16893

14977

كارشناسي ارشد

بيو تكنولوژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

دوازده، 83 ص. : مصور ، جدول، نمودار

رحيم مهرابي ،مجيد طالبي

ابوذر سورني ، بهرام شريف نبي

بدر الدين ابراهيم سيد طباطبايي، امير مساح

1400/09/14

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1400/09/27

2789407

بيماري اسكالد (كچلي) كه توسط قارچ Rhynchosporium commune ايجاد مي‌شود يكي از مخرب‌ترين بيماري‌هاي جو در سطح جهاني به شمار مي‌رود، كه در شرايط اپيدمي مي‌تواند تا ٪65 خسارت وارد كند. به عنوان يك قارچ همي‌بيوتروف، داراي فاز نسبتاً طولاني بدون علامت است و به دنبال آن علائم اوليه به شكل لكه‌هاي دوكي شكل خاكستري تا قهوه‌اي رنگ ظاهر مي‌شود كه منجر به ضايعات گسترده‌اي مي‌گردد و حاوي كنيدي‌هاي غيرجنسي مي‌باشند. استفاده از قارچ‌كش‌ها اغلب براي كنترل بيماري ضروري است. با اين حال، به كار بردن قارچ‌كش پرهزينه و داراي اثرات زيست محيطي است و بنابراين استفاده از ارقام مقاوم به عنوان مؤثرترين روش جهت كنترل بيماري در نظر گرفته شده است. قارچ‌هاي بيماري‌زاي گياهي به يك سري مكانيسم‌هاي مولكولي پيشرفته جهت غلبه بر پاسخ‌هاي مقاومت در طي رقابت ميان گياهان و پاتوژن‌ها دست يافته‌اند. ملكول‌هاي افكتور يكي از اين مكانيسم‌هاي مورد استفاده‌ي قارچ‌هاي بيماري‌زاي گياهي مي‌باشد كه اين مولكول‌ها پروتئين‌هاي ترشحي هستند كه جهت تسهيل فرايند بيماري‌زايي در گياه توليد مي‌شوند اما گاهي اوقات قابل شناسايي توسط گيرنده‌هاي گياهي هستند كه منجر به پاسخ‌هاي ايمني مي‌گردد. در اين مطالعه، تعدادي از ابزارها و نرم‌افزارهاي بيوانفورماتيك براي دست‌يابي به ژنوم R. commune و شناسايي كانديد‌هاي افكتوري استفاده شد. پروتئين‌هاي غني از سيستئين حاوي سيگنال پپتيد با كمتر از 300 اسيد آمينه بازيابي شدند. سپس براي پروتئين‌هاي انتخاب شده، آناليزهاي دومين و موتيف، پيش‌بيني مكان‌يابي در سلول ميزبان و بررسي همساني با ديگر افكتورهاي شناخته شده، انجام گرفت. در نهايت هشت پروتئين به عنوان كانديد افكتور انتخاب شدند. براساس توالي ژن‌هاي انتخابي پرايمرهاي اختصاصي براي آن‌ها طراحي و واكنش semi-qPCR انجام شد. در ميان اين ژن‌ها، سه ژن به منظور آناليز‌هاي بيشتر انتخاب شد‌ند. مطالعه‌هاي مكان‌يابي نشان داد كه هيچ كدام از ژن‌ها به عنوان پروتئين‌هاي ميتوكندريايي، كلروپلاستي و هسته‌اي پيش‌بيني نشدند. به منظور بررسي بيان ژن‌هاي انتخابي، گياه جو رقم يوسف توسط جدايه‌اي از قارچ R. commune كه از برگ‌هاي آلوده جمع‌اوري شده از كرمانشاه جدا شد، مايه‌زني شد. نمونه برداري از برگ‌هاي جو هر سه روز يكبار با دو تكرار بيولوژيك انجام شد. علائم اوليه بيماري دوازده روز پس از مايه‌زني با ظهور لكه‌هاي كلروزه مشاهده شد و به دنبال آن گسترش علائم نكروز 21 روز پس از مايه‌زني مشاهده شد. علاوه بر اين، بيان ژن در شرايط in vitro با رشد قارچ در يك محيط كشت غني از مواد غذايي و سه تيمار گرسنگي انجام شد. پس از نمونه‌برداري، استخراج RNA نمونه‌هاي برگي و قارچي به همراه ساخت cDNA آن‌ها صورت گرفت. نتايج نشان داد كه بيشترين ميزان بيان ژن براي هر سه ژن منتخب مربوط به روز نهم پس از مايه‌زني مي‌باشد در حالي كه تا روز ششم پس از مايه‌زني بيان قابل اندازه‌گيري تشخيص داده نشد. بيان نسبي ژن‌ها در شرايط in vitro، نشان داد كه ژن 5 و 6 در محيط غني از مواد غذايي بيشترين ميزان بيان ژن را داشته‌اند در حالي كه بيشترين ميزان بيان ژن براي ژن 8 مربوط تيمار گرسنگي در محيط كشت حداقلي فاقد منبع نيتروژن و كربن (-N,C) مي‌باشد. سطح بالاي بيان اين ژن‌ها در طي آلودگي گياه مي‌تواند نشان‌دهنده نقش‌هاي مهم آن‌ها براي بيماري‌زايي R. commune باشد. بنابراين، ژن‌هاي منتخب براي آناليزهاي عملكردي بيشتر جهت يافتن نقش ژن‌ها در حين برهم‌كنش R. commune و گياه جو مناسب مي‌باشند.

