Identification Of Four Main Disease Resistant Genes In Tomato Lines (Solanum lycopersicum L.)

Esfandiar, Akram; Hosein Zadeh, Abdolhadi; Naghavi, Mohammad Reza; Salehi Mohammadi, Reza

doi:10.22059/ijfcs.2026.388811.655123

Identification Of Four Main Disease Resistant Genes In Tomato Lines (Solanum lycopersicum L.)

Document Type : Research Paper

Authors

¹ Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj,

² Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj

³ Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj

10.22059/ijfcs.2026.388811.655123

Abstract

Introduction. Tomato (Solanum lycopersicum L.) is widely cultivated worldwide under both field and greenhouse conditions. In recent years, hybrid tomato seeds have attracted the attention of farmers due to their higher yield, stress tolerance, and disease resistance. Hybrid seed, which refers to F₁ seed, is created directly from the crossing of two parents that are genetically completely distinct from each other. But a heterozygous genotype cannot be stably propagated through seed because heterozygosity is reduced in the F₂ generation due to trait segregation., so farmers are forced to buy seed every year. This is especially important in Iran, where most of the seeds are imported and domestically produced varieties are very limited. Therefore, one of the tasks of breeders is to produce domestic hybrids. One of the methods used to produce hybrid seeds is reverse breeding. One of the tasks performed in reverse breeding and important in line selection, in addition to morphological and functional traits, is disease resistance traits, which are of particular importance.
Materials and Methods. In this research, ten varieties of hybrid seeds were cultivated and F2 was produced, followed by selection and self-pollination between them until the F4 generation, resulting in the production of 52 lines, These lines were examined using specific primers to detect the presence of resistance genes to tomato diseases, including Phytophthora infestans, Tomato Mosaic Virus (ToMV), Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV), and Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV). Genomic DNA extraction from leaf samples was performed using CTAB protocol. Using PCR, the amplification gradient of primers at different temperatures was examined and the appropriate temperature was selected and polymerase chain reaction was performed. Separation of amplified fragments was performed using 2% agarose gel, detection of amplified fragments was also performed by staining with DNA Gel Stain and photographing with a gel dock device using ultraviolet light. Molecular analysis was also performed in the form of presence (number one) and absence of band (number zero) using NTsys software (ver 2.02).
Results and Discussion. In this study, the presence and absence of these genes in tomato lines were investigated using specialized primers for resistance genes to tomato mosaic virus (ToMV), yellow leaf curl virus (TYLCV), tomato spotted wilt virus (TSWV), and phytophthora fungus. The presence of all four types of resistance genes was detected in 15 lines (139, 107, 50, 125, 96, 105, 109, 106, 110, 58, 103, 112, 56, 101, 118). None of the resistance genes were detected in nine lines (102, 93, 75, 108, 89, 167, 54, 95, 116). Therefore, by identifying these lines resistant to viral and fungal tomato diseases and then, in later stages, by examining the morphology and purity of these lines, valuable parental lines are obtained that can be used to produce F1 hybrids and produce good hybrid seeds.

Conclusion. According to the results of this project, lines that are resistant to important tomato diseases (Tomato mosaic virus (ToMV), yellow leaf curl virus (TYLCV), tomato spotted wilt virus (TSWV) and phytophthora fungus) were identified. The presence of all four types of resistance genes was identified in 15 lines (139, 107, 50, 125, 96, 105, 109, 106, 110, 58, 103, 112, 56, 101, 118). In the next stages, morphological data and molecular markers are used to examine the purity of these lines. Then, self-pollination of the identified resistant lines continues to obtain valuable parental lines, and as a result, by crossing them, F1 hybrid seeds can be produced in the country.

