تحقیق مقاله گروه های سازگاری رویش در قارچ

چکیده:

بیماری لکه قهوه‌‌ ای (Brown spot) برنج، یکی از بیماری های بذر زاد برنج است که در کلیه مراحل رشدی از خزانه تا مزرعه روی گیاه دیده می‌‌شود و خساراتی را از جنبه کیفی و کمی بر روی محصول بوجود می‌‌آورد. هر چند این بیماری در بیشتر نقاط کشور که در آنها برنج کشت می‌‌شود وجود دارد، ولی اطلاعات دقیقی از پراکندگی بیماری و تنوع گونه‌‌ها و همچنین میزان خسارتهای وارده موجود نیست. از این رو مطالعاتی در زمینه‌‌های مختلف این بیماری انجام شده که اهداف آن عبارت بودند از:

-شناسایی گونه‌‌های قارچ بیماری لکه قهوه‌‌ای برنج در گیلان

- مطالعات بیماری زایی جدایه های بدست آمده

- واکنش برخی از ارقام برنج در مقابل قارچ عامل بیماری.

برای این منظور، ابتدا از 91 مزرعه برنج در استان گیلان نمونه برداری شد و نمونه های گیاهی جمع آوری شده جهت جدا سازی قارچ عامل بیماری، روی محیط PDA و کاغذ صافی قرار داده شدند. بدین ترتیب120 جدایه بدست آمد. برای اسپوزایی جدایه ها روی محیط کشت Twa+wheat +Straw (Top water Agar) کشت داده‌‌شدند. سپس صفات موفولژی کنیدی و کیندیوفر، فرایند تشکیل کنیدی و نحوه جوانه زنی آنها، جهت تشخیص تا کسنومیکی مطالعه گردید. بررسی بیماری زایی جدایه های این گونه روی برنج رقم خزر و هاشمی در محیط آکواریوم انجام گرفت و علائم به صورت لکه های نکروتیک بیضی شکل، قهوه‌‌ای تیره با هاله زردوگاهی بهم پیوسته در روی برگها مشاهده شد.که ودر موارد  پیشرفته نیز خشکیدگی برگ، دیده شد.

لکه ها به طرف غلاف برگ نیز توسعه یافته و باعث ایجاد لکه های بیضی تا مستطیلی شکل به رنگ قهوه‌‌ای تیره، مایل به سیاه روی غلاف میشدند. برای بررسی و اکنش ارقام برنج نسبت به قارچ عامل بیماری دورقم برنج به اسامی هاشمی و خزر در مرحله برگ مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان داد که در مرحله برگ، تفاوت معنی داری از نظر میزان آلودگی بین ارقام مذکور وجود ندارد. علاوه بر این جدایه های  جمع آوری شده از نظر گروههای سازگاری رویشی مورد بررسی قرار گرفتند و دو گروه سازگاری رویشی با سرگروهی جدایه های 1و 4 مرتب گردیدند.پ

مقدمه:

برنج با نام علمیoryzae sativa   به عنوان یک محصول مهم استراتژیک در کشاورزی جهان بعد از گندم قرار می گیرد. این محصول نقش بسیار مهمی در تغذیه مردم جهان و نیز کشور ما دارد. براساس آمار منتشر شده از سوی سازمان خواربار کشاورزی FAO در سال 1997  سطح زیر کشت برنج حدود 151 میلیون هکتار در جهان بوده است و کشورهای هند و چین با 75 میلیون هکتار نزدیک %50 از سطح زیر کشت برنج را به خود اختصاص داده اند.(1)

سطح زیر کشت برنج در کشور ایران در سال 1380 معادل 563 هزار هکتار برآورد شده است که معادل 4% درصد سطوح زیر کشت برنج جهان است. 75% از اراضی زیر کشت برنج در استان های ساحلی دریای خزر یعنی گیلان، گلستان و مازندان می باشد. با توجه به اینکه محصول برای رشد مناسب نیازمند آب و هوای مرطوب و نسبتاً گرم است لذا نواحی محور ساحلی در جنوب مازندران نواحی مناسب برای کاشت برنج به حساب می‌‌آیند.

