Document Type : Research Paper
Authors
1 Departmant of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran,
2 Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
3 Department of Plant Protection, Facutly of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran.
Abstract
Keywords
مقدمه
برنج با ارزشترین و مهمترین ماده غذایی برای بیش از 50 درصد مردم جهان است (Miah et al., 2013). مصرف و تقاضا برای برنج در حال افزایش است و مطالعات مختلف نشان داده است که برای رفع افزایش تقاضای برنج، میزان تولید تا سال 2030 باید بیش از 40 درصد افزایش یابد (Kush, 2005) و این چالش باید با معرفی ارقام متحمل به تنشهای زیستی و زیست محیطی برطرف شود (Selvarj et al., 2011). با توجه به اهمیت این محصول زراعی، بیماریهای آن نیز از اهمیت ویژهای برخوردار هستند (Abedi et al., 2011). مبارزه با آفات و بیماریها به روشهای مختلف در گیاهان از جمله برنج، همواره مورد توجه محققین بوده است. گیاهان در طول دوره رشد با انواع تنشهای زنده و غیر زنده مواجه میشوند
(Moumeni et al., 2003) که بهطور جدی بر آنها تأثیر میگذارند. تقریبـاً 70 نوع بیماری با عوامل قـارچی، باکتریـایی، ویروسـی و نماتودی در برنج گزارش شده است که در نتیجه، خسارت و آسیب زیادی به محصول برنج وارد میکنند
(Mousavi et al., 2014). یکی از مهمترین بیماریها، بیماری بلاست با عامل قارچیMagnaporthe oryzae Couch است که در مناطق معتدل و نیمهگرمسیری آسیا، برنج را به شدت تحت تأثیر قرار میدهد و برای برنج آپلند در مناطق گرمسیری آسیا، آمریکای لاتین و آفریقا بسیار مخرب است. بهدلیل توزیع در سراسر جهان و شرایط محیطی مناسب، این بیماری بهعنوان یکی از مخربترین بیماریهای برنج در نظر گرفته شده است (Wang et al., 2014) و کاهش شدید محصول ارقام حساس به این بیماری را در پی دارد Moumeni et al., 2003))؛ بههمین دلیل، تحقیقات گستردهای از جنبههای مختلف روی آن صورت گرفته است و شناسایی منابع ژنی مقاومت و تهیه ارقام اصلاح شده مقاوم، سیستمهای پیشآگاهی، تهیه و مصرف انواع قارچکشها، تعیین عوامل مؤثر بر توسعه و شدت بیماری مانند عناصرغذایی، دما و رطوبت از موضوعات مهم مورد تحقیق بوده است. قارچ عامل این بیماری، گیاه برنج را در مراحل مختلف نشاکاری، پنجهزنی و خوشهدهی مورد حمله قرار میدهد (Moradi et al., 2009) و ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﻧﻮع اﻧﺪام آﻟـﻮده ﮔﻴﺎه، اﻳﻦ ﺑﻴﻤﺎری ﺑﻪ ﻧﺎمﻫـﺎی ﺑﻼﺳـﺖ ﺑـﺮگ، بلاست ﮔـﺮدن ﺧﻮﺷـﻪ و ﺑﻼﺳﺖ ﺧﻮﺷﻪ ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲﺷﻮد (Moumeni et al., 2003).
از دیدگاه بهنژادی ثابت شده است که استفاده از ارقام مقاوم برنج در برابر این بیماری، میتواند راهکار مؤثری برای کنترل آن باشد (Sing et al., 2015) که ضمن اجتناب از مصرف انواع سموم شیمیایی، باعث جلوگیری از آلودگی محیطزیست، پایداری تولید محصول برنج و کاهش هزینه تولید میشود
(Moradi et al., 2009). در یک بررسی که روی تعدادی از ارقام برنج ایرانی و همچنین ارقام مربوط به برنامههای مختلف بهنژادی در آسیا برای تعیین اجزای مقاومت نسبی به بلاست صورت گرفت نشان داده شد که بین ارقام مختلف از حیث اجزای مختلف مقاومت و وضعیت توسعه بیماری، تفاوت معنیداری وجود دارد. همچنین آنها وجود اثر متقابل میزبان و پاتوژن را در ارقام برنج ایرانی گزارش کردند (Moumeni et al., 2009a). در پژوهشی به منظور بررسی درجه مقاومت نسبی ارقام برنج به بیماری بلاست، تعدادی ارقام ایرانی، محلی و اصلاح شده، به همراه تعدادی ارقام خارجی با استفاده از نژادهای بلاست برنج برای صفات تیپ آلودگی، تعداد لکه، اندازه لکه، درصد سطح آلودة برگ، دوره کمون و قابلیت اسپورزایی مورد ارزیابی قرار گرفتند؛ نتایج حاکی از وجود تفاوت معنیدار بین ارقام انتخابی برای کلیه صفات مورد مطالعه بود. ارقام نعمت، ندا وCO63 دارای تیپ آلودگی حساس، قابلیت اسپورزایی بالا و دوره کمون کوتاه بودند؛ ارقام IR64 و واندانا دارای تیپ آلودگی نیمه حساس تا حساس و قابلیت اسپورزایی متوسط تا