توصيفگر ها :
Tilletia controversa , سياهك پنهان گندم , تكثير همدما بهواسطه حلقه (LAMP) , استخراج DNA , تشخيص مولكولي , سلامت بذر , شناسايي قرنطينهاي
چكيده فارسي :
گندم (Triticum aestivum L.) بهعنوان يكي از اعضاي خانواده گرامينه (Poaceae)، نقش مهمي در امنيت غذايي جهاني و تجارت بينالمللي غلات دارد. از مهمترين بيماريهاي بذرزاد گندم، بيماريهاي سياهك پنهان گندم، ناشي از گونههاي Tilletia هستند. اين بيمارگرها علاوه بر كاهش عملكرد و كيفيت محصول، تجارت بينالمللي غلات را نيز به دليل مقررات سختگيرانه قرنطينهاي، محدود ميكنند. روشهاي تشخيصي متداول شامل شناسايي مورفولوژيك و روشهاي مبتني بر PCR، يا زمانبر بوده، يا نيازمند تخصص فني بالا هستند و يا براي كاربردهاي سريع و دقيق در مزرعه مناسب نميباشند. در سالهاي اخير، تكثير همدما بهواسطه حلقه (LAMP) بهعنوان روشي سريع، حساس و سازگار با شرايط ميداني براي شناسايي بيمارگرهاي گياهي مطرح شده است. اين مطالعه با هدف بهكارگيري LAMP براي شناسايي سريع و دقيق عوامل سياهك پنهان گندم در ايران، بهويژه T. controversa، انجام شد. توان تشخيصي اين آزمون با استفاده از نمونههاي قارچي متعدد، ارزيابي و با روشهاي مرسوم PCR مقايسه گرديد. هشت گونه از قارچهاي مولد سياهك از جمله چهار گونه مختلف جنس Tilletia در اين پژوهش مورد استفاده قرار گرفتند. استخراج DNA با استفاده از چهار روش متداول شامل موري و تامسون، ريدر و برودا، كلكس100 و هاتشات انجام گرفت. هرچند باندهاي DNA پس از استخراج بهطور مستقيم روي ژل آگارز قابل مشاهده نبودند، اما PCR با آغازگرهاي عمومي قارچي (ITS1/ITS4) حضور و كيفيت DNA را تأييد نمود. همچنين، PCR با آغازگرهاي خارجي LAMP (F3/B3)، وجود ناحيه هدف و اختصاصيت آغازگرها را نشان داد. واكنشهاي LAMP با استفاده از مجموعه آغازگرهايي كه پيشتر توسط صداقتجو و همكاران (2021) طراحي شده بودند، انجام شد. رنگ Neutral red بهعنوان شناساگر استفاده گرديد و نتايج با الكتروفورز ژل آگارز تأييد شدند. هر چهار روش استخراج، DNA الگوي با كيفيت و كميت كافي براي استفاده در PCR و LAMP فراهم كردند. آزمون LAMP بهطور اختصاصي T. controversa را شناسايي نمود، بهطوري كه واكنشهاي حاوي ژنوم آن، همواره مثبت بوده و تغيير رنگ واضحي از نارنجي به صورتي نشان دادند. همچنين الگوي نردباني كه مشخصه تكثير با روش LAMP است، روي ژل آگارز نشان داده شد. كنترلهاي منفي شامل ساير قارچهاي مولد سياهك و كنترل فاقد DNA الگو هيچ تكثير و تغيير رنگي نشان ندادند. آزمونLAMP توسعهيافته براي شناسايي T. controversa، بهعنوان روشي سريع، اختصاصي و حساس ثابت شد. اين روش بسياري از محدوديتهاي روشهاي متداول را برطرف ميسازد. دقت بالاي اين روش، همراه با امكان مشاهدهي نتايج در لحظه، آن را براي كاربرد در بازرسيهاي قرنطينهاي و مراكز گواهي بذر در ايران مناسب ميسازد. اين مطالعه ظرفيت آزمون LAMP را بهعنوان روشي كاربردي براي تشخيص سياهك كوتوله گندم نشان داده و زمينه را براي ادغام آن در برنامههاي بهداشت گياهي فراهم مينمايد.
چكيده انگليسي :
Wheat (Triticum aestivum L.), a staple crop from the family Poaceae, is central to global food security and trade. Among its most destructive seed-borne diseases are wheat bunts caused by Tilletia species, particularly T. controversa, T. laevis, and T. caries. These pathogens not only reduce crop yield and quality but also restrict international grain trade due to strict quarantine regulations. Conventional detection methods, including morphological characterization and PCR-based approaches, are either laborious, require high technical expertise, or are unsuitable for rapid and accurate field-level application. In recent years, loop-mediated isothermal amplification (LAMP) has emerged as a robust, sensitive, and field-adaptable molecular method for the detection of plant pathogens. This study aimed to apply a LAMP assay for the rapid and specific identification of wheat bunt pathogens in Iran, focusing primarily on T. controversa. The assay’s diagnostic potential was assessed using multiple fungal samples and compared to conventional DNA extraction and PCR-based approaches. Teliospore samples of eight smut and bunt fungi, including four Tilletia species, were used in this study. DNA was extracted using four established protocols: Murray & Thompson, Raeder & Broda, Chelex 100, and HotSHOT. Although DNA bands were not directly visible after extraction on agarose gels, PCR with universal fungal primers (ITS1/ITS4) confirmed DNA quality, while amplification with LAMP outer primers (F3/B3) verified the specificity and presence of the target region. LAMP reactions were then performed using primer sets previously designed by Sedaghatjoo et al. (2021), with Neutral red dye as a colorimetric indicator, and results confirmed by agarose gel electrophoresis. All four DNA extraction methods provided templates of sufficient purity and quality to be used with PCR and LAMP. The assay specifically detected T. controversa, with positive reactions consistently showing a clear color change from orange to pink and the characteristic ladder-like banding pattern on agarose gels. Negative controls, including other bunt and smut fungi and a no-template control, showed no amplification. The LAMP assay developed for T. controversa proved to be a rapid, specific, and sensitive diagnostic tool that overcomes many of the limitations of conventional methods. Its high accuracy, coupled with visual detection, makes it suitable for application in quarantine inspections and seed certification systems in Iran. This study highlights the potential of LAMP as a practical tool for wheat bunt diagnostics and paves the way for its integration into phytosanitary programs.