصل از آزمون نشانگرهای ریزماهواره واقع بر روی کروموزوم as2 و روش آنالیز توده ای نسلهای در حال تفرق، موقعیت مکانی ژن a17lr بر روی قسمت انتهایی (تلومر) بازوی کروموزومی as2 پیش بینی گردید. بر اساس نتایج پژوهش حاضر، نشانگر ریزماهواره 212xbarc در فاصله 7/3 سانتی مورگانی ژن a17lr قرار گرفته است. ارزیابی جمعیت 3f حاصل از تلاقی مرودشت×بولانی، در مرحله گیاه بالغ نشان داد که حداقل دو ژن مقاومت در این جمعیت وجود دارند که مقاومت در مرحله بلوغ را نسبت به جدایه 140 زنگ قهوه ای کنترل می کنند. ارزیابی صفت نکروزگی نوک برگ در این جمعیت نیز نشان دهنده کنترل تک ژنی صفت مزبور بود. نظر به وجود پیوستگی بین صفت نکروزگی نوک برگ و ژن های مقاومت گیاه بالغ 18/yr34lr و 29/yr46lr، ارزیابی مولکولی به منظور اطمینان سازی از وجود هر یک از این ژنها در رقم مرودشت، با کمک نشانگرهای sts طراحی شده برای آنها انجام گرفت. نتایج این بررسی حاکی از وجود ترکیب ژنی 29/yr46lr، بعنوان یکی از ژنهای اعطاکننده مقاومت مرحله بلوغ در رقم مرودشت بود. همچنین بر اساس آزمایش های مولکولی انجام گرفته با کمک نشانگر ریز ماهواره 160xbarc که در فاصله cm1 ژن قرار 13lr گرفته، ژن 13lr بعنوان دومین کاندید اعطا کننده مقاومت مرحله بالغ در رقم مرودشت شناسایی شد.گروه بندی فامیل های 3f بر اساس وجود یا عدم وجود ژن های مقاومت 13lr و 46lr و اجرای تجزیه واریانس بر اساس طرح کاملاً تصادفی نامتعادل با استفاده از گروه های ژنوتیپی بعنوان تیمار و ژنوتیپ های داخل آن ها به عنوان تکرار، نشان داد که گروه های فامیلی 3f طبقه بندی شده، از لحاظ صفات فنولوژیک تفاوت آماری معنی داری با یکدیگر ندارد، لیکن بین این گروهها از لحاظ صفت عملکرد تک بوته، سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری، صفت نکروزگی نوک برگ و ضریب آلودگی با یکدیگر اختلاف معنی دار وجود داشت. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه همبستگی صفت سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری با صفات طول نکروزگی نوک برگ و عملکرد تک بوته همبستگی منفی و معنی داری داشتند. نتایج حاصل از تجزیه رگرسیون نشان داد که رابطه ای خطی با شیب منفی، بهترین برآورد کننده میزان عملکرد دانه و audpc، درصد سطح آلوده شده به زنگ قهوه ای، در فامیلهای هموزیگوت 3f حاصل از تلاقی مرودشت × بولانی می باشد.