76043abf2ebed2c

کاربرد سیلیکون در القای مقاومت سیستمیک علیه بیماری بلایت فوزاریومی خوشة گندم

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، بیماری‌شناسی گیاهی، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زابل

2 استادیار، بیوتکنولوژی گیاهی، گروه گیاه‌پزشکی و پژوهشکدة زیست فناوری گیاهی، دانشگاه زابل

3 استادیار، گروه زیست‌شناسی، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه زابل

4 استادیار، بیماری‌شناسی گیاهی، گروه گیاه‌پزشکی، دانشگاه زابل

چکیده

در این تحقیق اثر غلظت‌های مختلف سیلیکون (صفر، 2، 4 و 6 میلی‌مولار) بر بیان چند ژن مرتبط با بیماریزایی و فعالیت تعدادی آنزیم آنتی‌اکسیدان مطالعه شد. گیاهان در مرحلة خوشه‌دهی از طریق محلول خاک تیمار شدند. سپس، گیاهان تیمار‌شده با 1 میلی‌لیتر سوسپانسیون اسپور قارچ حاوی 106 ماکروکنیدی به روش تزریق در زیر محل خوشه، مایه‌زنی شدند و در بازه‌های زمانی صفر، 24، 72 و 120 ساعت پس از تلقیح، برداشت نمونه برای اندازه‌گیری فعالیت آنزیمی و بیان ژن انجام شد. نتایج نشان داد که شدت بیماری در گیاهان تیمار‌شده در مقایسه با شاهد کاهش داشت. آنالیز بیوشیمیایی نشان داد که فعالیت دو آنزیم پراکسیداز و پلی‌فنل اکسیداز در تمام غلظت‌ها افزایش یافت. نتایج آنالیز مولکولی نشان از افزایش سطح بیان ژن‌های بتا ـ 1 و 3 گلوکاناز و اگزالات اکسیداز در گیاهان تحریک‌شده با سیلیکون در غلظت 6 میلی‌مولار در بازة زمانی 120 ساعت بعد از مایه‌زنی داشت. به‌طور کلی، نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که سیلیکون می‌تواند مقاومت گیاهان در برابر عوامل بیماریزای قارچی را از طریق مقاومت اکتسابی سیستمیک افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bernardo A, Bai G, Guo P, Xiao K, Guenzi AC, Ayoubi P (2007) Fusarium graminearum-induced changes in gene expression between Fusarium head blight-resistant and susceptible wheat cultivars. Functional and integrative genomics 7: 69-77.

Bottalico A, Perrone G (2002) Toxigenic Fusarium species and mycotoxins associated with head blight in small-grain cereals in Europe. European Journal of Plant Pathology 8: 614-624

Brunings A M, Datnoff LE, Ma JF, Mitani N, Nagamura Y, Rathinasabapathi B. Kirst M (2009) Differential gene expression of rice in response to silicon and rice blast fungus Magnaporthe oryzae. Annals of Applied Biology 155: 161-170.

Cai K, Gao D, Chen J, Luo S (2009) Probing the mechanisms of silicon-mediated pathogen resistance. Plant Signal Behav 4:1-3.

Chain F, Côté-Beaulieu C, Belzile F, Menzies J, Bélanger R (2009) A comprehensive transcriptomic analysis of the effect of silicon on wheat plants under control and pathogen stress conditions. Molecular plant-microbe interactions 22: 1323-1330.

Chen C, Belanger RR, Benhamou N, Paulitz TC (2000) Defense enzymes induced in cucumber roots by treatment with plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) and Pythium aphanidermatum. Physiological and Molecular Plant Pathology 13: 23-56.

Chérif M, Asselin A, Bélanger R (1994) Defense responses induced by soluble silicon in cucumber roots infected by Pythium spp. Phytopathology 84: 236-342.

Datnoff L, Deren C, Snyder G (1997) Silicon fertilization for disease management of rice in Florida. Crop Protection 16: 525-531.

De Azevedo Neto AD, Prisco JT, Enéas-Filho J, Abreu C, Gomes-Filho E (2006) Effect of salt stress on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in leaves and roots of salt-tolerant and salt-sensitive maize genotypes. Environmental and Experimental Botany 56: 87-94.