در سال 81 استان مازندان با تولید 93813 تن شلتوک حدود 40% اراضی کشت برنج را به خود اختصاص داده است و در میان شهرهای تولید کننده این محصول مقام اول را دارا می باشد . در استان گیلان در همین سال سطحی معادل 230 هزار هکتار کشت شده است و تولید معادل 675/011/1 تن شلتوک داشته و متوسط عملکرد آن 3/4 تن در هکتار می باشد. این در حالی است که در سال 1374 معادل یک میلیون صد هزار تن برنج از خارج وارد گردید.

بالاترین آمار سطح زیر کشت برنج معادل 600 هزار هکتار در سال 1375 است و در سال بعد آن یعنی در سال 1376 به علت کاهش بارندگی و کمبودباران به خصوص در استان های فارس و خوزستان میزان کشت آن به 61% کاهش داشته است .

انجام فعالیت های تحقیقاتی روی برنج از دوران قبل از انقلاب در دو استان شمالی کشور شروع شد و بعد از انقلاب نیز ادامه یافت. این مطالعات بیشتر حول مسائلی از قبیل:

1) بررسی و شناسایی عوامل خسارت زا اعم از آفات و بیماری ها و نحوه کنترل آنها

2) مطالعه در زمینه نیاز های غذایی گیاه برنج

3) عملیات به زراعی و به نژادی در راستای افزایش عملکرد این محصول و معرفی ارقامی همچون خزر- بینام و سپیدرو است که در حال حاضر نه تنها در دو استان مازندران و گیلان بلکه در سایر نقاط برنج خیز نیز کشت می گردد.

طبق آمار بدست آمده سطح زیر کشت برنج مربوط به هر کدام از ارقام ذکر شده در استان مازندران عبارت است از: سطح زیر کشت رقم خزر معادل 49217 هزار هکتار، 20285 هزار هکتار رقم سپیدرود 1380 هکتار رقم بجار به عنوان یک رقم پر محصول (وجمعاً 8/30 درصد سطح زیر کشت)، 75 هزار هکتار رقم بینام، 69118 هکتار انواع صدری، 15 هکتار ارقام حسنی و غریب به عنوان برنج های بومی و جمعاً 2/69 درصد سطح زیرکشت بوده است.(4)

خصوصیات گیاه شناسی برنج:

برنج محصولی است مربوط به مناطق گرم ،پرآب و از رده تک لپه ای ها و تیره غلات[1] و جنس oryzae که دارای حدود 25 گونه است ( 1و 8 و 13) و گونه معروف آن Sativa oryza می باشد این گونه یک گونه با گسترش جهانی است و در اکثر نقاط جهان کاشته می شود. این محصول دارای ریشه‌‌های افشان، ساقه‌‌های راست توخالی ، با تعدادی گره روی ساقه و گل آذین خوشه[2] می باشد. برنج بر خلاف سایر غلات دارای 6 پرچم است. مادگی این محصول دارای تخمدان یک حجره ای، با یک تخمک است، میوه برنج گندمک است، بدین معنی که پوسته های میوه و پوسته دانه با  با هم  رشد می نمایند.

خصوصیات بذر شناسی :

میوه برنج از نوع گندم بوده و بوسیله یک پوسته سخت سیلسی پوشیده می شود این پوسته از دو پوشش تشکیل شده است که عبارتند از : لماو پالئا . لما عمدتاً دارای ریشک است. ولی پالئا فاقد این اندام می باشد. در قاعده پوشینه ها دو برگ کوچک و نیزه ای شکل و عقیم به نام پوشه قرار دارند. دانه برنج همراه با پوشینه ها را اصطلاحاً شلتوک گویند.

 اکوتیپ های برنج:

انواع اکوتیپ های برنج را می توان به طور خلاصه به شرح زیر بیان داشت:

1) اکوتیپ ها indica : از اکوتیپ های گرمسیری برنج است که در مقابل خشکی و آفات مقاوم می باشد. در برابر ریزش دانه حساس و از نظر زمان رویش نیز در ارقام مختلف تفاوت دیده می‌‌شود

.

2) اکوتیپ japonica : این نوع برنج دارای ساقه‌‌های کوتاه و دانه‌‌های گرد است و در نواحی معتدل یافت می شود و درمقابل سرما مقاوم است.

3) اکوتیپ Javanica : این رقم برنج از انواع حدواسط به حساب می آید.