Keywords

Main Subjects

Crop Biotechnology

Full Text

. مقدمه

گوجه‌فرنگی (Solanum lycopersicum L.) یکی از مهم‌ترین اعضای خانواده Solanaceae می‌باشد و بهطور گسترده در سراسر جهان کشت می‌شود. گوجه‌فرنگی اولین بار در اواسط قرن شانزدهم در اروپا و هند و احتمالا در طول قرن هفدهم توسط پرتغالی‌ها معرفی شده است (Kalloo, 1991). مصرف گوجهفرنگی و فرآوردههای آن می‌تواند بهطور قابلتوجهی خطر ابتلا به کولون، رکتوم و سرطان معده را که به دلیل ارزش غذایی آن و وجود لیکوپن و فلاونوئیدها است کاهش دهد و بیشتر به عنوان غذای محافظ در نظر گرفته می‌شود (Sepat et al., 2013). ترکیب مادهخشک موجود در گوجهفرنگی عمدتاً از قندها، گلوکز و فروکتوز، اسیدهایآلی (سیتریک و اسیدمالیک)، مواد معدنی، (N، P و K)، ویتامینها و رنگدانههای آنتیاکسیدانی مانند لیکوپن تشکیل شده است (Carvalho, 1980). سطح زیر کشت گوجه‌فرنگی در جهان بیش از ۴ تا ۵ میلیون هکتار و در ایران حدود ۱۳۹ تا ۱۹۸ هزار هکتار در سال‌های اخیر بوده است. با این حال، این محصول در ایران با تعدادی از تنش‌های زیستی و غیرزیستی مواجه است که باعث کاهش عملکرد می‌شود. طبق گزارشهای محققان مختلف (Ashish et al., 2020, Raghuveer et al., 2025, Najeeb et al., 2017) گیاه گوجه‌فرنگی نسبت به ویروس‌های پیچ‌خوردگی برگ زرد گوجهفرنگی (TYLCV)، پژمردگی لکه‌دار گوجه‌فرنگی (TSWV)، موزاییک گوجه‌فرنگی (ToMV) و قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans) حساسیت و کاهش عملکرد دارد. در واقع گوجهفرنگی مستعد ابتلا به بسیاری از عوامل بیماریزا است که رشد و نمو آنها را محدود یا بهطور کامل از بین میبرد
(Klee & Giovannoni, 2011). بهطور خاص، شرایط نامطلوب مانند ویروس‌ها، باکتری‌ها، نماتدها و قارچ‌ها که باعث ایجاد تنش‌های زیستی می‌شوند، کشت گوجه‌فرنگی را محدود می‌کنند و باعث کاهش عملکرد قابلتوجهی می‌شوند
(Grube et al., 2000). در حالی که بیماری‌های ویروسی باعث تلفات 80 تا 100 درصدی در کشت گوجه‌فرنگی می‌شوند
(Ates et al., 2019)، سایر عوامل تنش زیستی مانند قارچ‌ها باعث کاهش 20 تا 40 درصدی عملکرد می‌شوند. علاوه بر این‌که روش‌های مختلفی مانند آفت‌کش‌های شیمیایی و تناوب زراعی در مبارزه با بیماری‌ها و آفات استفاده می‌شوند، یک روش ‌ویژه استفاده از گونه‌های مقاوم است (Hull, 2009).

ویروس پیچخوردگی برگ زرد گوجهفرنگی (Tomato Yellow Leaf Curl Virus) (TYLCV) از خانواده Begomovirus یک بیماری ویروسی است که روش کنترل شیمیایی ندارد و باعث کاهش عملکرد بالا میشود. چندین ژن مقاوم در برابر TYLCV در گونه‌های وحشی یافت شدند (Gill et al., 2019). یکی دیگر از بیماری‌های ویروسی که کشت گوجه‌فرنگی را محدود می‌کند، ویروس پژمردگی لکه‌دار گوجه‌فرنگی (Tomato spotted wilt virus) (TSWV) متعلق به جنس Tospovirusاست. این ویروس خسارت زیادی به کشت‌های گوجه‌فرنگی وارد می‌کند. حضور هشت ژن مقاومت TSWV در گونه‌های وحشی گوجه‌فرنگی تعیین شد (Stevens et al., 1991). ویروس موزاییک گوجه‌فرنگی (Tomato Mosaic Virus) (ToMV) از جنسTobamovirus و خانواده Virgaviridae می‌باشد؛ به شدت بر تولید گوجه‌فرنگی در سراسر جهان تأثیر می‌گذارد؛ بسیار پایدار و مسری است، بهویژه برای تولید گوجه‌فرنگی گلخانه‌ای مشکل‌ساز است. گیاهان گوجه‌فرنگی آلوده به ToMV چین و چروک نشان می‌دهند، خالخال سبز روشن یا زرد، برگ‌های منحنی، توقف رشد با رسیدن نامنظم میوه‌ها را نشان می‌دهند. برای مقابله با این مشکل تولید واریته‌های هیبرید مقاوم ToMV موفق‌ترین رویکرد است (Sahar Nadeem et al., 2022). قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans) از خانواده Peronosporaceae و شاخهOmycota باعث پوسیدگی ساقه، برگ و میوه گوجه‌فرنگی می‌شود. اصلاح نژاد برای مقاومت در برابر P. infestans در گوجه‌فرنگی کشت‌شده منجر به شناسایی سه ژن مقاوم Ph-1، Ph-2 و Ph-3 شده است
Shekasteband et al., 2015)).

