نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران
2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران
3 استاد، گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان
4 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
To find the direct defense of seedling resistance of common beans, by resistant mechanisms, morphological and physiological attributes of ten cultivars (Naz, Dorsa, Akhtar,KS41128, 65-062-107, 65-071-98, 65-071-306, 65-071-410, 65-071-400, and 65-071-405) were evaluated against two-spotted spider mite in 2017 at Bu-Ali Sina university, Hamedan, Iran. Among four kinds of resistant mechanisms such as antixenosis, antibiosis, tolerant tests and PRI index, both antixenosis and tolerance mechanisms determined to be the most accurate tests in the evaluating of common bean resistance against TSSM attack. Germination delay, development and fast growth, early maturity, erected posture, small cotyledon area, the more leaf thickness along with the dark-colored demonstrated were the escape mechanisms of common beans tolerant genotypes against TSSM attack. Some epidermal traits such as the first defense barrier on common bean like hook-shaped and high density of trichome especially on abaxial epidermis by having trapping behavior showed high relation with tolerant genotypes. In fact, in tolerant beans, related-traits to trichome on leaves entrapped the body parts of TSSM such as leg tarsi, mouthpart and ovipositor and prevented to move, feed and reproduction of mites and therefore, these features decreased damage to leaf area of Phaseolus vulgaris as well. The 65-071-98, 65-062-107 genotypes and NAZ, were certainly categorized as the most tolerant cultivars while Akhtar and 65-071-400 were introduced as the most susceptible accessions of common beans, respectively.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
لوبیا مهمترین منبع مهم پروتئین، کربوهیدرات، ویتامین، مواد معدنی و اسیدهای چرب اشباع نشده در جهان است (Celmeli et al., 2018) و در ایران با سطحی بالغ بر 787 هزار هکتار و متوسط تولید 670 هزارتن، عمدتأ در استانهای استان مرکزی، لرستان، فارس و زنجان کشت میشود (Anonymous, 2017).
کنه تارتن دو لکهای با داشتن بیش از 180 گونه میزبان، یکی از گیاهخواران چندخوار و از جمله مهمترین آفات لوبیا به حساب میآید که در طیف گسترده، با تغذیه از برگ، ایجاد زخمهای کوچک خاکستری و نقرهای، تخریب کلروپلاست و کاهش فتوستنز، باعث ایجاد خسارات شدید میشود (Martinez-Ferrer et al., 2006; Van Leeuwen et al., 2010). همه این عوامل، منجر به کاهش کیفیت محصول و عملکرد به مقدار 20-10 درصد میشود (Khanjani & Haddad Irani-Nejad, 2009).
اگرچه کنترل شیمیایی، یک روش عمومی جهت کاهش جمعیت حشرات است، اما کنترل کنه تارتن دو لکهای (TSSM[1]) به روش شیمیایی بسیار مشکل میباشد. نرخ بالای افزایش جمعیت و نیز توانایی در ایجاد سریع مقاومت به آفتکش، منجر به عدم موفقیت کامل کنترل کنه تارتن دولکهای به روش شیمیایی شده است (Cullen et al., 2008; Van Leeuwen et al., 2010)؛ بنابراین، شناسایی نوع مقاومت ژنتیکی و ارزیابی ارقام مقاوم در تمام محصولات کشاورزی، از عمده برنامههای بهنژادی کاهش خسارت نسبت به حمله آفت (TSSM) است(Khanjani, 2011) .از طرفی، مرحله گیاهچهای یکی از مهمترین و حساسترین مراحل رشدی لوبیا نسبت به حمله آفت کنه تارتن دو لکهای میباشد و شرایط کشت در محیط گلخانه، بستر مناسبی را برای تولیدمثل و رشد کنه تارتن دو لکهای فراهم میکند (Smith & Clement, 2012; Tahmasebi et al., 2011; Stenglein et al., 2005).
مقاومت گیاه میتواند در نتیجه سه سازوکار اصلی اتفاق افتد: انتخاب آزاد (آنتیزنوز)، آنتی بیوز و تحمل. اگرچه ممکن است این سازوکارها مستقل عمل کنند، اما اغلب روی یکدیگر اثر متقابل دارند (Painter, 1951; Smith, 2005). صفات آنتی بیوز از طریق افزایش مرگ و میر، کاهش رشد، طول عمر و باروری روی زیست شناسی آفات تاثیر منفی دارند (Smith & Clement, 2012). در نتیجه بررسی مقاومت آنتیبیوز در سطح مزرعه روی هفت لاین لوبیا، چیتی لردگان نسبت به (TSSM) یک رقم متحمل به کنه معرفی شد (Saeidi & Salehi, 2005). در بررسی تراکم جمعیت و اثرات توزیع کنه (T. urticae) در چهار رقم لوبیای ایرانی معلوم شد که بیشترین و کمترین تراکم جمعیت (TSSM)، به‌ترتیب مربوط به دو رقم تلاش و پرستو بود (Ahmadi et al., 2005). در ارزیابی مقاومت 36 ژنوتیپ لوبیا در گلخانه با استفاده از آزمونهای آنتیزنوز، آنتیبیوز و تحمل، ژنوتیپهای KS21163 و KS21235 بهعنوان متحملترین ارقام از نظر عملکرد مطلوب و کاهش خسارت در اثر تحمل به حمله کنه شناخته شدند (Yousefi & Dorri, 2005).
