زیست فناوری کشاورزی

مرکز جامع اطلاع رسانی

حفاظت بهتر گندم در برابر بیماری قارچی powdery mildew با ترکیبی از ژنهای مقاومت

برداشت گندم  خوب نیاز به گندم های قوی دارد ولی محصولات گندم اغلب با بیماری های قارچی مانند سفیدک پودری آلوده می شوند.

برای چندین سال محققان UZH در حال تحقیق در مورد ژنی در گندم هستند که مقاومت در برابر (powdery mildew  (Blumeria graminis f. tritici را سبب میگردد.  این ژن  که  ژن مقاومت  Pm3 نامیده می شود، دارای اشکال یا آلل های مختلف می باشد. در مطالعات قبلی Beat Keller و تیمش  نشان داده اند که آلل های  Pm3 به تنهایی قادر به ایجاد  مقاومت در برابر  این بیماری قارچی است.

با این حال، یک ژن مقاومت  منفرد می تواند به سرعت اثر خود را از دست بدهد. بنابراين هنگامي که  صحبت از اصلاح گياهي میشود ، مهم است که ژن هاي چندگانه اي را با هم ترکیب  کنيم. این دقیقا همان چیزی است که محققان UZH اکنون درتحقیقات  میدانی با استفاده از  گندمهای تراریخته یا اصلاح ژنتیکی شده نوین درحال بررسی هستند.

 ترکیبی از دو واریانت Pm3 باعث افزایش مقاومت  در برابر powdery mildew   می شود.

 محققان ارقام  گندم جدیدی را با استفاده از تلاقی ارقام  Pm3 ترانس ژنیک  ایجاد کردند. این کار چهار رقم جدید گندم را نتیجه داد که  هر کدام شامل دو واریانت مختلف از  ژن Pm3  بودند. Teresa Koller سرپرست این مطالعه گفت این ارقام نسبت به انواع والدی مقاومت بیشتری در برابر بیماری داشتند.

اثر منفی روی میزان محصول  گندم  مشاهده نشده است

 دانشمندان در آزمایشگاه  متوجه شدند که  فعالیت ژنی  در ارقام تازه ایجاد شده افزایش یافته است. هر آلل Pm3 در چهار رقم جدید  فعالیتی مشابه با والدین را نشان داده است که باعث افزایش فعالیت کلی می شود، زیرا از دو واریانت ژنی متفاوت حاصل شده است. بهبود مقاومت در برابر powdery mildew  به علت افزایش فعالیت کلی و همچنین ترکیب دو واریانت  ژن Pm3 است. افزایش فعالیت کلی  موثر در مقاومت دربرابر این بیماری اثری روی میزان محصول گندم نداشته است.

 کاربرد دربرنامه های  اصلاحی مدرن گندم

 یافته های این آزمایشات دانش ما را در مورد سیستم ایمنی گیاهان و خصوصاً مقاومت در برابر بیماری قارچی گندم بهبود می بخشد. علاوه بر کمک به تحقیقات بنیادی در زمینه سیستم ایمنی گیاهان، این یافته ها  هم چنین در برنامه های اصلاحی گندم نیز به کار می روند. با آزمایشات دقیق آللهای  Pm3، بهترین واریانت و ترکیبات  آن شناسایی می شود و سپس می تواند به طور مستقیم در اصلاحات معمول از طریق تلاقی آنها با ارقام گندم مدرن انجام گیرد.

عملکرد ژن مقاومت Pm3

ژن Pm3 در واقع کد کننده یک پروتئین است که می تواند مانند گیرنده ای عمل کند که سیگنال ها را در سلول گیاهی دریافت  می کند. این ژن می تواند پروتئین های غیر بیماریزا   یا   AvrPm3  را از قارچ های  powdery mildew به مدت کوتاهی  شناسایی کند. این گیرنده باعث  مرگ سلول گیاهی به محض تزریق  پروتئین AvrPm3  از قارچ  به سلول گیاهی  میشود. با کشتن سلول مورد حمله، بقیه گیاه در مقابل قارچ محافظت می شود.  واریانت های  مختلف ژن Pm3 و یا آلل Pm3، واریانت های  مختلف گیرنده را رمزگذاری می کند. این  واریانت های  گیرنده  ها قادر به تشخیص پروتئین های مختلف AvrPm3 از قارچ powdery mildew است.

مطالات گذشته

Prof. Beat Keller  و تیم او  واریانت های مختلفی از  ژن Pm3 را در انواع مختلف گندم مقاوم به  powdery mildew  در  سراسر جهان شناسایی کرده اند. برای ارزیابی عملکرد و اثربخشی  واریانت های مختلف  ژن Pm3 ، آنها به صورت ژنتیکی به ژنوم گندم بهاره  رقم Bobwhite  وارد شدند. گندم Bobwhite فاقد ژن عملکردی  Pm3  است و بسیار حساس نسبت به  powdery mildew  است.  ارقام گندم ترانسژنیک Bobwhite  هر کدام  حاوی یک واریانت ژنی منفرد از   Pm3  است که در آزمایشات میدانی به عنوان بخشی از برنامه ملی تحقیقاتی NFP59 بین سالهای 2008 تا 2010 مورد ارزیابی قرار گرفته است. یافته های این آزمایشها در سالهای 2011 و 2012 منتشر شده است. 

ترجمه: فاطمه شجاعی

به سفارش مرکز جامع اطلاع رسانی زیست فناوری کشاورزی

کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری

منبع

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

اخبار ویژه

اخبار

این پایگاه اطلاع رسانی به کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری تعلق دارد.