امنیت غذایی جهانی، خواستار توسعه فناوری‌های جدید برای افزایش محصولات کشاورزی امن و پرطرفدار در زمین‌های زراعی محدود، آن هم بدون افزایش مصرف آب و کود است. یکی از این فناوری‌های جدید، تولید بذر هیبرید است که دارای توانایی بالایی برای افزایش عملکرد می‌باشد. اقبال عمومی به سمت هیبریدهای F₁ بهواسطه قویبودن، یکنواختبودن میوه‌ها، مقاومت به بیماری‌ها، تحمل تنش‌ها و صفات خوب کشاورزی شامل زودرسی و تولید پایدار محصول میباشد (Farsi et al., 1383). در بسیاری از گیاهان زراعی بنیه هیبرید برای بهدستآوردن واریته‌هایی با عملکرد بالا ضروری می‌باشد. اما، یک ژنوتیپ هتروزیگوس نمی‌تواند به صورت پایداری از طریق بذر تکثیر شود، زیرا کروموزوم‌های والدینی قبل از رسیدن به نتاج، تفرق یافته و به صورت جدیدی آرایش می‌یابند. همچنین هتروزیگوس‌ها اگر بهصورت جنسی تکثیر یابند ژنوتیپ مطلوب خود را از دست خواهند داد
(Erik et al., 2012). در کشورهای پیشرفته ، تولید بذر هیبرید و فروش آن عمدتا توسط سازمانهای تجاری انجام میشود و به دلیل نگهداری لاینهای اینبرد توسط آنها به عنوان یک سرمایه خصوصی، زارعین همه ساله مجبور به خرید بذر از آن‌ها هستند. این موضوع مخصوصاً برای کشور ما به دلیل بذور هیبرید وارداتی دارای اهمیت بسیاری است. افزایش سطح زیرکشت بذور هیبرید در کشور و خروج سالانه میلیاردها تومان جهت خرید این بذور از خارج از کشور، نیاز به تولید بذور هیبرید در کشور را بیش از پیش آشکار می‌کند (Farsi et al., 1383). همانطور که در متن فوق ذکر شد، در حال حاضر، بیشتر اراضی تحت کشت گوجه‌فرنگی در ایران و جهان، بهوسیله ارقام هیبرید می‌باشند؛ بهخصوص در ایران که قسمت عمده از بذرهای وارداتی بهدست ‌می‌آیند و یکی از چالش‌ها این است که ارقام تولید داخل در سطح خیلی محدودی وجود دارند که به اندازه کافی نمی‌باشند. یکی از وظایفی که اصلاحگرها دارند تولید هیبریدهای داخلی است. یکی از روش‌هایی که برای تولید بذر هیبرید استفاده می‌شود اصلاح معکوس می‌باشد.

اصلاح معکوس (Reverse Breeding) یک تکنیک اصلاح نباتات جدید است که می‌تواند برای ایجاد لاین والدینی هموزیگوت از گیاهان هتروزیگوت استفاده شود. در این تکنیک، از طریق خودگشنی هیبرید F₁، نسل F₂در حال تفکیک ایجاد می‌شود (Mandeep Kumar et al., 2019). از نسل F₂تارسیدن به لاین‌های هموزیگوت که معمولا تا نسل F₆ می‌باشد در هر نسل انتخاب بین لاین‌ها با صفات کیفی و کمّی صورت می‌گیرد. اصلاح معکوس فنوتیپی هیبرید تجاری گوجه‌فرنگی رقم آماریس در شهرکرد در سال 1401 انجام شد. در این تحقیق، رقم آماریس (گوجهگیلاسی) به عنوان یک رقم مطلوب کشت شد. در سال بعد، حدود 100 بذر خودگشن حاصل از میوه‌های رسیده این رقم جمع‌آوری و مجددا با بذرهای هیبرید آماریس کاشته شد و صفات مورد نظر آن‌ها ثبت شد. بر اساس شباهت با والدین، ژنوتیپ‌ها انتخاب شدند. ‌انتظار می‌رود هیبرید آماریس از تلاقی گیاهان منفرد مشابه این گروه‌ها پس از خالص‌سازی بهدست آید. در واقع با انتخاب و خالص‌سازی نتاج، می‌توان به والدینی برای تولید هیبرید تجاری مشابه آماریس دست یافت (Heydarian et al., 2024). در گزارشی لاین‌های نوترکیب حاصل هیبرید F₁گوجهفرنگی و امکان تولید لاین‌هایی که در بعضی شرایط، عملکردی نزدیک به هیبریدها دارند مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق بذر هیبرید F₁ گوجه به عنوان منبع اولیه کشت شد و لاینهای نوترکیب با روشهای کلاسیک (segration selection) ایجاد شدند. انتخاب لاین‌ها با صفات کلیدی که بر اساس ویژگیهای زراعی (عملکرد، مقاومت به بیماری و صفات میوه) بودند انجام شد. بعضی لاینها عملکرد نزدیک به هیبرید داشتند و می‌توانستند به عنوان والد یا منبع ژنتیکی در اصلاح بعدی استفاده شوند (Ilias et al., 2021). یکی از کارهایی که در اصلاح معکوس انجام می‌شود و در انتخاب لاین‌ها مهم است، بجز صفات مورفولوژی و عملکردی، صفات مقاومت به بیماری‌ها می‌باشد که ازاهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای شناسایی بیماری‌ها از روش‌های مولکولی استفاده می‌شود.
Supaporn et al. (2005)، Joy et al. (2025) از PCR و روش‌هایی بر پایه PCR برای تشخیص ویروس پیچخوردگی برگ زرد گوجهفرنگی (TYLCV) استفاده کردند. Kumar et al. (2011) برای شناسایی ویروس موزاییک گوجه‌فرنگی (ToMV)، روش
RT-PCR را بهکار بردند. Haya et al. (2018) از روش‌هایی بر پایه PCR برای شناسایی بیماری فیتوفترا
(Phytophthora infestans) در گوجه‌فرنگی استفاده کردند.