Scald disease caused by Rhynchosporium commune is one of the most destructive diseases of barley worldwide, which can cause up to %65 damage under conducive conditions. As a hemibiotrophic fungus, it has a relatively long symptomless phase followed by initial symptoms that appear as gray to brown spindle-shaped spots resulting in extended lesions bearing asexual conidia. Application of fungicides is often necessary to control the disease. However, fungicide application is costly and has environmental impacts and therefore, the use of resistant cultivars is considered as the most effective strategy to manage the disease. Plant pathogenic fungi have developed a number of advanced molecular mechanisms to overcome the resistance responses during arms race between plants and pathogens. Effector molecules are one of the mechanisms used by pathogens, which are secretory proteins that are produced to facilitate disease progress in plants but sometimes can be recognized by plant receptors resulting in activation of immune responses. In this study a number of bioinformatics tools and softwares were used to mine the genome of R. commune and to identify the effector candidates. The cysteine rich proteins containing signal peptide with less than 300 amino acids were retrieved. The selected proteins then were subjected to domain and motifs analyses, host cell localization prediction and homology searches with other known effectors. Finally, 8 proteins were selected as the top list effector candidates. Based on the sequence of selected genes, specific primers were designed and semi-qPCR reaction were performed. Among these genes, three genes were selected for further analysis. Localization studies shed that none of these genes were predicted as mitochondrial, chloroplast, or nucleus proteins. In order to investigate the expression of selected genes, barley plant of Yousef cultivar was inoculated by R. commune fungus that was isolated from infected leaves collected Kermanshah. Sampling of barley leaves was done every three days with two biological replications. The initial symptoms were observed 12 days after inoculation in which chlorotic lesions were appeared followed by extended necrosis that was observed at 21 dpi. In addition, in vitro gene expression was performed by growing the fungus under one nutrient rich and three starvation conditions. After sampling, leaf or fungal samples were subjected to RNA extraction followed by cDNA synthesis. The results showed that the highest level of gene expression for all three genes was reached at 9 day-post-inoculation while no measurable expression was detected until the 6 dpi. The in vitro gene expression showed that gene 5 and 6 were highly expressed under nutrient rich condition while the highest expression level of gene 8 was detected under carbon and nitrogen starvation. The high level of expression of these genes during plant infection may indicate their possible important roles for pathogenesis of R. commune. Thus, the selected genes are of interest for further functional analysis to address their roles during interaction of R. commune and barley plant.

رحيم مهرابي ،مجيد طالبي

ابوذر سورني ، بهرام شريف نبي

بدر الدين ابراهيم سيد طباطبايي، امير مساح