Diogo RV, Wydra K (2007) Silicon-induced basal resistance in tomato against Ralstonia solanacearum is related to modification of pectic cell wall polysaccharide structure. Physiological and Molecular Plant Pathology 70: 120-129.

Dunwell JM, Khuri S, Gane PJ (2000) Microbial relatives of the seed storage proteins of higher plants: conservation of structure and diversification of function during evolution of the cupin superfamily. Microbiology and Molecular Biology Review 64: 153-179.

Eder J,  Cosio EG (1994). Elicitors of Plant Defense Responses. In: Kwang WJ, Jonathan J (eds), International Review of ytology. Academic Press, London. pp. 1-36.

Epstein E (2001) Silicon in plants: facts vs. concepts. In: Datnoff LE, Snyder GH Korndöfer GH )eds.). Silicon in Agriculture. 1th edt. Elsevier, Amsterdam. PP.1-16.

Fauteux F, Rémus-Borel W, Menzies JG, Bélanger RR (2005) Silicon and plant disease resistance against pathogenic fungi. FEMS Microbiology Letter 1: 241-246.

Gillman JH, Zlesak DC, Smith JA (2003) Applications of potassium silicate decrease black spot infection in rosa hybrida meipelta'(Fuschia Meidiland™). HortScience 38: 147-1147.

Hattori T, Inanaga S, Araki H, An P, Morita S, Luxová M, Lux A (2005) Application of silicon enhanced drought tolerance in Sorghum bicolor. Physiologia Plantarum 123: 459-466.

Ones R (2000) Assessments of Fusarium head blight of wheat and barley in response to fungicide treatment. Plant Disease 84: 1021-1030.

Leah R, Tommerup H, Svendsen I, Mundy J (1991) Biochemical and molecular characterization of three barley seed proteins with antifungal properties. Journal of Biological Chemistry 226: 1564-1573.

Ma JF, Yamaji N, Mitani N, Tamai K, Konishi S, Fujiwara T, Katsuhara M, Yano M (2007) An efflux transporter of silicon in rice. Nature 448: 209-212.

Mackintosh CA, Lewis J, Radmer LE, Shin S, Heinen S. J, Smith L. A, Wyckoff MN, Dill-Macky R, Evans CK, Kravchenko S (2007) Overexpression of defense response genes in transgenic wheat enhances resistance to Fusarium head blight. Plant cell reports 26: 479-488.

Mayer AM (2006) Polyphenol oxidases in plants and fungi: Going places? A review. Phytochemistr. 67: 2231-2238.

Mitani N, Ma JF (2005) Uptake system of silicon in different plant species. Journal of Experimental Botany 56: 1255-1261.

Siranidou E, Kang Z, Buchenauer H (2002) Studies on symptom development, phenolic compounds and morphological defence responses in wheat cultivars differing in resistance to Fusarium head blight. Journal of Phytopathology 150: 200-208.

Stack RW, McMullen MP (2010) A visual scale to estimate severity of Fusarium head blight in wheat. 1th ed. North Dakota State University press. Dakota.

Strange R, Deramo A, Smith H (1987) Virulence enhancement of  Fusarium graminearum by choline and betaine and of Botrytis cinerea by other constituents of wheat germ. Transactions of the British Mycological Society 70: 201-207.

Van Loon L, Van Strien E (1999) The families of pathogenesis-related proteins, their activities, and comparative analysis of PR-1 type proteins. Physiological and Molecular Plant Pathology 55: 85-97.

Vlot AC, Klessig F, Park SW (2008) Systemic acquired resistance: the elusive signal (s). Current opinion in plant bioloy11: 422-436.

Walters DR, Avrova A, Bingham IJ, Burnett FJ Fountaine J, Havis ND, Hoad SP, Hughes G, Looseley M, Oxley SJ (2012) Control of foliar diseases in barley: towards an integrated approach. European Journal of Plant Pathology 73: 133-137.

Windels CE (2000) Economic and social impacts of Fusarium head blight: changing farms and rural communities in the Northern Great Plains. Phytopathology 90: 17-21.