بیماری‌های ویروسی و قارچ‌ها از عوامل مهم کاهش عملکرد و کیفیت محصول گوجه‌فرنگی به شمار می‌روند و کنترل آن‌ها به دلیل ماهیت بیماری‌زا با چالش‌های متعددی همراه است. در این میان استفاده از ارقام و هیبریدهای مقاوم، به عنوان موثرترین و پایدارترین راهکار مدیریتی، مورد توجه برنامه‌های اصلاح‌نباتات قرار دارد. اگرچه پژوهش‌هایی از جمله Ilias et al. (2021)، Heydarian et al. (2024) به تولید لاین‌های والدی از هیبرید F₁گوجه‌فرنگی با بررسی صفات مورفولوژیکی پرداخته‌اند، اما مطالعه حاضر با رویکردی متفاوت انجام شده است. در این پژوهش، لاین‌هایی که ما تولید کردیم از لحاظ صفات مقاومت به بیماری‌های ویروسی و قارچی نیاز است که مورد بررسی قرار بگیرند. هدف ما در این پژوهش این است که لاین‌های انتخابی در نسل ‌ F₄از لحاظ وجود ژن‌های مقاومت به بیماری‌های گوجه‌فرنگی از جمله قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans)، ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) بررسی و لاین‌های دارای این ژن‌ها مشخص شده و به عنوان والدهای ارزشمند و بالقوه هیبریدها مورد استفاده قرار گیرند.

روش‌شناسی پژوهش

ده رقم از بذرهای هیبرید شامل بریویو، هیراد، متین، سوپرست، باسیمو، تیوا 75، بدرو، 8320، کاپتان و جواهر از شرکت گراندانه البرز تهیه و در مزارع تحقیقاتی گروه زراعت و اصلاح‌نباتات دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج کشت شدند. مواد گیاهی مورد استفاده در این پژوهش، شامل 52 لاین از نسل چهارم (F₄) حاصل از خودگشنی این ارقام هیبرید می‌باشند. هر لاین بهصورت پشته‌های دو ردیفه، فاصله بین هر لاین در هر ردیف 50 سانتی‌متر، فاصله بین بوته‌ای در هر ردیف 50 سانتی‌متر، طول هر ردیف 24 متر و تعداد بوته در هر لاین 8 عدد می‌باشد.