پایین بودند و ارقام محلی ایرانی عنبربو، طارم محلی، دمسیاه به همراه سان هوان ژان- ٢ از چین، دارای تیپ آلودگی مقاوم و قابلیت اسپورزایی پایین بودند (Moumeni et al., 2012). در پژوهشی دیگر، هشت ژنوتیپ برنج به همراه دو رقم نعمت (شاهد مقاوم) و بینام (شاهد حساس) برای مقاومت به بلاست مورد ارزیابی قرار گرفتند و نتایج نشان داد که در آزمایش مزرعهای، ژنوتیپهای بینام، B40، IRBLZT-T از نظر بیماری در گروه حساس قرار گرفتندو سه ژنوتیپ IRBLKP-K60، IRBLZ5-CA، GAMMA بیشترین آلودگی خوشه را داشتند اما به طور معنیداری بلاست برگی کمتری را نشان دادند. لازم به ذکر است که غالباً ژنتیک مقاومت به بلاست برگ، از ژنتیک مقاومت به بلاست خوشه مجزاست، بهطوریکه اغلب ارتباطی با یکدیگر ندارند. بسیاری از ارقام که در مرحله بلاست برگ مقاوم هستند، در مرحله خوشه حساس هستند. ژنوتیپ های مورد مطالعه بر اساس صفات تیپ آلودگی و تعداد لکه اسپورزا در آزمایش گلخانهای نیز به دو گروه تقسیم شدند؛ گروه اول شامل ژنوتیپ های FLAGMAN، IRI522، نعمت، IRBLTA2-RE، IRBLKP-K60، GAMMA بودند و از نظر تیپ آلودگی بین صفر تا دو قرار گرفتند و مقاوم شناخته شدند. گروه دوم شامل IRBLZ5-CA،IRBLZT-T ، بینام، B40بودند که از نظر تیپ آلودگی در گروه حساس قرار داشتند
(Pasha et al., 2017).
گرم شدن زمین و تغییرات شرایط آب و هوایی سبب وقوع خشکسالی در اغلب مناطق کره زمین شده است و از آنجا که کشت و کار در اغلب مناطق برنج خیز از جمله ایران مبتنی بر آبیاری دائم است
(Moumeni, 2016) و با توجه به اینکه آب یکی از منابع مهم محدودکننده در تولید برنج است
(Vial, 2007)، از این رو تغییر شیوه زراعت از غرقابی به هوازی با استفاده از ژنوتیپ های خاصی از برنج به نام برنج هوازی که بذر آنها به صورت خشک و در خاک غیر غرقاب و زهشکی شده، بدون گلخرابی کشت میشوند و عملکرد مناسبی تولید میکنند، میتواند موجب پایداری تولید برنج در شرایط کمآبی شود (Moumeni, 2016). مطالعاتی که توسط موسسه بین المللی تحقیقات برنج (IRRI) صورت گرفته است حاکی از آن است که کارایی مصرف آب در برنجهای هوازی، به طور قابل ملاحضهای بیشتر از غرقاب بوده است؛ در نتیجه معرفی ژنوتیپهایی از برنج هوازی تحت شرایط آبی که قادر باشند در خاکهای هوازی رشد کنند لازم به نظر میرسد (Bounman et al., 2002). با توجه به اینکه ارقام هوازی میتوانند به عنوان یک راهکار برای مقابله با کمبود آب مورد توجه قرار گیرند، ضروری است که این ارقام از لحاظ توانایی مقابله با تنشهای زیستی از جمله بیماری مهم بلاست، با ارقام ایرانی مقایسه شوند. در این راستا، این تحقیق با هدف مقایسه مقاومت به بلاست ارقام ایرانی و ژنوتیپهای برنج هوازی و شناسایی ارقام مقاوم به این بیماری طرحریزی شد.
مواد و روش ها
مواد گیاهی آزمایش شامل 53 ژنوتیپ از برنجهای ایرانی و هوازی غیرایرانی بود که بذرهای اولیه آنها برای نخستین بار در سال 2010، بهترتیب از مؤسسه تحقیقات برنج کشور در رشت و مؤسسه تحقیقات بین المللی برنج در فیلیپین (IRRI) تهیه شد (جدول 1).
مواد گیاهی در بخش ارزیابی بیماری در مزرعه پژوهشی گروه گیاهپزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه گیلان، در دو سال و به صورت طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه و در فصل بهار و تابستان سالهای 1396 و 1397 کشت شدند. بهمنظور بررسی میزان مقاومت ارقام مختلف برنج در خزانه بلاست، بذرهای ارقام مورد آزمایش در اواخر خرداد ماه که مصادف با تراکم بلاست برگ در منطقه بود و شرایط برای ایجاد و توسعه آلودگی فراهم بود، در بستر خزانهای که دارای خاک نرم و سبک و حاصلخیز و سایهدار بود کاشته شدند. همزمان با کشت، 50 کیلوگرم نیتروژن خالص از منبع اوره و 50 کیلوگرم فسفر از منبع P2O5 (بر حسب هکتار) همراه با مقادیر فراوان کود دامی با خاک مخلوط شدند. بذرها به صورت خطی روی خطوطی به طول50 سانتیمتر و به فواصل 10 سانتیمتر از همدیگر کشت شدند. برای گسترش آلودگی، در دو طرف ارقام مورد آزمایش و عمود بر آنها، رقم حساس هاشمی برای گسترش آلودگی در دو ردیف کشت شد.