از جمله ویژگیهای ساختاری برگ در ایجاد مقاومت به کنه، وجود موم کریستالی و کوتیکول بهعنوان بیرونیترین سد دفاعی فیزیکی در ایجاد دفاع مستقیم در اپیدرم است. کوتیکول ضخیمتر، اغلب مانع از نفوذ، تغذیه و تخمگذاری کنه میشود (Helna et al., 2017). با توجه به این‌که در لوبیا معمولی، علاوه بر کرکهای ترشحی، دو نوع کرک غیرترشحی (نیزهای و قلابی شکل با تراکم و توزیع متفاوت) وجود دارد (Jimenez et al., 2012)، وجود تنوع در میان خصوصیات میکرواپیدرمی سطح برگ لوبیا از جمله ضخامت کوتیکول، نوع، اندازه و تراکم کرک و شکل روزنه نشان داد که بین تعداد و ساختار کرکهای اپیدرمی سطح رویی[2] و زیرین[3] برگ در ارقام متحمل به پاتوژن ها، تفاوت معنیدار وجود داشت(Stenglein et al., 2005) . بههر حال، کرکها در ایجاد مقاومت گیاهی به انواع پاتوژنها، انگلها و استرسها نقش مهمی ایفا میکنند (Moon et al., 2009)، به‌طوری‌که با بررسی کرکهای غیرترشحی و چهار نوع از کرکهای ترشحی هر دو طرف برگ، مشاهده شد که تنظیم‌کنندههای رشد، مقادیر کمی و کیفی ترکیبات آلی فرار (VOC) و تعداد و توزیع کرکها سطح برگ را در ارقام متحمل تحت تاثیر قرار میدهند (Helna et al., 2017). علاوه برآن، افزایش سطح مواد فرار با اعمال استرسهای زیستی همبستگی دارد، زیرا کرکها مستقیمأ با ذخیره و ترشح ترکیبات فیتوشیمیایی همراه بودند (Choudhary et al., 2017).
در مطالعه بررسی تاثیر رفتار تلهگونه کرکهای سطح زیرین لوبیای معمولی در به دام انداختن و کشتن حشره (Liriomyza trifolii)، مشخص شد که قطعات دهانی، پاهای قدامی و تخمریز حشرات بالغ در کرکهای قلابی شکل لوبیا درگیر میشدند و بنابراین توانایی حشره جهت تغذیه، جابجایی و تخمگذاری را تضعیف کردند (Zhenlong et al,. 2017).
این تحقیق به‌منظور بررسی سازوکارهای مقاومت آنتیزنوز، آنتیبیوز، تحمل و شاخص مقاومت گیاهی (PRI) برخی ارقام علیه حمله کنه تارتن دولکهای و مطالعه صفات مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی مرتبط با دفاع مستقیم برای یافتن کارآمدترین و متحملترین ارقام لوبیا انجام شد.
مواد و روشها
مواد گیاهی و طرح آزمایشی
بر اساس نتایج تحقیقات محققین پیشین (Tahmasebi et al., 2011; Shoorooei et al., 2018)، 10 ژنوتیپ لوبیای معمولی از بانک ژن پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران انتخاب و تهیه شدند (جدول 1) و در سال 1396 در دانشگاه بوعلی سینای همدان، در قالب طرح کاملأ تصادفی (CRD) با سه تکرار و در محیط کاملأ کنترل شده اتاقک رشد کشت شدند.
جدول 1- ژنوتیپهای منتخب بر اساس نتایج تحقیقات پیشین جهت انجام آزمایش.
Table 1. Selected genotypes based on the results of the previous investigations for the experiment.
|
Seed color |
Origin |
Accession number |
Row |
|
Bright Red |
Iran (Breeding Variety) |
Bright Red |
1 |
|
Chiti |
Shahrood, Iran |
(65-071-400) |
2 |
|
Dark Red |
Bam, Iran |
(65-071-405) |
3 |
|
Red |
Dareh gaz, Iran |
(65-071-306) |
4 |
|
White |
Rafsanjan, Iran |
(65-071-410) |
5 |
|
White |
Iran (Line) |
KS41128 |
6 |
|
White |
Iran (Breeding Variety) |
Dorsa |
7 |
|
White |
Fars, Iran |
(65-071-98) |
8 |
|
Black |
Guatmala |
(65-062-107) |
9 |
|
Dark Red |
Iran (Breeding Variety) |
Naz |
10 |
شرایط رشدی گیاه لوبیا
نمونهبرداری برگها در مرحله گیاهچهای یعنی نمو کامل یک جفت برگ مرکب سه برگچهای اولیه، (Tahmasebi et al., 2011) و در طول سه فاصله زمانی اعمال آلوده سازی بوته (روز اول، روز سوم و روز پنجم بعد از آلودگی) انجام شد (Shoorooei et al., 2018). ابتدا بذرها با قارچ کش رورال-تی اس 5/1 درصد ضدعفونی شدند و سپس جهت جوانهزنی روی کاغذ صافی و درون پتری دیش کشت شدند و در نهایت یک گیاه جوانه زده به داخل گلدان پلاستیکی (25 سانتیمتر عمق×20 سانتیمتر قطر دهانه) حاوی خاک لومی استریل شده منتقل شد و آبیاری بهطور مرتب هر دو روز یکبار انجام شد. گلدانها در شرایط دمای 2 ± 25 درجه سانتیگراد، رطوبت نسبی 5 ± 65 درصد، دوره نوردهی 16 ساعت روشنایی و هشت ساعت تاریکی و با شدت نور 13000 لوکس توسط لامپهای اسرامل فلورا (Osraml Fluora 36W77) در اتاقک رشد پرورش داده شدند (Sadeghi et al., 2016).
