Phylogeny and genetic diversity of Fusarium graminearum species complex associated with Fusarium head blight of wheat in Moghan plain (Iran)

Document Type: Research Paper

Authors

1 Department of Plant Pathology, College of Agriculture & Natural Resources, Science & Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Research Prof., Department of Botany, Iranian Research Institute of Plant Protection, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

3 Prof., Department of Plant Pathology, College of Agriculture and Natural Resources, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran (hzamani@srbiau.ac.ir)

4 Research Prof., Department of Plant Diseases, Iranian Research Institute of Plant Protection, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

5 Assistant Prof., Department of Plant Pathology, College of Agriculture and Natural Resources, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

Abstract

Thirty-seven isolates of Fusarium graminearum species complexobtained from wheat heads with Fusarium head blight symptoms were selected and used for phylogenetic studies. They were collected from different localities of Moghan plain (Ardebil province, Iran). Partial sequences of translation elongation factor 1-alpha (TEF), putative reductase (RED) and UTP-ammonia ligase (URA) genes were amplified using specific primers and sequences were analyzed using Maximum Parsimony method. Almost all strains of F. graminearum species complex belonged to F. graminearum sensu stricto. The results indicated homogeneity within F. graminearum species complex. Inter-simple sequence repeat markers (ISSR) were employed to study the genetic structure of F. graminearums.s. populations collected from five localities in Moghan plain. The ISSR markers were generated by five primers and data analysed using UPGMA method with Jaccard's coefficient. Cluster analysis showed that all isolates were divided into four clades with 82% similarity level. The analysis of molecular variation indicated that most of the gene diversity (97%) was distributed within populations, whereas 3% of the variation was found among populations. Phylogenetic species identification and genetic diversity knowledge of major agent of FHB disease will be useful in defining the risk of pathogen evolution as well as benefiting disease management strategies.

Keywords


Article Title [Persian]

فیلوژنی و تنوع ژنتیکی گونه ‌مرکب Fusarium graminearum مرتبط با سوختگی فوزاریومی خوشه گندم در دشت مغان

Authors [Persian]

  • کسری شریفی 1
  • رسول زارع 2
  • حمیدرضا زمانی‌زاده 3
  • منصوره میرابوالفتحی 4
  • سعید رضائی 5
1 گروه بیماری شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
2 استاد پژوهش، بخش تحقیقات رستنی‌ها، مؤسسه تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
3 استاد گروه بیماری‌شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران (hzamani@srbiau.ac.ir)
4 استاد پژوهش، بخش تحقیقات بیماری‌های گیاهان، مؤسسه تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
5 استادیار گروه بیماری‌شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
Abstract [Persian]

خصوصیات فیلوژنتیکی 37 جدایه متعلق به گونه مرکب F. graminearum، جدا شده از خوشه گندم با علایم بیماری سوختگی فوزاریومی از مناطق مختلف کشت گندم در دشت مغان، استان‌ اردبیل تعیین شد. بخشی از ژن‌های translation elongation factor 1-alpha (TEF)،reductase (RED)  و UTP-ammonia ligase (URA) با استفاده از آغازگرهای اختصاصی تکثیر، تعیین توالی و با الگوریتم تحلیل امساکی تجزیه شد. همه سویه‌های گونه مرکب F. graminearum متعلق به F. graminearum sensu stricto بودند. نتایج فیلوژنی نشان‌دهنده وجود همگنی ژنتیکی در بین جدایه‌های گونه‌ مرکب F. graminearum بود. به منظور ارزیابی ساختار ژنتیکی جمعیت قارچ F. graminearum s.s. از نشانگر ISSR استفاده شد. پنج آغازگر واجد چندشکلی زیاد و تکرارپذیری بالا برای تکثیر DNA جدایه‌ها استفاده شد. تجزیه خوشه‌ای داده‌ها، با استفاده از روش UPGMA و ضریب تشابه جاکارد انجام و ژنوتیپ‌ها را در سطح تشابه 82% به چهار گروه مجزا تفکیک کرد. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نشان‌دهنده، بیشترین تنوع ژنتیکی در داخل جمعیت F. graminearum s.s. (%97) و کمترین در بین جمعیت‌ها (3%) بود. شناسایی فیلوژنتیکی و آگاهی از تنوع ژنتیکی عامل اصلی بیماری FHB‏، در تعیین روند تکامل بیمارگر و استراتژی‌های مدیریت بیماری مفید خواهد بود.

Keywords [Persian]

  • آغازگرهای ریزماهواره
  • سوختگی خوشه
  • RED
  • TEF
  • URA
  • ISSR
منابع در متن می‌باشد.