جدول1- نام و منبع تهیه ژنوتیپ های مورد مطالعه
Table1. Name and source of the studied rice genotypes
NO |
Name |
Parentage or Origin |
NO |
name |
Parentage or Origin |
1 |
Palawan |
Unknown |
28 |
IR 83752-B-B-12-3 |
IR 71524-44-1-1/2*UPL RI 7 |
2 |
IR66417–18–1-1–1 |
IRRI |
29 |
Panda |
India |
3 |
IR71525–19–1-1 |
IRRI |
30 |
Vandana |
C22/Kalakeri |
4 |
IR60080-46A |
IRRI |
31 |
NonaBokra |
India |
5 |
IR65907–116–1-B |
IRRI |
32 |
Ghasroldashti |
Iran (native) |
6 |
IRAT170 |
IRRI |
33 |
Sangetarom |
Iran (native) |
7 |
Caiapo |
IRAT13/B.CAMPO//CNAx104/PEROLA |
34 |
Sange jo |
Iran (native) |
8 |
Pegaso |
Unknown |
35 |
Rashtisard |
Iran (native) |
9 |
IRAT216 |
Colombia 1/M 312 A-74-2-8-8 |
36 |
Shahpasand |
Iran (native) |
10 |
IR 81024-B-254-1-B |
IRRI 143/IR 71525-19-1-1 |
37 |
Anbarbou |
Iran (native) |
11 |
IR 81422-B-B-200-4 |
IR 74371-3-1-1/IR 64 |
38 |
Salari |
Iran (native) |
12 |
IR 82310-B-B-67-2 |
IR 74371-46-1-1/2*IR 64 |
39 |
Neda |
Iran (improved) |
13 |
IR 82590-B-B-32-2 |
CAUDH 1/IR 74371-54-1-1 |
40 |
Ahlamitarom |
Iran (native) |
14 |
IR 82616-B-B-64-3 |
IR 71524-44-1-1/IR 76569-259-1-2-1 |
41 |
Alikazemi |
Iran (native) |
15 |
IR 82635-B-B-82-2 |
IR 78875-176-B-2/IR 78875-207-B-3 |
42 |
Khazar |
Iran (improved) |
16 |
IR 82639-B-B-103-4 |
IR 78875-176-B-2/IR 78908-143-B-4 |
43 |
Hashemi |
Iran (native) |
17 |
IR 82639-B-B-118-3 |
IR 78875-176-B-2/IR 78908-143-B-4 |
44 |
Champaboudar |
Iran (native) |
18 |
IR 82639-B-B-140-1 |
IR 78875-176-B-2/IR 78908-143-B-4 |
45 |
Gharib |
Iran (native) |
19 |
IR 83749-B-B-46-1 |
IR 71524-44-1-1/2*IR 74371-54-1-1 |
46 |
Domsiyah |
Iran (native) |
20 |
IR 82589-B-B-114-3 |
IRRI 132/IR 74371-54-1-1 |
47 |
Sepidroud |
Iran (improved) |
21 |
IR 82589-B-B-84-3 |
IRRI 132/IR 74371-54-1-1 |
48 |
Kadous |
Iran (improved) |
22 |
IR 82590-B-B-90-4 |
CAUDH 1/IR 74371-54-1-1 |
49 |
Dorfak |
Iran (improved) |
23 |
IR 82590-B-B-94-4 |
CAUDH 1/IR 74371-54-1-1 |
50 |
Gohar |
Iran (improved) |
24 |
IR 82590-B-B-98-2 |
CAUDH 1/IR 74371-54-1-1 |
51 |
Hasansarai |
Iran(native) |
25 |
IR 82635-B-B-143-1 |
IR 78875-176-B-2/IR 78875-207-B-3 |
52 |
Nemat |
Iran (improved) |
26 |
IR 82635-B-B-32-4 |
IR 78875-176-B-2/IR 78875-207-B-3 |
53 |
Sadri |
Iran (native) |
27 |
IR 83749-B-B-87-3 |
IR 71524-44-1-1/2*IR 74371-54-1-1 |
|
|
|
ده روز بعد از کشت و بر اساس نیاز وپس از محاسبه ، 50 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن خالص از منبع اوره نیز به صورت سرک روی خزانه پاشیده شد. علاوه بر آلودگی طبیعی، سوسپانسیون اسپور سوشهای مختلف قارچ عامل بیماری که مخلوطی از نژادهای مورد نظر بود (توضیح:در پژوهشهای مزرعهای نیز تحقیق حاضر ملاک عمل نژاد خاصی نیست) از نقاط مختلف استان تهیه شد و سپس با غلظت100 هزار در هر میلیلیتر به وسیله اسپورپاش بهطور یکنواخت روی خزانه پاشیده شد. از زمان ظهور لکههای بلاست روی برگهای گیاهچههای برنج، کار نمونهبرداری و اندازهگیری بیماری با فواصل زمانی مشخص (هر شش روز یک بار) انجام گرفت. برای اندازهگیری بیماری و بررسی میزان مقاومت ژنوتیپها به بیماری بلاست، صفاتی مانند شدت بیماری در پنج مرحله و تیپ آلودگی به کمک مقیاس بینالمللی (شکل 1؛ IRRI, 1996) مورد ارزیابی قرار گرفتند. سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری[1](AUDPC) نیز بر اساس رابطه 1 محاسبه شد:
رابطه 1
که در آن، Xi: ضریب آلودگی در نمونه برداری i ام و ti: زمان (روز) بین دو نمونه برداری است.