بررسی ویژگیهای مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی
به‌منظور بررسی همبستگی ساده صفات با مقاومت ژنوتیپها، برخی از صفات (رنگ دانه، تیپ رشد، تعداد روز تا جوانهزنی، تعداد روز تا دوبرگی شدن، اندازه کوتیلدون، ضخامت برگ، تراکم، اندازه و نوع کرک) در طول رشد لوبیا اندازهگیری شد (Stenglein et al., 2005; Tahmasebi et al., 2009). از آن‌جا که ویژگیهای سلولهای اپیدرمی سطح برگ، نقش بسیار مهمی در زمان حمله کنه (TSSM) بازی میکنند، بمابراین صفات شکل کرک (نیزهای و قلابی شکل بودن)، تراکم کرک به میلیمتر، اندازه کرک به میکرن در سطوح رویی و زیرین اپیدرم برگ و ضخامت برگ با دستگاه استریومیکروسکپ (Olympus) که به دوربین میکرومتر چشمی متصل به کامپیوتر مجهز شده است، بررسی شد (Helna et al., 2017 Stenglein et al., 2005;).
تشکیل کلونی کنه تارتن دو لکهای
کلنی اولیه (TSSM) از روی بوتههای آلوده در سطح گلخانه جمع‌آوری و روی رقم اختر بهعنوان رقم حساس پرورش یافت. علاوه بر این، به‌منظور فراهم آوردن شرایط بهینه رشد و تغذیه کنه، گلدانهای حاوی بوتههای سالم، هر دو هفته یکبار جایگزین میشدند (Shoorooei et al., 2018).
همسن سازی جمعیت کنه
برای همسن کردن کنهها، ویال محتوی پنبه اشباع از آب به همراه با دمبرگ برگچه میانی لوبیا، درون ظرف پتری دیش قرار داده شد و چندین کنه بالغ ماده با کمک برس نقاشی چهار صفر روی سطح برگها انتقال داده شد. پس از گذشت 24 ساعت، کنههای ماده از محیط خارج شدند. در نهایت لاروهای کنه همسان در محیط باقی ماندند که در آزمایشات مورد استفاده قرار گرفتند (Kamel-Manesh et al., 2010).
آزمون آنتیزنوز
به‌منظور ارزیابی آنتیزنوز (آزمون غیرترجیح یا انتخاب آزاد)، گلدانهای حاوی گیاه بهطور تصادفی و دایرهای در اطراف پلت فرم با قطر 100 سانتیمتر و ارتفاع 40 سانتیمتر) در سه تکرار مستقر شدند، در حالیکه برگهای انتخاب شده در بالای صفحه پلتفرم و ساقه و گلدان حاوی ریشه در قسمت زیرین پلتفرم از هم جدا شدند. سپس 100 کنه بالغ ماده همسن در مرکز پلت فرم رهاسازی شدند (Modarres Najafabadi et al., 2012) و محیط به مدت 72 ساعت توسط سلوفان ایزوله شد. در نهایت، تعداد کنههای زنده روی برگهای هرکدام از ژنوتیپها، به وسیله استریوسکوپ شمارش شد (Saeidi, 2013). تراکم بیشتر کنهها در برخی برگها نشان از ترجیح حشره در انتخاب گیاه جهت تغذیه بود.
آزمون آنتیبیوز
تعداد 30 کنه ماده بالغ روی هر بوته مستقر در گلدان رهاسازی شد (پنج عدد روی هر برگچه) و جهت عدم فرار کنهها، تمامی گلدانها توسط تور ارگانزای با سوراخهای کمتر از 250 میکرن پوشیده شدند. پس از طی دو هفته، تعداد کنه های ماده روی برگها شمرده شدند (Mohammadi et al., 2011).
آزمون تحمل
میزان تحمل بهروش آزمون آنتیبیوز انجام شد. تنها تفاوت اندازهگیری چشمی، میزان آسیب در برگ و نمرهدهی سطح آسیب بر اساس جدول 2، از یک تا شش بود (Yousefi & Dorri, 2005; Saeidi, 2013).