1-2. روش مولکولی

برای شناسایی ژن‌های مقاومت به بیماری‌های گوجه‌فرنگی شامل قارچ فیتوفترا (PH)، ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) از چهار نوع پرایمر (جدول 1) استفاده شد. برای گرفتن نمونه، 28 روز بعد از کشت، از برگ‌های دو بوته در هر لاین بهصورت تصادفی نمونه‌گیری شد. بلافاصله نمونه‌های برگ تازه و جوان با کمک ازت مایع منجمد و در فریزر 80 – درجه سانتیگراد نگهداری شدند. نمونه‌های برگی منجمد با استفاده از ازت مایع پودر و میزان 2/0 گرم از هر نمونه به منظور استخراج DNA ژنومی در تیوب دو میلی‌لیتری ریخته شد. استخراج DNA ژنومی با استفاده از دستورالعمل CTAB انجام شد (Sahar Nadeem et al., 2022). با استفاده از PCR گرادیانت تکثیر آغازگرها در دماهای مختلف بررسی و دمای مناسب انتخاب و واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز انجام شد. اجزای واکنش زنجیره‌ای‌پلی‌مراز برای آغازگرهای مقاومت به بیماری‌ها برای تهیه 25 میکرولیتر مخلوط اجزای واکنش زنجیره‌ای‌پلی‌مراز بهترتیب شامل 5/2 میکرولیتر PCR buffer، 75/0 میکرولیتر کلرید منیزیوم، 7/0 میکرولیتر dNTP، 2/1 میکرولیتر آغازگرهای رفت و برگشت، 3/0 میکرولیتر تک پلی‌مراز (ما از Master Mix PCR استفاده کردیم که شامل dNTP، تک پلی‌مراز، کلرید منیزیم و بافر واکنش می‌باشد) و دو میکرولیتر DNA بود. برنامه حرارتی واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز عبارت بود از: چرخه نخست، دو دقیقه در دمای 95 درجه سانتیگراد، 35 چرخه بعدی شامل 95 درجه سانتیگراد به مدت یک دقیقه، دمای اتصال هر کدام از پرایمرها (جدول 1) به مدت یک دقیقه و 72 درجه سانتیگراد به مدت یک دقیقه و چرخه نهایی 72 درجه سانتیگراد به مدت پنج دقیقه.

جداسازی قطعات تکثیر شده با استفاده از ژل آگارز دو درصد، آشکارسازی قطعات تکثیر شده نیز با رنگآمیزی توسط
DNA Gel Stain و عکس‌برداری با دستگاه ژلداک با استفاده از نور ماورای بنفش انجام شد. تجزیه و تحلیل مولکولی هم به صورت حضور (عدد یک) و عدم حضور باند (عدد صفر) به کمک نرم‌افزار (Ver. 2.02) NTsys انجام شد.

جدول ۱. آغازگرهای مورد استفاده برای تعیین ژن‌های مقاومت بیماری‌ها.

Table1. Primers used to determine disease resistance genes.

References	Anneling temperature (C^o)	Band length (bp)	Resistance against	5’ – 3’	Primer name
Jungsu et al., 2015	58	100	Phytophthora	CAACATCACGGATACAAGTAACAA	Ph3HRM-F
Jungsu et al., 2015	58	100	Phytophthora	CATGATCCAAACCGATGACC	Ph3HRM-R
Paul Arens et al., 2010	59	100	ToMV	CCCAAATTAAGAAAACTTAAAATG	HrmTo-F
Paul Arens et al., 2010	59	100	ToMV	CCGTGCACGTTACTTCAGACAA	HrmTo-R
	58	200	TYLCV	ACCATCAGTATGTATACGAGGTTCG	Ty1-F
	58	200	TYLCV	TCTTGATTCTGTCACCATTGAAAGA	Ty1-R
Shiming et al., 2021	59	100	TSWV	TTATTGTTTCTCGCTTTGATGTTCG	Sw5b-SNP-F
Shiming et al., 2021	59	100	TSWV	GAACCTGTAACTTGACTGAAAATATC	Sw5b-SNP-R

یافتههای پژوهش و بحث

در این ‌پژوهش با استفاده از آغازگرهای تخصصی برای ژن‌های مقاومت به بیماری‌های ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV)، ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) و قارچ فیتوفترا حضور و عدم حضور این ژن‌ها در لاین‌های گوجه‌فرنگی مورد بررسی قرار گرفتند. حضور هر چهار نوع ژن مقاومت در 15 لاین (139، 107، 50، 125، 96، 105، 109، 106، 110، 58، 103، 112، 56، 101، 118) شناسایی شد. در نه لاین (102، 93، 75، 108، 89، 167، 54، 95 ،116) هیچ یک از ژن‌های مقاومت شناسایی نشدند. لاین 99 دارای ژن‌های مقاومت به بیماری‌های ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) و ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV) می‌باشد. لاین‌های 63، 64، 79 ،73 دارای ژن‌های مقاومت به بیماری‌های ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV) و قارچ فیتوفترا می‌باشند. لاین‌های 94، 66، 71، 111، 129، 74 دارای ژن‌های مقاومت به بیماری‌های ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) و قارچ فیتوفترا می‌باشند. لاین‌های 134، 86، 140 دارای ژن‌های مقاومت به بیماری‌های ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و قارچ فیتوفترا می‌باشند. لاین 97 دارای ژن مقاومت به بیماری ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) می‌باشد. لاین‌های 104 و 127 دارای ژن‌های مقاومت به بیماری ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV) و ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) می‌باشند. لاین‌های 82 و 67 دارای ژن‌های مقاومت به ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و قارچ فیتوفترا می‌باشند. لاین‌های 51، 100، 198 دارای ژن‌های مقاومت به ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) می‌باشند. لاین‌های 70، 59، 60،131، 132، 77 دارای ژن مقاومت به ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) می‌باشند (جدول 2). الگوی نواری ایجادشده توسط پرایمر Ty با استفاده از ژل آگارز دو درصد نشان می‌دهد که لاین‌های 131، 110، 104، 59، 140، 60، 198، 77، 139 دارای ژن مقاومت به ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) می‌باشند و لاین 74 این ژن را ندارد (شکل 1). الگوی نواری ایجادشده توسط پرایمر PH3 با استفاده از ژل آگارز دو درصد نشان می‌دهد که لاین‌های 134، 110، 86، 101، 66، 79، 94، 67، 111، 71 دارای ژن مقاومت به قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans) می‌باشند (شکل 2).