پس از ثبت دادهها، آزمون فرضیات تجزیه واریانس، از جمله یکنواختی واریانسهای خطا در دو سال و نرمال بودن توزیع خطاهای آزمایشی انجام شد. با توجه به اینکه خطاهای آزمایشی متغیرهای تیپ و درصد آلودگی دارای توزیع نرمال نبودند، از تبدیل داده بر اساس رابطه 2 و 3 استفاده شد. در این روابط، x به ترتیب متغیرهای تیپ و درصد آلودگی است.
رابطه 2
arcsin رابطه 3
شکل 1- تیپ و درصد آلودگی به بیماری بلاست برنج بر اساس مقیاس (IRRI, 1996)
Figure 1. Infection type and disease severity of rice leaves based on the scale (IRRI, 1996)
همچنین با توجه به غیرمعنیدار بودن آزمون بارتلت[2] مبنی بر یکنواختی واریانسهای آزمایشی در دو سال، تجزیه واریانس مرکب با استفاده از نرم افزار SAS V.9.4 انجام شد. به منظور مقایسه ژنوتیپها، ابتدا مقایسه میانگین به روش توکی در سطح پنج درصد انجام شد و سپس بر اساس نتایج مقایسه میانگین، رتبه بندی ژنوتیپها به روش Arunachalam & Bandyopadhyay (1994) صورت گرفت؛ بدینصورتکهابتدا رتبهبندیدرهرصفتبر اساس تعدادحروفدرمقایسۀمیانگینمربوطبهآنصفت انجامگرفت،سپسرتبۀنهاییهر ژنوتیپبا توجه به مجموعرتبۀهایآن ژنوتیپبرایصفاتمختلف محاسبه شد. بهمنظور گروهبندی ژنوتیپها، تجزیه خوشهای با استفاده از نرم افزار SPSSبه چند روش و الگوریتم انجام گرفت. با توجه به مطلوب بودن نتایج حاصل از الگوریتم Wardبا فاصله توان دوم اقلیدسی، از نظر تفکیک مناسب و واضح ژنوتیپها و همچنین عدم زنجیرهای شدن نمودار درختی، از این روش برای رسم نمودار درختی و تفسیر گروهبندی ژنوتیپها استفاده شد. صحت نقطه برش نمودار درختی نیز با استفاده از تجزیه تابع تشخیص تعیین شد. همچنین بهمنظور مقایسه دو گروه ارقام برنج ایرانی و غیرایرانی از لحاظ کلیه متغیرهای مرتبط با مقاومت به بیماری بلاست و تعیین مهمترین متغیرهای متمایز کننده دو گروه، از تجزیه تابع تشخیص با استفاده از نرم افزار SPSSاستفاده شد تا صفاتی که نقش بیشتری در تفکیک دو گروه ارقام ایرانی و خارجی را از نظر مقاومت به بلاست دارند تعیین شوند.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس در جدول 2 آمده است. بر اساس این نتایج، تفاوت ژنوتیپها برای هر هفت صفت در سطح یک درصد معنی دار بود؛ از این رو می توان نتیجه گرفت که بین ژنوتیپ ها از نظر واکنش به بیماری، تنوع ژنتیکی قابل توجهی وجود دارد.
همچنین بر اساس نتایج، برهمنکنش بین ژنوتیپ و سال برای تمامی متغیرها غیرمعنیدار بود، بنابراین برای مقایسه میانگین ژنوتیپها از میانگین دو سال آنها استفاده شد و پس از انجام مقایسه میانگین با استفاده از آزمون توکی در سطح پنج درصد و برای جمعبندی میزان مقاومت نسبی ژنوتیپها از لحاظ کلیه متغیرهای اندازهگیری شده، از رتبهبندی آروناچالام Arunachalam & Bandyopadhyay (1994) استفاده شد (جدول 3).