شاخص مقاومت گیاه[4] (PRI)
محاسبه شاخص مقاومت گیاه طی چهار مرحله زیر انجام شد (Kamel-Manesh et al., 2010):
الف) محاسبه مقادیر آزمونهای آنتیبیوز، آنتیزنوز و تحمل برای هر ژنوتیپ (توضیح روش محاسبه در قسمت بالا).
جدول 2- سطوح ناشی از خسارت (TSSM) روی برگ در شرایط اتاقک رشد.
Table 2. Damage levels of leaf caused by TSSM under growth chamber conditions
|
Infested level |
Detail |
|
|
|
1 |
No damage |
|
|
2 |
Chlorosis of leaf back area less than 5% |
|
|
3 |
Chlorosis of leaf back area between 5-25% |
|
|
4 |
Chlorosis of leaf back area between 25-45% |
|
|
5 |
Chlorosis of leaf back area between 45-65% |
|
|
6 |
Necrosis of leaf back area more than 65% |
ب) نرمالسازی دادهها به روش تخمین کمترین فاصله[5] به وسیله آزمون اندرسون-دارلینگ (Anderson & Darling, 1952).
ج) محاسبه دادههای استاندارد شده (تقسیم شدن هر داده بر بزرگترین داده موجود).
د) تخمین شاخص مقاومت گیاه به وسیله فرمول زیر (Webster et al., 1993):
تجزیه آماری
تجزیه و تحلیل آماری توسط نرم افزارMinitab نسخه 16.2.2 انجام شد. برای دادههای با توزیع غیرنرمال، از تبدیل داده جذر ریشه دوم () استفاده شد. مقایسه میانگینها با آزمون چند دامنهای دانکن (p=0.05) انجام شد و گروهبندی ژنوتیپها بر اساس مقدار آسیب برگ و تعداد کنه روی برگ، با کمک آزمون کلاستر و به روش وارد و فاصله پیرسونی ترسیم شد.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که بین ژنوتیپها از لحاظ آزمونهای آنتیزنوز، آنتیبیوز، تحمل، شاخص مقاومت و صفات مرتبط به دفاع مستقیم گیاه، اختلاف معنیدار در سطح احتمال یک درصد نسبت به حمله کنه تارتن دولکهای وجود داشت که نشاندهنده تنوع ژنتیکی بالا در بین ژنوتیپهای انتخاب شده بود (جدول 3).
مقایسه میانگینها
به‌منظور بررسی روابط بین صفات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی مرتبط با سازوکارهای دفاع مستقیم در ژنوتیپهای لوبیا، مقایسه میانگین به کمک آزمون دانکن انجام شد و نتایج در سه قسمت زیر مورد بررسی قرار گرفت (جدول 4). با توجه به این‌که هر گونه تنش (زیستی و غیرزیستی) به راحتی چرخه آبشار پیامرسان را در گیاه فعال میکند، از برگهای سالم و برش نخورده (بدون روش دیسک برگی) استفاده شد تا جهت افزایش دقت آزمایش، اثر متقابل پیامرسانی تنش زخم و ترشح متابولیتهای ثانویه حاصل از برش، کاهش یابد.
الف) جوانه زنی و ظهور برگچههای مرکب اولیه، تیپ رشد و سطح کوتیلدون
به لحاظ مورفولوژیکی، تیپ رشد ایستاده در لوبیا، متحمل به حمله (TSSM) بود. در این میان، لاینهای 107-062-65، 98-071-65 و رقم ناز با حالت و فرم ایستاده، جزو ارقام مقاوم و رقم اختر و لاین 400-071-65 با داشتن تیپ رشدی رونده، بهعنوان ارقام حساس در یک گروه دستهبندی و شناسایی شدند. از طرفی، رقم درسا و KS41128 با تیپ رشدی نیمه رونده، بهعنوان رقم نیمه مقاوم شناخته شدند. به نظر میرسد که تیپ رونده لوبیا، با داشتن تعداد بیشتر برگ و سطح سبز و همچنین نگهداری رطوبت بیشتر در سطح کانوپی خود، محیطی ایدهآل برای استقرار و تولیدمثل کنه تارتن دولکهای میباشد (Tahmasebi et al., 2009). به لحاظ صفات روز تا جوانهزنی، روز تا مرحله گیاهچهای و سطح کوتیلدون، ژنوتیپهای ناز، 107-062-65 و 98-071-65 ضمن ظهور دیرتر جوانه و گیاهچه (رشد و نمو دو برگ کامل) نسبت به بقیه ژنوتیپها، بهعنوان متحملترینها در مواجهه با کنه بودند. از طرف دیگر، ارقام و ژنوتیپهای حساس، دارای سطح کوتیلدون بیشتر و نیز سبزینه و تیرگی برگ کمتر نسبت به ارقام مقاوم بودند.
جدول 3- نتایج تجزیه واریانس صفات مبتنی بر دفاع و سازوکارهای مقاومت.