هیبریدهای گوجه‌فرنگی به دلیل پتانسیل بالای عملکرد، در میان تولیدکنندگان محبوبیت یافته‌اند. آن‌ها در تولیدات تجاری به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا کشاورزان تمایل دارند برای افزایش درآمد خود ارقام هیبرید کشت کنند، چرا که این ارقام از نظر عملکرد، زودرسی و کیفیت میوه برتری دارند (Ilias et al., 2021). اما یکی از مشکلات بذر هیبرید این است که در نسل F2 به دلیل تفرق صفات، هتروزیگوستی کاهش می‌یابد؛ در نتیجه زارعین همه ساله مجبور به خرید بذر که اکثرا وارداتی هستند، می‌باشند. بنابراین نیاز است که با داشتن لاینهای والدی، خودمان در کشور به تولید بذر هیبرید اقدام کنیم.

گوجه‌فرنگی به خودگشنی متحمل است و این ویژگی امکان ایجاد و نگهداری لاین‌های درون‌زاد را فراهم می‌کند. طبق مطالعه Ilias و همکاران بعضی لاینها عملکرد نزدیک به هیبرید داشتند و می‌توانستند به عنوان والد یا منبع ژنتیکی در اصلاح بعدی استفاده شوند (Ilias et al., 2021). در بررسی‌های انجام شده توسطHeydarian و همکاران پس از خودگشنی هیبرید تجاری آماریس گفته شده که می‌توان با انتخاب و خالص‌سازی نتاج، به والدینی برای تولید هیبرید گوجهفرنگی دست یافت
(Heydarian et al., 2024). پژوهش ما هم نشان داد که برخی از لاین‌های ایجادشده از هیبریدهای گوجهفرنگی، دارای ژن‌های مقاومت به بیماری‌ها مشابه هیبریدها هستند.

طبق گزارشهای (2025) Joy et al.، Haya et al. (2011) و Supaporn et al. (2005)، PCR و روش‌هایی بر پایه PCR برای شناسایی بیماری‌های ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans) در گوجه‌فرنگی مناسب می‌باشند. طبق پژوهش ما، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV)، قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans)، ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) و ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV) با استفاده از PCR و پرایمرهای اختصاصی شناسایی شدند. بنابراین در این پژوهش لاین‌های مقاومت به بیماری‌های ویروسی و قارچی گوجه‌فرنگی از جمله ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV)، ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) و قارچ فیتوفترا (Phytophthora infestans) شناسایی شدند؛ سپس در مراحل بعد با بررسی مورفولوژی و خلوص این لاین‌ها، لاین‌های والدی ارزشمندی بهدست می‌آید که می‌توان برای تولید هیبریدهای F₁ از آنها استفاده و بذر هیبرید خوبی تولید کرد.

شکل 1. الگوی نواری ایجادشده توسط پرایمر Ty. ژل آگارز دو درصد. طول باند 200bp.

(بهترتیب از چپ به راست: DNA Ladder، 131، 110، 104، 59، 140، 74، 60، 198، 77، 139 ،کنترل منفی و DNA Ladder).

Figure 1. Banding pattern created by Ty primer. 2% agarose gel. Band length 200bp.

(From left to right: DNA Ladder, 131, 110, 104, 59, 140, 74, 60, 198, 77, 139, negative control, and DNA Ladder).

شکل 2. الگوی نواری تولیدشده توسط پرایمر PH3. ژل آگارز دو درصد. طول باند 100bp.

(بهترتیب از چپ به راست: DNA Ladder، 134، 110، 86، 101، 66، 79، 94، 67، 111، 71 ،کنترل منفی و DNA Ladder).

Figure 2. Banding pattern produced by PH3 primer. 2% agarose gel. Band length 100bp.