جدول 2- تجزیه واریانس صفات بررسی شده در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی
Table 2. Variance Analysis of the studied traits in a randomized complete block design
Mean Squares |
|
|
||||||
Area Under the Disease Progress Curve (AUDPC) |
Infection type |
Severity of disease stage5 |
Severity of disease stage4 |
Severity of disease stage3 |
Severity of disease stage2 |
Severity of disease stage1 |
DF |
Sources of Variation |
202.312ns |
1.209** |
0.008ns |
0.007ns |
0.005ns |
0.005ns |
0.019** |
1 |
Year |
856.701 |
0.145 |
0.017 |
0.005 |
0.007 |
0.013 |
0.008 |
4 |
Block(Year) |
938.608** |
0.402** |
0.005** |
0.005** |
0.007** |
0.008** |
0.007** |
52 |
Genotype |
209.258ns |
0.106ns |
0.004ns |
0.003ns |
0.002ns |
0.003ns |
0.003ns |
52 |
Genotype*Year |
225.95 |
0.080 |
0.003 |
0.002 |
0.001 |
0.002 |
0.003 |
208 |
Error |
98.10 |
22.60 |
9.00 |
7.64 |
6.11 |
8.34 |
0.02 |
|
CV (%) |
ns و ** به ترتیب بیانگر عدم تفاوت معنی دار و معنی داری در سطح احتمال یک درصد
ns and **: non-significant and significant at 1% of probability level, respectively
بر اساس نتایج، ارقام ایرانی نعمت و سپیدرود و ارقام هوازی 2-67-IR82310-B-B، IR83749-B-B-46-1، IR82589-B-B-114-3، IR82589-B-B-843، IR81422-B-B-200-4، IR82616-B-B-64-3 و IR82635-B-B-143-1، بالاترین رتبه را به خود اختصاص دادند و با توجه به اینکه بالاترین رتبهها به کمترین امتیازات تیپ و درصد آلودگی اختصاص مییابد، میتوان نتیجه گرفت که این ژنوتیپها کمترین میزان حساسیت را نسبت به بلاست نشان دادند و میتوان آنها را در گروه مقاوم قرار داد.
جدول 3-رتبه مستخرج از نتایج مقایسه میانگین ژنوتیپ ها به روش آروناچالام Aronachalam & Bandyopadhyay 1994))
Table 3. Genotype ranks derived from the results of mean comparison based on the Arunachalam method) Aronachalam & bandyopadhyay 1994)
NO |
Genotype |
Rank |
NO |
Genotype |
Rank |
26 |
IR 82635-B-B-32-4 |
9 |
3 |
IR71525–19–1-1 |
21.5 |
44 |
Champaboudar |
13.5 |
6 |
IRAT170 |
21.5 |
51 |
Hasansarai |
13.5 |
8 |
Pegaso |
21.5 |
32 |
Ghasroldashti |
14.5 |
23 |
IR 82590-B-B-94-4 |
21.5 |
36 |
Shahpasand |
16 |
24 |
IR 82590-B-B-98-2 |
21.5 |
46 |
Domsiyah |
16.5 |
29 |
Panda |
21.5 |
37 |
Anbarbou |
17 |
42 |
Khazar |
21.5 |
40 |
Ahlamitarom |
17.5 |
48 |
Kadous |
21.5 |
53 |
Sadri |
18 |
9 |
IRAT216 |
22 |
35 |
Rashti sard |
18.5 |
13 |
IR 82590-B-B-32-2 |
22 |
10 |
IR 81024-B-254-1-B |
19 |
17 |
IR 82639-B-B-118-3 |
22 |
43 |
Hashemi |
19 |
18 |
IR 82639-B-B-140-1 |
22 |
45 |
Gharib |
19 |
30 |
Vandana |
22 |
16 |
IR 82639-B-B-103-4 |
19.5 |
33 |
Sangetarom |
22 |
27 |
IR 83749-B-B-87-3 |
19.5 |
49 |
Dorfak |
22 |
1 |
Palawan |
20 |
5 |
IR65907–116–1-B |
22.5 |
38 |
Salari |
20 |
31 |
NonaBokra |
22.5 |
41 |
Alikazemi |
20 |
14 |
IR 82616-B-B-64-3 |
23 |
4 |
IR60080-46A |
20.5 |
21 |
IR 82589-B-B-84-3 |
23 |
15 |
IR 82635-B-B-82-2 |
20.5 |
25 |
IR 82635-B-B-143-1 |
23 |
28 |
IR 83752-B-B-12-3 |
20.5 |
11 |
IR 81422-B-B-200-4 |
23.5 |
39 |
Neda |
20.5 |
47 |
Sepidroud |
23.5 |
7 |
Caiapo |
21 |
19 |
IR 83749-B-B-46-1 |
24 |
22 |
IR 82590-B-B-90-4 |
21 |
20 |
IR 82589-B-B-114-3 |
24 |
34 |
Sange jo |
21 |
52 |
Nemat |
25.5 |
50 |
Gohar |
21 |
12 |
IR 82310-B-B-67-2 |
26 |
2 |
IR66417–18–1-1–1 |
21.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
در مقابل، ارقام حسنسرایی، چمپابودار، قصرالدشتی، شاه پسند، دمسیاه، عنبر بو، اهلمی طارم، صدری، رشتی سرد، غریب و رقم هوازی IR82635-B-B-32-4، کمترین رتبه را به خود اختصاص دادند و میتوان دریافت که بیشترین مقدار آلودگی را در طی آزمایش و بر اساس متغیرهای مختلف نشان دادند و بنابراین در گروه ژنوتیپهای بسیار حساس و نیمه حساس قرار گرفتند.
شکل 2 نتایج تجزیه خوشهای را به روش Ward به صورت نمودار درختی نشان میدهد. برای صحت محل برش نمودار درختی، از تجزیه تابع تشخیص استفاده شد. در نقطه برش برای تشکیل شش گروه، مقدار لاندای ویلک برابر 87/0 (P<0.01) و در نقطه برش برای تشکیل سه گروه، مقدار لاندای ویلک برابر 74/0 (P<0.001) بهدست آمد. بهعبارت دیگر، برش نمودار درختی در هر دو حالت معنیدار بود و با توجه به اینکه با تشکیل شش گروه و انتساب تعداد کمتر ژنوتیپها به هر گروه، میتوان به بررسی دقیقتر ویژگی ژنوتیپها پرداخت، بنابراین از گروهبندی شش گروه برای تفسیر نتایج استفاده شد.
با انتخاب نقطه برش گفته شده، تمام ژنوتیپها به شش گروه تقسیم شدند. به منظور بررسی وضعیت ژنوتیپهای هر گروه از لحاظ صفات اندازهگیری شده، میانگین صفات برای هر گروه محاسبه شد و انحراف میانگین آنها از میانگین کل، مورد بررسی قرار گرفت و با توجه به مقادیر بدست آمده، بهترتیب از مقاومترین تا حساسترین گروهها مورد بحث قرار گرفتند. تعداد هفت ژنوتیپ شامل ارقام هوازی IR82589-B-B-114-3،IR82616-B-B-64-3 ، IR82310-B-B-67-2 ، IR82589-B-B-84-3 و ارقام ایرانی نعمت، سنگ طارم و سپیدرود که در گروه ششم قرار گرفتند، با داشتن کمترین مقادیر برای صفات اندازهگیری شده و در نتیجه بیشترین انحرافات منفی از میانگین کل نسبت به سایر ژنوتیپها، مقاومترین ژنوتیپها به بیماری بلاست شناخته شدند (جدول 4). میانگین سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری (AUDPC) و تیپ آلودگی این گروه بهترتیب برابر با 78/4 و 40/0 بود که نشان دهنده کمترین آلودگی این ژنوتیپها در طی مراحل این آزمایش میباشد. در رتبهبندی آروناچالام، ژنوتیپهای این گروه، بالاترین رتبه (26-23) را در بین ژنوتیپها کسب کردند.
بر اساس اطلاعات جدول 4، گروه بعدی از لحاظ کسب کمترین میانگین صفات مرتبط با مقاومت به بیماری بلاست، گروه دوم بود که شامل 23 ژنوتیپ بود. میانگین سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری (AUDPC) و تیپ آلودگی این گروه بهترتیب برابر با 83/8 و 82/0 بود که نشان دهنده مقاومت نسبی آنها به بیماری بلاست بود. از 23 ژنوتیپ این گروه، تنها چهار رقم علیکاظمی، درفک، کادوس و ندا، جزو ارقام ایرانی و 19 ژنوتیپ دیگر غیرایرانی بودند.
چهار ژنوتیپ شامل ارقام ایرانی خزر، گوهر، هاشمی، سنگجو و پنج ژنوتیپ هوازی شامل Palawan ,IR60080-46A ,IR81024-B-254-1-B ,IR82639-B-B-103-4 ,IR83749-B-B-87-3 در گروه چهارم قرار گرفتند. میانگین سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری AUDPC)) و تیپ آلودگی این گروه بهترتیب برابر با 26/15 و 08/1 بود که نشان دهنده حساسیت نسبی ارقام این گروه به بیماری بلاست بود (جدول 4).
گروه یک شامل شش رقم ایرانی اهلمی طارم، غریب، رشتی سرد، سالاری، صدری، شاه پسند بود (جدول 4) که میانگین سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری(AUDPC) و تیپ آلودگی آن بهترتیب 73/24 و 26/1 بود. این گروه با داشتن مقادیر نسبتاً بالا برای صفات اندازه گیری شده، ژنوتیپ های حساس به بیماری شناخته شدند. گروه بعدی با داشتن مقادیر بالا برای صفات اندازه گیری شده مرتبط با بیماری و انحراف از میانگین کل، گروه سوم بود که حساسیت نسبتاً بالایی را نسبت به بیماری بلاست از خود نشان داد و شامل چهار ژنوتیپ ایرانی عنبربو، دمسیاه، قصرالدشتی، حسن سرایی بود میانگین سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری (AUDPC) و تیپ آلودگی در این گروه بهترتیب 73/37و 63/1 بود.(جدول4). همچنین با توجه به اطلاعات جدول 4، حساس ترین گروه با بیشترین مقادیر برای صفات مورد بررسی و کمترین انحراف از میانگین کل، گروه پنج بود که شامل یک ژنوتیپ ایرانی چمپابودار و یک ژنوتیپ هوازی IR82635-B-B-32-4 بود.
شکل 2- نمودار درختی تجزیه خوشه ای ژنوتیپهای برنج از لحاظ صفات مختلف مرتبط با مقاومت به بلاست به روش Ward
Figure 2. Dendrogram of the cluster analysis of rice genotypedifferent traits related to blast resistance based on Ward method
میانگین سطح زیرمنحنی پیشرفت بیماری(AUDPC) و تیپ آلودگی در این گروه بهترتیب 41/57 و 93/3 بود. در رتبهبندی آروناچالام، ژنوتیپهای این گروه، پایینترین رتبه (5/13-9) را در بین ژنوتیپها کسب کردند؛ بنابراین در مقایسه نسبی ژنوتیپهای مورد بررسی، هفت ژنوتیپ در گروه بسیار مقاوم، 24 ژنوتیپ در گروه مقاوم، 10 ژنوتیپ در گروه تقریباً مقاوم، شش ژنوتیپ در گروه نیمه حساس، چهار ژنوتیپ در گروه حساس و دو ژنوتیپ در گروه بسیار حساس قرار گرفتند (جدول4). شایان ذکر است که این گروه بندی با گروهبندی نتایج آروناچالام مطابقت داشت، به این صورت که در گروهبندی آروناچالام، ژنوتیپها در گروه ارقام بسیار مقاوم بیشترین رتبه (23-26) را داشتند. سایر گروهها شامل ارقام مقاوم (21-5/22)، ارقام نیمه مقاوم (5/19-5/20)، ارقام نیمه حساس (5/17-19)، ارقام حساس (5/14-17) و ارقام بسیار حساس (9-5/13) بودند که گروه ارقام بسیار حساس، پایین ترین رتبه را کسب کردند (جدول 3).
در پژوهشی، مقاومت به بلاست بر روی 922 رقم برنج که همه از آسیا جمع آوری شده بودند، بررسی شد که این ارقام بر اساس تجزیه خوشه ای به شش گروه به نام های A-F طبقه بندی شدند. بیشترین حساسیت مربوط به خوشه B و C بود که اغلب ارقامی از شرق (ژاپن) را شامل میشد؛ گروه F و E مقاومترین گروه شناخته شدند و ارقامی از آسیای شرقی و آسیای جنوب شرقی، بیشترین فراوانی را در این دو گروه داشتند و گونههای جنوب آسیا بیشترین تنوع را داشتند و در همه خوشهها حضورداشتند اما در خوشه B کمتر دیده شدند (Telabanco-Yanoria et al., 2008). در تحقیق حاضر نیز نشان داده شد که ارقام غیرایرانی، مقاومت بیشتری نسبت به بلاست از خود نشان دادند و بیشترین اعضای گروههای مقاوم، ارقام غیرایرانی و برنجهای هوازی بودند.
در بررسی بر روی 116 ژنوتیپ، بالاترین میزان بیماری در خزانه بلاست مربوط به ارقام محلی شامل زیره، طارم امیری، هاشمی، بهترتیب با میزان بیماری 4/313، 5/294، 5/280 واحد بود و نتایج تجزیه خوشهای دادههای مولکولی نیز ژنوتیپها را به سه گروه مقاوم و حساس و یک گروه مقاوم مجزا که حاصل تلاقی ارقام ایرانی با مقاوم خارجی بودند و زمینه ژنتیکی نزدیکی داشتند، تقسیم کرد و ارقام ایرانی نعمت، سپیدرود و فجر در گروه مقاوم و ارقام دیلمانی، علی کاظمی، خزر و بینام در گروه حساس قرارگرفتند (Moumeni et al., 2009). در پژوهش حاضر نیز ارقام ایرانی نعمت، ندا و سپیدرود در گروه مقاوم و ارقام هاشمی، بینام، علی کاظمی در گروه حساس قرار گرفتند. واکنش 116 ژنوتیپ برنج نسبت به قارچ Magnaporthr griseaو هشت نژاد شناسایی شده آن در شرایط گلخانهای مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی نحوه توسعه بیماری با گذشت زمان، از زمان ظهور اولین لکههای بلاست بر روی گیاهچههای برنج، کار نمونهبرداری و اندازهگیری شدت بیماریانجام شد و 30 روز پس از کشت نیز تیپ آلودگی و درصد نهایی سطح برگ آلوده تعیین شد. نتایج نشان داد که ارقام ایرانی خزر، سپیدرود، نعمت، ندا، کادوس، سنگ طارم، سالاری، درفک، مقاوم و ارقام فجر، بجار، سنگ جو، عنبر بو، چمپا بودار نیمه حساس بودند. همچنین ژنوتیپهای بینام، حسن سرایی و انواع طارم، شاهپسند، غریب، حسنی، دمسیاه، هاشمی و صدری حساس بودند و تفاوت معنیداری بین ارقام در سطح احتمال یک درصد مشاهده شد (Mosanezhad et al., 2010). در پژوهش حاضر نیز ارقام ایرانی نعمت، ندا، سپیدرود، سنگ طارم، کادوس و درفک مقاوم معرفی شدند. همچنین ارقام صدری، سنگ جو، غریب، قصرالدشتی، بینام، اهلمی طارم، هاشمی، شاهپسند، عنبر بو، چمپابودار در گروه ارقام حساس و نیمه حساس قرار گرفتند. تعداد 58 رقم محلی و لاینهای امیدبخش برنج در گلخانه و مزرعه با استفاده از نژادهای مختلف بلاست مورد بررسی قرارگرفتند. رقم IR24 و لاینهای F725 و F120-2 کمترین شدت بیماری و سطح زیر منحنی بیماری را نشان دادند و ارقام و لاینهایی نظیر دمسیاه، حسنی و F64-1، F63-3 بیشترین شدت بیماری و سطح زیر منحنی را دارا بودند. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی گلخانهای نشان داد که واکنش ژنوتیپها در مقابل دو نژاد عامل بلاست IA-90 و IA-82 متفاوت بود و بهطور کلی ژنوتیپها در سه دسته مقاوم، متحمل و حساس دسته بندی شدند (Abedi et al., 2011). در پژوهش حاضر که مخلوطی از نژادهای مورد نظر بر روی ارقام بررسی شدند نیز در ارقام حسنی و دمسیاه، شدت بیماری بلاست، بالا بود و با نتایج پژوهش بالا مطابقت داشت.
تجزیه تابع تشخیص
در پاسخ به یک سوال مهم که آیا در تحقیق حاضر بهطور کلی از لحاظ میزان مقاومت به بیمای بلاست، بین ارقام ایرانی و غیر ایرانی تفاوت معنیداری وجود دارد یا خیر و همچنین بهمنظور تعیین مهمترین صفات متمایز کننده بین دو گروه برنج ایرانی و غیرایرانی و میزان تأثیرگذاری آنها، از تجزیه تابع تشخیص استفاده شد. نتایج بیانگر این مطلب بود که بین دو گروه برنج از لحاظ صفات اندازهگیری شده به عنوان شاخص مقاومت به بلاست، با داشتن آماره لاندای ویلک برابر 561/0، اختلاف معنیداری (P<0.001) وجود داشت و بر اساس مدل استاندارد شده تابع تشخیص (رابطه 4)، بیشترین تمایز دو گروه برنج ایرانی و غیرایرانی از لحاظ تیپ آلودگی، AUDPC (سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری) و شدت بیماری، در مرحله سوم نمونه برداری برآورد شد؛ بنابراین میتوان بیان داشت که این ویژگیها به ترتیب میتوانند در تفکیک ژنوتیپها و شناسایی ارقام ایرانی و غیر ایرانی موفقتر عمل نمایند.
Y= 1.658 (type) -3.418 (AUDPC) + 2.162 (Severity of disease stage3) رابطه 4
همچنین میزان درصد جایگزینی صحیح پس از انجام تجزیه تابع تشخیص بر اساس سه صفت فوق، بهطور متوسط 7/88 درصد بدست آمد (جدول 5). بر اساس نتایج، این مدل قادر بود 3/90 درصد از ژنوتیپهای گروه غیرایرانی و 7/72 درصد از ژنوتیپهای ایرانی را بهطور صحیح شناسایی نماید که نشان دهنده قدرت مدل تابع تشخیص در شناسایی ارقام ایرانی و غیرایرانی بر اساس صفات مرتبط با مقاومت به بیماری بلاست است.
جدول 5- گروهبندی حاصل از مدل تابع تشخیص در مقایسه با گروهبندی اولیه. گروه اول برنجهای غیر ایرانی و گروه دوم برنجهای ایرانی بود
Table 5. Grouping of genotypesdrived from discriminant function analysis conpared to original grouping. Frist group was non-Iranaina rice and second group was Iranian rice.
Count and percentage of groups |
group |
Predicted count and percentage of each group membership |
Total |
|
1.00 |
2.00 |
|||
Count |
1.00 |
28 |
3 |
31 |
2.00 |
6 |
16 |
22 |
|
Percentage |
1.00 |
90.3 |
9.7 |
100.0 |
2.00 |
27.3 |
72.7 |
100.0 |
نتیجه گیری کلی
با توجه به نتایج این آزمایش، ژنوتیپها واکنشهای متفاوتی نسبت به بیماری بلاست از خود نشاندادند و بر اساس نتایج تجزیه خوشهای، ژنوتیپها در شش گروه طبقه بندی شدند. از 31 ژنوتیپ هوازی، 25 ژنوتیپ نسبت به بیماری بلاست مقاوم بودند و از 22 ژنوتیپ ایرانی، تنها هفت ژنوتیپ نسبت به بیماری از خود مقاومت نسبی نشان دادند. در مجموع، نتایج آزمایش، مقاومت بالاتر ارقام هوازی را در مقابل ارقام ایرانی به بیماری بلاست نشان داد. با توجه به اینکه شناسایی ارقام مقاوم، از مؤثرترین روشها برای مدیریت بیماری است، امید است پس از تأیید نتایج این پژوهش، در آزمایشهای دیگر از ژنوتیپ های شناسایی شده استفاده شود.
REFERENCES
REFERENCES