بررسي اثر كيتوزان بر الگوي بيان برخي از ژن هاي مرتبط با بيماري زايي در گندم آلوده به بيماري سفيدك پودري

Effect of Chitosan on the Expression Pattern of Some Pathogenecity Related Genes in Wheat Infected with Powdery Mildew

بيماري سفيدك سطحي گندم كه توسط قارچ Blumeria graminis f.sp.tritici ايجاد مي‌شود، يكي از مهمترين بيماريهاي گندم ميباشد كه همه ساله باعث كاهش شديد عملكرد ميگردد. استفاده از مواد شيميايي براي كنترل بيماريهاي گياهي هزينهبر بوده و آثار زيست محيطي نامطلوبي را ايجاد ميكند، بر‌ همين اساس استفاده از مواد شيميايي غير‌سمي كه سيستم ايمني گياه را فعال كند مطلوب به­ نظر ميرسد. در اين پژوهش تاثير كيتوزان بهعنوان يك عامل تحريك كننده سيستم دفاعي گياه بر روي الگوي بيان ژنهاي مرتبط با بيماري‌زايي مورد بررسي قرار گرفت. براي بررسي الگوي بيان ژنهاي PR1, PR2, PR5 در گندم تيمار شده با غلظتهاي مختلف كيتوزان (صفر، 250و 500 ميليگرم در ليتر)، آزمايشي به­ صورت فاكتوريل در قالب كاملا تصادفي با سه تكرار و در چهار زمان مختلف با استفاده از تكنيك Real time PCR انجام شد. براساس نتايج بهدست آمده، درصد تعداد كلني رشديافته در برگ گياهان تيمارشده با كيتوزان 250 نسبت به گياهان شاهد 3/42 درصد كاهش يافت. نتايج حاصل از qPCR نشان داد كه پس از آلودگي با بيمارگر، ميزان بيان هر سه ژن در گياهان تيمارشده با كيتوزان افزايش معنيداري نسبت به گياهان شاهد داشته است. حداكثر ميزان بيان ژنها در ساعت 12 پس از آلودگي مشاهده شد و پس از آن كاهش يافت. تغييرات در گياهان شاهد ناچيز و تدريجي بود در حالي كه در گياهان تيمارشده القاي ژن‌هاي دفاعي در ساعات اوليه پس از آلودگي نسبت به گياهان شاهد با سرعت بيشتري رخ داد. همچنين غلظت 250 ميليگرم در ليتر كيتوزان تأثير قوي‌تري در القاي ژنهاي دفاعي گياه نسبت به غلظت 500 ميليگرم در ليتر نشان داد. نتايج نشان ميدهد كاربرد كيتوزان ميتواند نقش مهمي درافزايش مقاومت گياه گندم در برابر بيماري سفيدك پودري ايفا نمايد.

Powdery mildew, caused by Blumeria graminis f.sp tritici, known as a destructive disease of wheat worldwide that led to severe crop loss, annually. As chemical control is expensive and not ecologically safe, application of non-toxic chemicals to induce defense mechanism in plant host is desirable. In present study, induction of host resistance using chitosan on the expression of pathogenicity related gene was investigated. The expression rate of PR1, PR2 and PR5 in wheat treated with chitosan (0, 250 and 500 mg/L) were examined in factorial completely randomized design with three independent replications at 5 time courses using Real Time PCR technique Based on the results, the number of mildew colony in wheat leaves treated with chitosan 250 mg/L was decreased 42.3% than control. Results of qPCR indicated that in treated plants, the gene expression were increased significantly after infection, for all three genes. Maximum expression level of genes were observed at 12 hours after infection. This process was observed slowly in control plants but in treated plants induction of plant defense genes seemed more faster than control. Furthermore chitosan 250 mg/L induced plant defense gene more effectively than chitosan 500 mg/L. The results would support the idea that application of chitosan can play an important role in inducing systemic resistance in wheat plants against powdery mildew disease.