در استان گیلان به برنج (بج) (Baj) و خوشه آن را (varze) و شلتوک آن را (جو) می خوانند.

فصل اول

1- مروری بر تحقیقات پیشین:

مروری بر تحقیقات بذرشناسی:  

واژه بیماری شناسی بذر ابتدا در سال 1940 توسط نیرگارد نوبل به کار رفت. نیرگارد در زمینه انتقال بیماری های بذر زاد برنج کارهای موثری انجام داد. در سال 1945 در دانمارک مالون و مسکت و در سال 1958 در انگلستان بیکر و در سال 1954 درآمریکا آنسلم از پایه گذران آزمایشگاههای بررسی سلامت بذر بودند.به طور کلی عوامل بیماری زای جدا شده از بذر برنج را می توان به بیماریهای ویروسی و باکتریایی، قارچی و نماتدی تقسیم بندی کرد.ساپورنا و همکاران در سال 1986 بیان کردند که قارچ های Prycularia oryzae و قارچ cochliobolus myabeanus   به طور مکرروقارچ Gibbrella fujikurai  گاهی اوقات جدا گردید.قارچ عامل لکه قهوه ای برنج cochliobolus myabeanus   سبب ایجاد گیاهچه های غیر طبیی در آزمون های جوانه زنی شده است. محقیق بیان می کنند که اگر آلودگی در ارتباط با ایجاد بیماری به 15% برسد باید اقدام به مبارزه کرد. فایاد و همکاران در سال 1996 طی سالهای 92-1982 چندین نمونه بذر از 24 گونه گیاه زراعی را از نظر سلامت بذر مورد ارزیابی قرار دادند. مهمترین قارچه های بیماری زا جدا شده از نمونه  های بذری برنج در این بررسی شامل:

Drechslera oryzae ,Prycularia oryzea

بوده است.

نتایج این تحقیق نشان دادند که آزمون سلامتی بذر به منظور اطمینان از کیفیت بالای ژرم پلاسم نگهداری شده به منظور پرهیز از بقا و انتشار پاتوژن ها بی نهایت مهم است گیاهچه های غیر طبیعی ، درصد پائین تندش و کم بنیه بودن بذر و زوال تدریجی مشاهده شده در بذرهای برنج به این عامل بیماری مربوط می شده است.ماجومدارا کاتوپادیایی(1978) در مطالعه بیماری شناسی بذر 10 کولتیوار برنج مربوط به غرب بنگال که شامل  بذرهای به ظاهر سالم و بذرهای دارای لکه‌‌های زیاد بود قارچ های:

curvularia Luneta ,Helminthosporium oryzae ,picocum sp , Alternaria tenuis

را جدا سازی  کردند. همچنین تیمار قارچ کش های مختلف موثر بوده است. اما کنترل کاملی را نشان نداده است. فزلی و شرودر (1966) با حضور میسلیوم های قارچ  Helminthosporium oryzae  در قسمت های مختلف بذر برنج از جمله اندوسپرم ثابت نمودند. کیفیت برنج با میزان  تغییر رنگ آن همبستگی دارد. که این تغییر رنگ بیانگر میزان توسعه و گسترش میسلیومی قارچ درداخل بذر می باشد. در روش کاغذ صافی مرطوب و گوایاکول آگار توسط تویک (1975) برای جداسازی قارچ Helminthosporium oryzae  از 98 توده بذر برنج مورد مقایسه قرار گرفت.روش گویاکون آگار برای جداسازی قارچ Helminthosporium oryzae  مناسب تر و حساستر از کاغذ صافی مرطوب می باشد اما برای قارچ Alternaria padwikii  دارای خاصیت کمتری بوده است.

بیماری لکه قهوه ای برنج:

این بیماری  ابتدا در سالهای 1920 و اوائل 1930 در ژاپن و فلیپین مورد مطالعه قرار گرفته است. (25-26-36)

و از ایران در سال 1335 از نواحی شمالی کشور گزارش شده است.