Table 3. Results of variance analysis of defense-based traits and resistance mechanisms
|
S.O.V |
df |
Mean of square |
|||||||||
|
Day to Germination |
Day to Seedling |
Cotyledon Area (cm2) |
Leaf Thickness (m) |
Trichome Density (per 5 mm2) |
Trichome Size (m) |
Antixenosis (No. alive mites on plant) |
Antibiosis (No. female mites on plant) |
Tolerance (Damage score) |
PRI |
||
|
Genotype |
9 |
0.312 ** |
0.278 ** |
1.069 ** |
83.37 ** |
12.30 ** |
398.13 ** |
4.211 ** |
58.45 ** |
0.404 ** |
31.305 ** |
|
Error |
20 |
0.007 |
0.005 |
0.005 |
0.962 |
0.027 |
2.012 |
0.121 |
0.682 |
0.032 |
0.438 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CV (%) |
|
3.12 |
1.88 |
1.53 |
3.74 |
3.34 |
7.53 |
6.81 |
6.48 |
8.69 |
17.21 |
** معنی دار در سطح احتمال یک درصد.
**: significant at 1% of probability levels.
جدول 4- مقایسه میانگین ویژگیهای مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی ژنوتیپهای لوبیا با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن (p=0.05)
Table 4. Mean comparisons of morphological and physiological characteristics of common bean genotypes based on Duncan's multiple range test (p=0.05)
|
Accession Number |
Plant Posture |
Day to Germination |
Day to Seedling |
Cotyledon Area (cm2) |
Leaf Thickness (m) |
Trichome Density (per 5 mm2) |
|
Akhtar |
Prostrate |
2.345 cd |
3.628 d |
4.582 de |
25.507 d |
4.018 e |
|
65-071-400 |
Prostrate |
2.271 d |
3.719 cd |
5.623 a |
18.718 g |
2.038 h |
|
65-071-405 |
Erected-prostrate |
2.345 cd |
3.629 d |
5.292 b |
20.748 f |
2.413 g |
|
65-071-306 |
Prostrate |
2.481 c |
3.808 c |
4.680 cd |
23.247 e |
4.599 d |
|
65-071-410 |
Prostrate |
2.739 b |
3.439 e |
4.541 e |
20.585 fg |
3.188 f |
|
KS41128 |
Erected-prostrate |
2.798 b |
3.628 d |
4.785 c |
29.075 bc |
4.182 e |
|
Dorsa |
Erected-prostrate |
2.676 b |
3.763 c |
5.196 b |
29.485 bc |
5.114 c |
|
65-071-98 |
Erected |
3.082 a |
4.339 a |
4.188 g |
28.642 c |
7.081 b |
|
65-062-107 |
Erected |
3.027 a |
4.143 b |
3.551 h |
34.994 a |
7.945 a |
|
Naz |
Erected |
3.135 a |
4.262 ab |
4.330 f |
30.817 b |
6.988 b |
ادامه جدول 4- مقایسه میانگین ویژگیهای مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی ژنوتیپهای لوبیا با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن (p=0.05)
Table 4. Continued. Mean comparisons of morphological and physiological characteristics of common bean genotypes based on Duncan's multiple range test (p=0.05)
|
Accession Number |
Trichome Type (in frequency) |
Trichome Size (m) |
Antixenosis (No. alive mites on plant) |
Antibiosis (No. female mites on plant) |
Tolerance (Damage score) |
PRI |
|
Akhtar |
Long straight |
26.792 b |
6.261 a |
15.085 b |
2.339 ab |
1.588 d |
|
65-071-400 |
Long straight |
34.202 a |
6.540 a |
17.463 a |
2.613 a |
1.132 d |
|
65-071-405 |
Long straight |
33.453 a |
6.565 a |
17.552 a |
2.544 a |
1.146 d |
|
65-071-306 |
Short straight |
19.210 c |
5.980 ab |
15.189 b |
2.196 bc |
1.690 cd |
|
65-071-410 |
Short straight |
16.284 d |
5.641 b |
15.165 b |
2.112 bcd |
1.869 bcd |
|
KS41128 |
Short straight |
21.190 c |
4.623 c |
13.532 c |
1.858 def |
2.913 b |
|
Dorsa |
Hook- shaped |
11.194 e |
4.578 c |
13.517 c |
1.954 cde |
2.825 bc |
|
65-071-98 |
Hook- shaped |
8.744 ef |
3.763 d |
6.701 d |
1.678 f |
7.983 a |
|
65-062-107 |
Hook- shaped |
7.900 f |
3.703 d |