(From left to right: DNA Ladder, 134, 110, 86, 101, 66, 79, 94, 67, 111, 71, negative control, and DNA Ladder).

جدول 2. شناسایی ژن‌های مقاومت چهار نوع بیماری‌ در لاین‌های گوجه‌فرنگی (الگوی نواری لاین‌های گوجه با استفاده از آغازگرها در ژل آگارز).

Table 2. Identification of resistance genes for four types of diseases in tomato lines (banding pattern of tomato lines using primers in agarose gel).

(L: LINE, P: PRIMER, Ty: Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV), Sw5b-SNP-F: Tomato Spotted Wilt ripening Virus (TSWV), Hrmto: Tomato Mosaic Virus (ToMV), PH3: Phytophthora infestans).

جدول 3. الگوی نواری ده رقم بذرهای هیبرید گوجه‌فرنگی.

Table 3. Banding pattern of ten varieties of hybrid tomato seeds.

Hybrid Primer	Matin		Hirad	Javaher	Superset	8320	Capitan	Bassimo	Bedro	Brivio	Tiva 75
Ty			-	-	-	-	-	-	-	-	-
Sw5b-SNP		-				-		-		-
HrmTo		-				-	-	-		-
Ph3					-	-	-	-		-

(Ty: Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV), Sw5b-SNP-F: Tomato Spotted Wilt ripening Virus (TSWV), Hrmto: Tomato Mosaic Virus (ToMV), PH3: Phytophthora infestans).

نتیجه‌گیری

طبق نتایج بهدستآمده از این طرح، لاین‌هایی که دارای مقاومت به بیماری‌های مهم گوجه‌فرنگی (ویروس موزاییک گوجهفرنگی (ToMV)، ویروس پیچیدگی برگ زرد (TYLCV) و ویروس پژمردگی لکه‌ای گوجهفرنگی (TSWV) و قارچ فیتوفترا) هستند، شناسایی شدند. حضور هر چهار نوع ژن مقاومت در 15 لاین (139، 107، 50، 125، 96، 105، 109، 106، 110، 58، 103، 112، 56، 101، 118) شناسایی شد. در مراحل بعدی برای بررسی خلوص این لاین‌ها، از داده‌های مورفولوژی و مارکرهای مولکولی استفاده می‌شود. سپس خودگشنی لاین‌های مقاوم شناساییشده ادامه پیدا می‌کند تا لاین‌های والدی ارزشمندی بهدست آید و در نتیجه با تلاقی بین آنها، می‌توان بذرهای هیبرید F₁ را در کشور تولید کرد. با توجه به افزایش سطح زیرکشت بذور هیبرید در کشور و خروج سالانه میلیاردها تومان جهت خرید این بذور از خارج از کشور نیاز به تولید بذور هیبرید در کشور را بیش از پیش آشکار می‌کند و بدون شک تولید این بذور مقدمه‌ای برای ایجاد خودکفایی در تولید بسیاری از محصولات کشاورزی خواهد بود.

منابع

Arens, P., Mansilla, C., Deinum, D., Cavellini, L., Moretti, A., and et al. (2010). Development and evaluation of robust molecular markers linked to disease resistance in tomato for distinctness, uniformity and stability testing. Theoretical and Applied Genetics, 120, 655–664.

Ashish, P., Namisha, S., Gunaseelen, H., Mehanathan, M., & Manoj, P. (2020). Tomato yellow leaf curl virus: Impact, challenges, and management. Cell Press, 25(9), 897-911.

Ates, C., Fidan, H., Karacaoglu, M., & Dasgan, H. (2019). The identification of the resistance levels of Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici and tomato yellow leaf curl viruses in different tomato genotypes with traditional and molecular methods. Applied Ecology and Environmental Research, 17(2), 2203-2218.

Carvalho, V.D. (1980). Chemical and industrial characterstics of tomato. Agricultural Report, Belo Horizonte, 6, 63-68.

Erik, W., Dun, K.V., Bastiaan de Snoo, C., Cilia, L.C., Lelivelt, J.B., Keurentjes, N.S., Ravi, M., Simon Chan, W.L., Jong, K., & Dirks, R. (2012). Reverse breeding in Arabidopsis thaliana generates homozygous parental lines from a heterozygous plant. Nature Geneticse, 44(4).

Farsi, M., & Bagheri, A. (1383). Principles of Plant Breeding. Jihad Daneshgahi Publications, Mashhad. (In Persian).

Gill, U., Scott, J.W., Shekasteband, R., Ogundiwin, E., Schuit, C., Francis, D.M., Sim, S.C., Smith, H., & Hutton, S.F. (2019). Ty-6, a major begomovirus resistance gene on chromosome 10, is effective against tomato yellow leaf curl virus and tomato mottle virus. Theoretical and Applied Genetics, 132(5), 1543-1554.