بعد از دهه  1930 کارزیادی روی این بیماری صورت نگرفت و این در حالی بود که گزارش های مختلفی از وجود این بیمار در نقاط مختلف دنیا بیان گردیده بود تا اینکه در نهایت این بیماری از نظر بیوشیمیایی بوسیله Akai و همکاران

و از نظر فیزیولوژیکی و ارتباط آن با بیماری فیزیولوژیکی به نام  (akiochi) مورد مطالعه قرار گرفت. عامل بیماری لکه قهوه ای برنج اولین بار توسط (1900) breda deHaan توضیح داده شده او عامل این بیماری را Helminthosporium oryzae نامید.نام کامل ، مراحل جنسی و غیر جنسی و همچنین هم نام های این قارچ به شرح زیر می باشد.

Bipolaris oryzae (Breda de Haan) shoemaker (anamorph) Helminthospium oryzae Breda de Haan (synonym) cochliobolus miyabeanus(Ito & kuribayashi) Drechler ex dastur (telemorph) (25)

1-2-1- خصوصیات قارچ شناسی:

قارچ Bipolaris spp اولین بار بدین صورت شرح و توصیف شد:از نظر خصوصیات تاکسنومیکی و طبقه بندی این قارچ در سر سلسله fungi  در شاخه Ascomycota  در رده Eu ascomycota و در راسته pleosporales  و خانواده  pleosporace قرار گرفته است. این قارچ از گروه قارچ های رشته ای و به صورت گسترده در طبیعت از گیاهان آلوده تا خاک یافت میشود. این قارچ دارای یک مرحله جنسی به نام cochliobolus است که تولید کننده آسکوسپور می باشد.یکی از گونه های مربوط به قارچ Bipolaris spp قارچ  Helmenthosporium oryzae  است که اولین بار توسط Breda de Haan(1900) گزارش گردید. سپس  (Hori , 1901) Hori در ژاپن آن را توصیف کرده(25 )و همراه با yabe  نام H.oryzae  را به کار برده است. این بیماری توسط Hara  (33) بیماری سوختگی برگ کنجد‌‌ی نامیده شد. در چندین سال گذشته در طبقه بندی و نام گذاری گونه های هلمینتوسپوریومی که در گیاهان بیماری ایجاد می کنند. تجدید نظر شده و براساس شکل و نحوه جوانه زدن کنیدیها و همچنین نوع مرحله کاملی (آسکومیستی) که تولید می کنند، در جنس های مختلفی قرار داده شده اند، چندین گونه از این ها  کم و بیش به صورت مرتب پریتسیوم های سیاهی تولید می کنند که حاوی آسکهای استوانه  ای هستند که در داخل  آنها آسکوسپورهای مارپیچی ، بیرنگ، نخی شکل و 4-9 سلولی وجود دارد، علی هذا، گونه های هملمینتوسپوریومی قبلی که مرحله جنسی Cochliobolus دارند تحت نام گونه های Bipolaris  و مرحله کاملشان pyrenophora  است و به نام گونه های Drechslera  و آنها که مرحله کامل septospheria  دارند به نام Exserohilum شناخته می شوند. و تنها گونه هایی که تولید مرحله جنسی نمی کنند هنوز هلمینتوسپوریوم نامیده می شوند برخی گونه های این قارچ انگل هایی ضعیف هستند اما تعدادی از آنها بیماری گرهای نیرومندی هستند، البته زمانی که در خاک باشند.تجدید نظر در مورد تاکسنومی جنس Helminthosporium  بعد از آنکه مشخص شد که گونه های تیپ Helminthosporium (linkex Fries)  کنید یهایشان را به طور انتهایی و جانبی روی اسپروفور تشکیل می دهند در حالیکه گونه های گرامینه‌‌ای به حالت sympodial  تشکیل می شوند، ضروری می گردید. (1928)Nisikado  Helminthosporium  را به دو زیر جنس تقسیم کرد:

a) cylindro-Helminthosporium:با لوله تندشی پهلویی ( جانبی) معمولاً Amphigehous کنیدیها به طور تیپیک سیلندری اما متغیر و تاگزری و یا دوکی شکل ، اغلب نیمه شفاف یا رنگ پریده، pseudoplerogenous  ، hilum  با یک روزنه حلقوی مسطح.

b) Eu - Helminthosporium :لوله مانند و یا گرزی شکل، معمولاً قهوه ای.pseudoplerogenous   ، hilum  با یک روزنه حلقوی و مسطح بندرت به صورت برآمده.زیر جنس Helminthosporium-cylindro در نهایت به صورت یک جنس و به نام Drechslera  و نیز در زیر جنس Helminthosporium  - Eu بوسیلهshoemaker  (shoemaker 1950)(35) به صورت یک جنس به نام bipolaris  ارتقاء یافت.خصوصیات دیگری همچون منشا اصلی (point of origin) و جهت رشد لوله های تندشی کنیدیومی از سلول های انتهایی آنتوژنی دیواره عرضی (septom) و رنگ به جهت تشخیص بین دو جنس Bipalaris  و Drechslera  بکار رفتند.