6.653 d |
1.678 f |
8.347 a |
|
Naz |
Hook- shaped |
9.388 ef |
3.621 d |
6.595 d |
1.581 f |
8.976 a |
ب)صفات اپیدرمی: ضخامت برگ، تراکم، اندازه و شکل کرک
در برش عرضی میکروسکوپی از برگهاف سه تیپ کرک در سطح زیرین اپیدرم برگ لوبیا (abaxial) وجود داشت که شامل کرکهای نیزهای شکل بلند، نیزهای شکل کوتاه و قلابی شکل با تراکم و اندازههای متفاوت بودند (شکل 1). ژنوتیپهای دارای کرک قلابی شکل با تراکم و فراوانی بالا، در مقابل حمله کنه دارای تحمل بیشتری نسبت به ژنوتیپهای دارای فرم کرک نیزهای بودند. بر این اساس، ژنوتیپهای اختر، 400-071-65 و 405-071-65 با فراوانی بیشتر کرکهای نیزه ای بلند، بهعنوان حساسترین ارقام و ژنوتیپهای 98-071-65، 107-062-65 و ناز، بهعنوان متحملترین ارقام دستهبندی شدند. میتوان نتیجهگیری کرد که وجود کرکهای قلابی شکل و کوتاه بهعنوان سد فیزیکی دفاعی اولیه، مستقیمأ مانع از حرکت کنهها روی بوتههای لوبیاهای مقاوم میشوند (Stenglein et al., 2005). بهنظر میرسد که ساختار تشریحی قلاب گونه پاهای کنه تارتن دولکهای، درون کرکهای قلابی شکل برگ ارقام مقاوم درگیر میشود و به همین، دلیل حرکت و جابجایی کنه را با مشکل مواجه میکند (Szyndler et al. 2013). صفات مرتبط با کرک (اندازه، نوع و تراکم)، ضمن درگیر شدن با برخی قسمتهای بدن کنه مانند پنجه پا بخصوص پای قدامی، قطعات دهانی و تخمریز حشره، حرکت و جابجایی آن را با مشکل مواجه میکند و در نتیجه کنه ترجیح میدهد که بوته مناسبتری را برای خود انتخاب کند (مقاومت آنتیزنوز). اگرچه ثابت شده است که گیاهان، با تولید مواد فرار و متابولیتهای ثانویه نیز ترجیح حشرات را نسبت به خود کم میکنند (Alaimo et al., 2005). از اینرو، تمامی عوامل فوق سبب ایجاد مقاومت بیشتر با کاهش سطح آسیبدیده گیاه لوبیا خواهد شد.
از سوی دیگر، بین صفت آسیبپذیری و ضخامت برگ ارقام مقاوم، رابطه معکوس وجود دارد. بر این اساس، ژنوتیپ 107-062-65 و ناز بهعنوان ژنوتیپهای مقاوم (آسیب کم با مشاهده پنج درصد کلروز شدن برگ) با حداکثر ضخامت برگ، بالاترین تراکم کرک و ساختار قلابی شکل بودن کرک و اندازه کرک بلندتر بودند. در مقابل، کمترین ضخامت برگ و تراکم کرک و نیزهای شکل به لاین 400-071-65 بهعنوان حساسترین ژنوتیپ و با بیش از 65 درصد نکروزه شدن برگ تعلق داشت. روند حاصل از بررسی صفات روی ژنوتیپهای متحمل و حساس، با نتایج مشاهدات Szyndler et al. (2013) و Helna et al. (2017) مشابهت داشت.
شکل 1- ریختشناسی و تراکم انواع کرک و ضخامت برگ: a) ژنوتیپهای مقاوم با کرک قلابی شکل متراکم و ضخامت برگ. b) ژنوتیپهای حساس با کرک نیزهای شکل و تراکم پائین و و ضخامت برگ.
Figure 1. Morphology anf densityof different types of and leaf thickness: a) resistant genotypes with hooked-shaped, high density trichome and high leaf thickness, b) susceptible genotypes with long straight, low density trichome and low leaf thickness.
ج) سازوکارهای مقاومت: آزمونهای مقاومت و شاخص مقاومت گیاه (PRI)
طبق جدول 4، با ارزیابی هر سه آزمون آنتیزنوز (انتخاب آزاد) و آنتیبیوز، سه ژنوتیپ اختر، 400-071-65 و 405-071-65 با بیشترین مقدار کنه موجود در بوته و بالاترین سطح خسارت، بهعنوان ژنوتیپهای حساس شناسایی شدند، درحالیکه رقم ناز و دو ژنوتیپ 107-062-65 و 98-071-65 بهعنوان متحملترین ژنوتیپها با کمترین آسیب برگ طبقهبندی شدند. نتایج حاصل از ارزیابی شاخص مقاومت گیاه نیز کاملأ با نتایج سه آزمون شباهت داشت (Yousefi & Dorri, 2005; Kamel-Manesh et al., 2010; Shoorooei et al., 2018). نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل خوشهای، بهطور واضح تأییدکننده نتیجه ارزیابی مقاومت ژنوتیپها نیز بود (شکل 2).
شکل 2- نمودار خوشهای بررسی مقاومت ژنوتیپهای لوبیا تحت حمله کنه دولکهای
Figure 2. Dendrogram of resistant bean accessions under TSSM attack.