Grube, R.C., Radwanski, E.R., & Jahn, M. (2000). Comparative genetics of disease resistance within the solanaceae. Genetics, 155(2), 873-887.

Haya, K., Atul, G., & Sanjai, K. (2018). PCR-based methods for identification and detection of Phytophthora infestans in infected leaves of tomato. Defence Life Science Journal, 3(1), 41-44.

Heydarian, A., Olfati, J.A., Zakizadeh, H., & Rahimi Ajdadi, F. (2024). Tomato hybrid cv. Amaris phenotypic reverse breeding. Journal of Research in Horticultural Science, 2(2), 307-326.

Hull, R. (2009). Comparative plant virology, Academic press, p. Norwich, UK.

Ilias, D.A., Rafail, T., Ioannis, M., Ioannis, N.X., Athanasios, G.M., & Athanasios, G.M. (2021). Assessment of tomato recombinant lines in conventional and organic farming systems for productivity and fruit quality traits. Agronomy, 11(1). 129.

Joy, M., Rocky, M., Sultana, M., Kumkum, M., & Hossain, M.B. (2025). Evaluation of selected tomato cultivars effectiveness against tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) and its PCR-based molecular detection. European Journal of Agriculture and Food Sciences.

Jungsu, J., Hyun Jung, K., Je Min, L., Chang, S.O., Hyung-Jin, L., & Inhwa, Y. (2015). Gene-based molecular marker system for multiple disease resistances in tomato against tomato yellow leaf curl virus, late blight, and verticillium wilt. Euphytica, 205, 599–613.

Kalloo, G. (1991). Genetic improvement of tomato, monographs on theoretical and applied genetics. Springer-Verlag, Berlin.1-9.

Klee, H.J., & Giovannoni, J.J. (2011).Genetics and control of tomato fruit ripening and quality attributes. Annual Review of Genetics, 45, 41-59.

Kumar, S., Udaya Shankar, A.C., Nayaka, S.C., Lund, O.S., & Prakash, H.S. (2011). Detection of tobacco mosaic virus and tomato mosaic virus in pepper and tomato by multiplex RT–PCR. Letters in Applied Microbiology, 0266-8254.

Kumar, M., Avinashe, H.A., Dubey, N., Ram, K., Kaur, S., & Kalubarme, S. (2019). Reverse breeding: Creating parental line for a heterozygous plant and its complication. Annals of Biology, 35(1), 50-54.

Nadeem, S., Ullah, N., Akhtar, K.P., Hameed, A., & Saleem, M.Y. (2022). Evaluation of tomato hybrids for resistance against tomato mosaic virus (ToMV). Journal of Botanical Research, 4(2).

Najeeb, U., Asad, A., Musharaf, A., Muhammd, F., Naseerud, D., & Fayaz, A. (2017). Evaluation of tomato genotypes against Tomato Mosaic Virus (ToMV) and its effect on yield contributing parameters. Pakistan Journal of Botany, 49(4), 1585-1592.

Raghuveer, S., Neelam, S., Angami, T., Touthang, L., & Kalita, H. (2025). Impact of late blight (Phytophthora infestans) on tomato yield and its environmental correlation. Indian Phytopathology, 78(5).

Sepat, N.K., Sepat, S.R., Sepat, S., & Kumar A. (2013). Energy use efficiency and cost analysis of tomato under greenhouse and open field production system at Nubra valley of Jammu and Kashmir. International Journal of Environmental Sciences, 3(4), 1233-1241.

Shekasteband, R., Samuel, F.H., & Jay, W.S. (2015). Designing new DNA markers and determining the effective size of Ph-2 and Ph-3 introgressions for late blight resistance stacking purposes in tomato. Research Reports, 65.

Shiming, Qi., Shijie, Zh., Monirul Islam, Md., Ahmed, H., El-Sappah, Zhang, F., & Liang, Y. (2021). Natural resources resistance to tomato spotted wilt virus (TSWV) in tomato (Solanum lycopersicum). International Journal of Molecular Sciences, 22, 10978.

Stevens, M., Scott, S., & Gergerich, R. (1991). Inheritance of a gene for resistance to tomato spotted wilt virus (TSWV) from Lycopersicon peruvianum Mill. Euphytica, 59(1), 9-17.

Supaporn, L., Lumpueng, R., & Orawan, C. (2005). Detection of tomato yellow leaf curl Thailand virus by PCR without DNA extraction. Molecular Biotechnology, 31(3), 233-8.

References

References: