ارزیابی مقاومت ارقام چغندرقند به نماتد سیستی در شرایط درون شیشه‌ای

نوع مقاله: کامل علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیماری‌شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 استاد گروه بیماری‌شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

3 دانشیار گروه بیماری‌شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

4 دانشیار مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

5 دانشیار بخش بیوتکنولوژی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

چکیده

این تحقیق با هدف بهینه‌سازی شرایط کشت درون شیشه‌ای چغندرقند، امکان آلوده‌سازی آن با Heterodera schachtii و همچنین امکان شناسایی ارقام حساس و مقاوم به نماتد سیستی در محیط کشت گیاهی سترون در درون تشتک‌های پتری صورت گرفت. بدین منظور بذر رقم حساس جلگه و سه رقم مقاوم پائولتا، سانتا و نماکیل روی محیط آب-آگار کشت و پس از جوانه‌زنی به محیط اصلاح شده Knop منتقل شدند. دو هفته پس از جوانه‌زنی، ریشه‌های هر گیاه با 200 عدد لارو سن دو H. schachtii مایه‌زنی شدند و در روزهای اول، دوم، چهارم و هشتم پس از مایه‌زنی ریشه‌ها با اسید فوشین رنگ‌آمیزی و تعداد لارو درون ریشه‌ها شمارش گردید. 16 و 20 روز پس از مایه‌زنی تعداد ماده‌های جوان تشکیل شده روی ریشه‌های هر گیاه نیز شمارش شد. نتایج نشان دهنده بیشترین میزان نفوذ لارو سن دو در روز چهارم پس از مایه‌زنی و همچنین وجود اختلاف معنی‌دار در تعداد لارو سن دو بین ارقام حساس و مقاوم بود. بیست روز پس از مایه‌زنی به طور میانگین 18/7 ماده جوان روی ریشه‌های رقم حساس جلگه، 5/2 در رقم پائولتا، یک ماده جوان در رقم سانتا و 1/2 ماده جوان در رقم نماکیل مشاهده شد. با توجه به نتایج حاصل، می‌توان از روش مورد استفاده در این تحقیق به عنوان روشی آسان و دقیق جهت ارزیابی مقاومت به نماتد سیستی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of sugar beet cultivars resistance to beet cyst nematode under in vitro conditions

نویسندگان [English]

  • Razieh Ghaemi 1
  • Ebrahim Pourjam 2
  • Naser Safaie 3
  • Seyed Bagher Mahmoudi 4
  • Rahim Mehrabi 5
1 PhD student of Plant Pathology, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
2 Professor of Department of Plant Pathology, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran
3 Associate Professor of Department of Plant Pathology, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University,Tehran, Iran
4 Associate Professor of Sugar Beet Seed Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
5 Associate Professor of Biotechnology, College of Agriculture Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
چکیده [English]

The aim of this study was to optimize the in vitro condition for sugar beet cultivation, its possible contamination with Heterodera schachtii, and also to identify susceptible and resistant cultivars to cyst nematode in a sterile plant culture medium. Seeds of a susceptible cultivar named Jolgeh and three resistant cultivars namely Pauletta, Sanetta and Nemakil were cultured on water-agar medium and then transferred to modified Knop medium after germination. Two weeks after germination, roots of each seedling were inoculated with 200 H. schachtii second-stage juveniles (J2s), and after one, two, four, and eight days after inoculation, roots were stained with Fuchsin acid and J2s number were counted. Number of J2s on 16 and 20 days after inoculation were counted as well. Results showed the highest rate of J2 penetration on 4th day and also significant difference between susceptible and resistant cultivars in terms of J2 number. Twenty days after inoculation, an average of 7.17 J2 were found on the roots of Jolgeh, 2.5 on Paulta, one on Sanetta cultivar and 1.2 on Nemakil. According to the results, the method applied in this study can be used as an easy and accurate method to evaluate sugar beet cultivar resistance to cyst nematode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heterodera schachtii
  • Modified Knop medium
  • sugar beet
Abad P, Gouzy J, Aury JM, Castagnone-Sereno P, Danchin EGJ, Deleury E, Perfus-Barbeoch L, Anthouard V, Artiguenave F, Blok VC. Genome sequence of the metazoan plant-parasitic nematode Meloidogyne incognita. Nature Biotechnology. 2008; 26(8): 909–915.

Ali MA, Abbas A, Kreil DP, Bohlmann H. Overexpression of the transcription factor RAP2. 6 leads to enhanced callose deposition in syncytia and enhanced resistance against the beet cyst nematode Heterodera schachtii in Arabidopsis roots. BMC Plant Biology. 2013; 13(1): 47.

Ali MA, Wieczorek K, Kreil DP, Bohlmann H. The beet cyst nematode Heterodera schachtii modulates the expression of WRKY transcription factors in syncytia to favour its development in Arabidopsis roots. PLoS one. 2014; 9(7): 1-17.

Baum TJ, Wubben MJE II, Hardy KA, Su H, Rodermel SR. A screen for Arabidopsis thaliana mutants with altered susceptibility to Heterodera schachtii. Journal of Nematology. 2000; 32: 166–173.