ضرایب همبستگی ساده و جزئی
انتخاب صحیح و مناسب صفات مورد ارزیابی، منجر به معنیداری بالای ضرایب همبستگی ساده بین تمامی صفات شد (جدول 5). نتایج نشان داد که در بین سازوکارهای مقاومت، همبستگی بسیار معنیداری وجود دارد. اگرچه آزمونهای آنتیبیوز و آنتیزنوز به آسانی از یکدیگر قابل تفکیک نبودند (Onstad & Knolhoff, 2014)، اما بین این دو سازوکار، همبستگی مثبت و معنیداری وجود داشت (897/0+=r)؛ بنابراین، انتخاب آزاد (TSSM) جهت تغذیه آفت از لوبیا، بهطور مستقیم به سازوکار آنتیبیوز مرتبط بود. به عبارت دیگر، کنهها ترجیح دادند که روی بوتههای با میزان بالای آنتیزنوز تولیدمثل و تغذیه نمایند. همچنین، همبستگی مثبت و معنیداری بین سازوکارهای تحمل، آنتیبیوز و آنتیزنوز وجود داشت (0.840+<r). از آن‌جا که سازوکار تحمل، بهوسیله نمرهدهی به سطوح خسارت و صدمه برگها در اثر حمله (TSSM) تعیین شد، در نتیجه ژنوتیپهایی که تعداد کمتری کنه روی برگهایشان داشتند، دارای سطح بالایی از مقاومت آنتیبیوز و آنتیزنوز بودند (Modarres Najafabadi et al., 2012). علاوه براین، همانند نتایج آزمایشات Kamel-Manesh et al. (2010)، بین سه سازوکار و شاخص (PRI) همبستگی منفی و معنیدار وجود داشت. لازم به توضیح است که علامت منفی در ضرایب همبستگی بین تمام پارامترها، بستگی به ماهیت فرمول (PRI) دارد که به صورت فرمول معکوس کسر محاسبه شد (Webster et al., 1993)؛ بنابراین، مقدار بالای (PRI)،فارغ از علامت منفی آن، نشان از رابطه و همبستگی این شاخص با مقادیر تمامی سازوکارهای اندازهگیری مقاومت در گیاه لوبیا داشت. این نتایج با نتایج آزمایشات Yousefi & Dorri (2005) مطابقت داشت.
در بررسی همبستگی جزئی بین صفات، با شرط ثابت در نظر گرفتن صفت سازوکار آنتی بیوز، مشخص شد که بین میزان تحمل لوبیا با صفات روز تا جوانهزنی (629/0-)، روز تا ظهور گیاهچه کامل (648/0)، ضخامت برگ (669/0-)، اندازه کرک (675/0) و مقدار آنتیزنوز (760/0)، رابطه معنیداری وجود داشت، اما با وجود معنیدار بودن همبستگی ساده شاخص مقاومت گیاه با سازوکارهای مقاومت، با ثابت در نظر گرفتن اثر صفت آنتیبیوز، مقدار همبستگی جزئی بین سازوکارها غیرمعنیدار گزارش شد (جدول 6). بنابراین با تجزیه و تحلیل همبستگی جزئی صفات مشخص شد که همبستگی بین صفت تحملپذیری لوبیا با سازوکار آنتیزوز در سطح احتمال یک درصد، مثبت و معنیدار و دارای رابطه واقعی بود (760/0+=r) و بین تحملپذیری در بوته لوبیا و سازوکارهای آنتیبیوز و شاخص مقاومت گیاه همبستگی واقعی غیرمعنیدار بود.
جدول 5- ضرایب همبستگی ساده روی صفات
Table 5. Simple correlation coefficients on traits
|
Related traits to resistance mechanism |
Day to Germination |
Day to Seedling |
Cotyledon Area (cm2) |
Leaf Thickness (m) |
Trichome Density (per 5 mm2) |
Trichome Size (m) |
Tolerance (Damage score) |
Antixenosis (No. alive mites on plant) |
Antibiosis (No. female mites on plant) |
PRI |
|
Day to Germination |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Day to Seedling |
0.711 ** |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cotyledon Area |
-0.734 ** |
-0.586 ** |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Leaf Thickness |
0.751 ** |
0.640 ** |
-0.699 ** |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Trichome Density |