2-2-1- خصوصیات ماکروسکپیک قارچ Bipolaris :

در این قارچ رشد کلونی ها سریع است. رشد آنها   در درجه حرارت c 25 بعد از 7 روز بر روی محیط کشت PDA  به اندازه 3 تا 9 سانتی متر میرسد و کلونی قارچ بعد از 5 روز به صورت بالغ درمی آید. بافت کلونی به صورت مخملی تا پشمی به  نظر می رسد. و در ابتدا سفید تا خاکستری متمایل به قهوه ای است رنگ بافت کلونی همزمان با رشد آن به سمت رنگ سبز زیتونی با حاشیه خاکستری  نیل می کند. و هر چه قارچ بالغ تر می شود رنگ آن تغییرات بیشتری می یابد. در ارتباط با این تغییرات باید بیان کرد که این تغییرات به خاطر پیگمان تیره سبز و مشکی رنگ است.(10-24-41)

3-2-1- خصوصیات میکروسکپیک قارچ Bipolais :

هیف های قارچ دیواره دار و قهوه ای هستند طول کنیدیوفرهای قارچ بین (mm 6 - 5/4) است و همه آنهاتیره و قهوه ای رنگ هستند. کنیدیوفرها می توانند به صورت ساده تا شاخه ای باشند و رشد نامحدود است. کنیدیوفرها در جایی که از آنجا ایجاد میشوند، حالت بند بند به خود می گیرند بنابراین این خصوصیات ایجاد یک حالت زیگزاکی را در کنیریوفر می کند و کنیدی این قارچ راproconidia  می نامند که دارای 3 تا 6 سلول هستند و ازنظر شکلی به صورت سیلندری تا دوکی شکل هستند. رنگ کنیدیها از روشن تا قهوه ای تیره متغییر است و دارای الگوی رشدی سمپودیال هستند و اندازه آنها(mm 5/13-11× 35-30 ) می باشد. و دارای یک ناف برآمده، و تیره هستند و به صورت (distoseptate) می باشند و این نشان و یا  (scar) نقطه اتصال کنیدی به کنیدی فر را نشان می‌‌دهد. جرم تیوب ها از  سلولهای انتهایی کنیدی ممکن است توسعه یابد و جهت این توسعه به سمت محور طولی کنیدی می باشد. (24-41-31-12-15) و مرحله  تلئومورفی قارچ Bipolaris  هتروتالیک است و پری تسیوم‌‌های تیره رنگی را شامل می شوند.این پریتسیوم ها تیره رنگ گرد تا بیضی شکل می باشند آسکوسپورهای این قارچ به صورت رشته ای نخی شکل و به رنگ روشن در داخل آسک های گرزی شکل تا flagelli form  استوانه ای شکل یافت می شوند هرآسک شامل 8 آسکوسپور است . مرحله جنسی قارچ cochliobolus  نام دارد.هیف های قارچ تیره است mm 6-2 قطر دارند . و دیواره های عرضی به صورت متناوب در آن قرار گرفته است. هیف ها می توانند به صورت شاخه شاخه باشد و یا بهم فشرده و درنقطه اتصال دیواره‌‌دار شده باشند.

این قارچ همچنین تولید ملانین می کند،ترکیبی  به اسم scytalone dehydratase در ترکیب dihydroxynaphthalen melanin این قارچ موجود است.ژن تولید کننده این ترکیب به نام SD 1  می باشد که پروتئینی را با 185 اسید آمینه کد می کند . بیوسنتز ملانین در قارچ Bipolaris oryzae  الزامی است(83). بررسی بیان این ژن با استفاده از تکنیک Notherm blot   نشان داد  که ترجمه این ژن بطور ویژه بوسیله نور ماوراء بنفش (nm 300 تا 400) افزایش می یابد.