Bohlmann H, Wieczorek K. Infection assay of cyst nematodes on Arabidopsis roots. Bio-protocol. 2015; 5(18): e1596. http://www.bio-protocol.org/e1596.

Bybd DW, Kirkpatrick T, Barker KR. An improved technique for clearing and staining plant tissues for detection of nematodes. Journal of Nematology. 1983; 15(1): 142-143.

Draycott AP. Sugar Beet. Blackwell Publishing Co Ltd. UK. 2006; 514 p.

Esmailpour MH, Schäffer R. Sugar beet nematode Heterodera schachtii in Iran. Entomologie et Phytopathologie Appliquées. 1970; 29: 7-10. (in Persian)

Gardner J, Caswell-Chen EP. Penetration, development, and reproduction of Heterodera schachtii on Fagopyrum esculentum, Phacelia tanacetifolia, Raphanus sativus, Sinapis alba, and Brassica oleracea. Journal of Nematology. 1993; 25(4): 695.

Hewezi T, Howe PJ, Maier TR, Hussey RS, Mitchum MG, Davis EL, Baum TJ. Arabidopsis spermidine synthase is targeted by an effector protein of the cyst nematode Heterodera schachtii. Plant Physiology. 2010; 152: 968–984.

Knop W. Ober die Ernahrung der Pflanzen durch wasserige L6sungen unter Ausschluss des Bodens. Landwirtsch. Versuchsstat. 1860; 2: 65-99 and 270-293.

Mahmoudi SB. Sugar beet diseases. In: Formation of potential determination standards and damage assessment by separation of management and coercive factors in different stages of growth in sugar beet fields. Sugar Beet Seed Institute, Karaj. Iran. 2013; pp. 177-210. (in Persian)

Motieeian L, Zand Parsa Sh, Olia M. Screening of sugar beet genotypes to beet cyst nematode. Journal of Sugar Beet. 2016; 32(2): 107-121.

Müller J. New pathotypes of the beet cyst nematode (Heterodera schachtii) differentiated on alien genes for resistance in beet (Beta vulgaris L.). Fundamental and Applied Nematology. 1998; 21(5): 519-526.

Paul H, Zijistra C, Leeuwaugh JE, Krens FA, Huijing HJ. Reproduction of the beet cyst nematode Heterodera schachtii on transformed root cultures of Beta vulgaris L. Plant Cell Reports. 1987; 6: 379–381.

Rahmani N, Mesbah M, Norouzi P, Mahmoudi SB. Evaluation of resistance of some sugar beet genotypes to beet cyst nematode under greenhouse conditions. Journal of Sugar Beet. 2009; 25(1): 13-22. (in Persian, abstract in English)

Rahmani N, Mesbah M and Norouzi P. Identification of molecular markers linked to sugar beet cyst nematode resistance gene(s). Journal of Sugar Beet. 2013; 28(2): 81-85.

Shadmehr A, Norouzi P, Garosi G, Yavari N. Optimization of sterilizing method of larvae and cyst of Heterodera schachtii and the possibility of their application in sugar beet seedlings in in vitro condition. Journal of Water and Soil Science. 2008; 11(42): 237-247. (in Persian)

Siddique S, Endres S, Atkins JM, Szakasits D, Wieczorek K, Hofmann J, Blaukopf C, Urwin PE, Tenhaken R, Grundler FMW, Kreil DP, Bohlmann H. Myo-inositol oxygenase genes are involved in the development of syncytia induced by Heterodera schachtii in Arabidopsis roots. New Phytologist. 2009; 184: 457–472.

Sijmons PC, Grundler FMW, Vonmende N, Burrows PR, Wyss U: Arabidopsis thaliana as a New Model Host for Plant-Parasitic Nematodes. Plant Journal. 1991; 1(2):245–254.

Szakasits D, Heinen P, Wieczorek K, Hofmann J, Wagner F, Kreil D, Sykacek P, Grundler FMW and Bohlmann H. The transcriptome of syncytia induced by the cyst nematode Heterodera schachtii in Arabidopsis roots. Plant Journal. 2009; 57: 771–784.

Turner SJ, Subbotin SA. Cyst nematodes. In: Plant nematology. 2nd Eds. Perry RN and Moens M. CABI Publishing. Wallingford, Oxfordshire, England. 2013; pp. 109-143.

Vahedi S, Rajabi A, Mahmoudi B, Aghaie Zadeh M. Evaluation of Different Sugar Beet Populations for Resistance to Beet Cyst nematode (Heterodera schachtii Schmidt). Journal of Plant Protection. 2012; 35(3): 31-43. (in Persian, abstract in English)

Whitney ED, Duffus JE. Compendium of Beet Diseases and Insects. American Phytopathological Society, Minnesota, USA. 1991; 76 pp.

Zhang CL, Xu DC, Jiang X C, Zhou Y, Cui J, Zhang CX, Chen DF, Fowler MR, Elliott MC, Scott NW, Dewar AM, Slater A. Genetic approaches to sustainable pest management in sugar beet (Beta vulgaris L.). Annuals of Applied Biology. 2008; 152: 143–156.