0.839 ** |
0.840 ** |
-0.832 ** |
0.884 ** |
1 |
|
|
|
|
|
|
Trichome Size |
-0.868 ** |
-0.646 ** |
0.738 ** |
-0.767 ** |
-0.877 ** |
1 |
|
|
|
|
|
Tolerance |
-0.842 ** |
-0.642 ** |
0.694 ** |
-0.812 ** |
-0.840 ** |
0.844 ** |
1 |
|
|
|
|
Antixenosis |
-0.902 ** |
-0.724 ** |
0.683 ** |
-0.864 ** |
-0.888 ** |
0.877 ** |
0.867 ** |
1 |
|
|
|
Antibiosis |
-0.887 ** |
-0.875 ** |
0.807 ** |
-0.814 ** |
-0.948 ** |
0.843 ** |
0.840 ** |
0.897** |
1 |
|
|
PRI |
0.863 ** |
0.882 ** |
-0.750 ** |
0.772 ** |
0.914 ** |
-0.771 ** |
-0.823 ** |
-0.877 ** |
-0.972 ** |
1 |
**, * و ns: به‌ترتیب معنیدار در سطوح احتمال یک و پنجدرصد و غیرمعنیدار.
**, * and ns: sinnificant at 1% and 5% of probability levels and non significant, respectively.
جدول 6- ضرایب همبستگی جزئی روی صفات با متغیر کنترل آنتیبیوز
Table 6. Partial correlation coefficients on traits with antibiosis control variable
|
Control variable (Antibiosis) |
Day to Germination |
Day to Seedling |
Cotyledon Area |
Leaf Thickness |
Trichome Density |
Trichome Size |
Tolerance |
Antixenosis |
PRI |
|
Day to Germination |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Day to Seedling |
0.643 * |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cotyledon Area |
-0.003 n.s |
0.555 n.s |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Leaf Thickness |
0.245 n.s |
-0.648 * |
-0.197 n.s |
1 |
|
|
|
|
|
|
Trichome Density |
-0.025 n.s |
-0.462 n.s |
-0.486 n.s |
0.776 ** |
1 |
|
|
|
|
|
Trichome Size |
-0.739 ** |
0.657 * |
0.152 n.s |
-0.531 n.s |
-0.551 n.s |
1 |
|
|
|
|
Tolerance |
-0.629 * |
0.648 * |
-0.037 n.s |
-0.669 * |
-0.380 n.s |
0.675 * |
1 |
|
|
|
Antixenosis |
-0.713 ** |
0.570 n.s |
-0.254 n.s |
-0.703 * |
-0.330 n.s |
0.723 * |
0.760 ** |
1 |
|
|
PRI |
-0.283 n.s |
0.536 n.s |
0.592 * |
-0.521 n.s |
-0.770 ** |
0.685 * |
0.205 n.s |
0.243 n.s |
1 |
**, * و ns: به‌ترتیب معنیدار در سطوح احتمال یک و پنجدرصد و غیرمعنیدار.
**, * and ns: sinnificant at 1% and 5% of probability levels and non significant, respectively.
تجزیه خوشهای
تجزیه و تحلیل خوشهای با روش وارد و فاصله پیرسونی، تمامی 10 ژنوتیپ را بر اساس سازوکارهای مقاومت یعنی میزان آسیب وارده بر برگ، تعداد کنههای مستقر روی برگ و شاخص مقاومت گیاه PRI، به چهار گروه عمده متحمل، نیمهمتحمل، نیمهحساس و حساس تقسیم کرد. بر این اساس، دو ژنوتیپ اختر و 400-071-65 با بیشترین شباهت بهعنوان حساسترین ارقام در برابر حمله (TSSM) در یک گروه قرار گرفتند، درحالیکه ژنوتیپهای 98-071-65، 107-062-65 و ناز بهعنوان مقاومترین ارقام مورد مطالعه گروهبندی شدند. همچنین در دو گروه حدواسط، دو رقم درسا و KS41128 بهعنوان ارقام نیمهمتحمل و سه لاین 410-071-65، 306-071-65 و 405-071-65 بهعنوان ژنوتیپهای نیمهحساس گروهبندی شدند. نتایج این تحقیقات با نتایج برخی محققین مطابقت و مشابهت داشت (Yousefi & Dorri, 2005; Modarres Najafabadi et al., 2012).
نتیجه گیری کلی
نتایج این تحقیق نشان داد که در انتخاب ارقام متحمل، غربالگری لوبیا علیه آفت TSSM، مبتنی بر سازوکارهای مقاومت شامل آنتیزنوز، آنتیبیوز، آزمون تحملپذیری و شاخص PRI، کارایی بالایی دارد. در این بین، سازوکار آنتیزنوز و تحمل با بالاترین همبستگی، بهعنوان دقیقترین آزمونها شناخته شدند.
همچنین تأخیر در فرایند جوانهزنی، یکی از سازوکارهای فرار مرحله گیاهچهای ژنوتیپهای متحمل لوبیا در مقابل حمله کنه دولکهای بود. به‌دنبال آن، سرعت رشد و نمو بالا، زودرسی، تیپ رشدی ایستاده بوته، سطح کوچک کوتلیدون، ضخامت بالای برگ و داشتن برگهای تیره رنگ با درصد کلروفیل بالا، بهعنوان دیگر سازوکارهای فرار در ژنوتیپهای متحمل لوبیا در برابر حمله TSSM بودند.
ارقام حساس دارای سطوح پایین مقاومت آنتیبیوز و آنتیزنوز و دارای رتبه بالایی از سطح آسیبپذیری برگ و همچنین میزان پایین شاخص مقاومت گیاه (PRI) بودند. علاوه برآن، صفات اندازه بزرگ کوتیلدون، نازکی برگ به همراه رنگ روشن تر آن، کرک نیزهای شکل بلند و کم تراکم بر روی اپیدرم زیرین، به ژنوتیپهای حساس لوبیا تعلق داشت.
به‌طور‌کلی، لاینهای 98-071-65 و 107-062-65، به همراه واریته اصلاح شده ناز، بهطور مشخص در دسته متحملترین ژنوتیپها طبقهبندی شدند، درحالیکه رقم اختر و لاین 400-071-65، حساسترین ژنوتیپها و با بیشترین سطح آسیب در برگ در مقابل حمله آفت کنه تارتن دولکه ای شناسایی شدند.
)
