مقدمه:
تحقیقات یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده توسعه کشاورزی است. فناوریهای جدید در زمینه تولیدات کشاورزی حاصل از تحقیقات دانشمندان و محققان در موسسات تحقیقات دولتی در گوشه وکنار جهان می باشد.هدف از تحقیقات کشاورزی دستیابی به راهکارهها و روشهای نوین علمی به منظور حل مشکلات و موانع موجود بر سر راه تولید می باشد.
فعالیتهای علمی اصلاح نباتات در ایران عملاّ از اولین دهه 1300 هجری شمسی شروع به صورت پراکنده در مناطق محدودی از کشور انجام می گردید.
با تاسیس مدرسه عالی فلاحت در سال 1306 این کوشش ها سامان یافت و با گذشت زمان تحقیقات در زمینه محصولات زراعی عمده از جمله غلات گسترش چشمگیری پیدا نمود. در سال 1339 موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر تاسیس و مسولیت اصلاح بذر و نهال محصولات عمده زراعی و باغی از نظر کمی و کیفی به عهده آن واگذار گردید. مسیر تحول تحقیقات اصلاح نباتات ایران به طور مختصر به سه دوره تقسیم می شد:
دوره اول:
این دوره با تاسیس مدرسه فلاحت و سپس دانشکده کشاورزی کرج زیر نظروزارت کشاورزی آغاز و 20 سال به طول انجامید.این دوره بیشترین موانع را در خود داشته است زیرا برای تغییر روشهای قدیمی مالکان و کشاورزان آن زمان نیاز به افراد تحصیل کرده و آشنا به کشاورزی نوین بود.
در همین دوره تاسیسات فنی در مزارع آزمایشی در جنب دانشکده ایجاد شد. از حدود سال 1310 تهیه بذر مرغوب آزمایشی باغ فردوس مدرسه عالی فلاحت آغاز و در زمینه غلات،حبوبات، سبزیجات، و انواع بذر و پنبه نمونه هائی از کل کشور جمع آوری و در مزارع کاشته و مطالعه گردید.
از اواخر سال 1311 آزمایشات مقدماتی چغندر قند، غلات، پنبه و ازدیاد بذر در مزارع باغ فردوس مدرسه فلاحت شروع و اولین بنگاه اصلاح نباتات در ایران در سال 1314 در کرج تاسیس گردید؛ که وظیفه اصلی آن اصلاح و تهیه بذر چغندر قند بود. در همان تاریخ مقدمات اصلاح نباتات و تهیه بذر غلات در کرج فراهم شد. در اواخر سال 1315 بنگاه اصلاح نباتات ورامین تاسیس و نسبت به تهیه بذر الیت پنبه و همچنین انواع گندم اقدام نمود.
دوره دوم:
این دوره با خاتمه جنگ جهانی دوم آغاز تاسیس موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال بذر در سال 1339 ادامه یافت که در واقع این دوره با آغاز پیشرفت و گسترش سریع روشها و ابزارهای کشاورزی نوین در کشورهای پیشرفته شروع گردیدکه در این دوره می توان دوران آمادگی و تلاش کادر متخصصین تحصیل کرده در جهت رفع وضع نابسامان بذر و نهال در کشور اقدام به انجام یک رشته مطالعات و آزمایشات مقدماتی نمودند و این امر در مراکز اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج و ورامین که امکانات بهتری داشته آغاز شد.از سال 1325 تحقیقات باغبانی و نیز با جمع آوری گونه های مختلفی از میوه جات سردسیری داخلی و خارجی و احداث باغ کلکسیون در کرج آغاز شد و این امر در مورد مرکبات در شمال و خرما در جنوب انجام گردید.از سال 1327 با جدا شدن دانشکده کشاورزی کرج از وزارت کشاورزی امکانات مربوطه به جمع آوری و آزمایش توده های بومی گندم موجود در بنگاه اصلاح نباتات کرج متمرکز گردید.
از سال 1330 تحقیقات پنبه نیز شکل جدی تر گرفته و به طور وسیع تر در مراکز ورامین آغاز گردید.
از سال 1335 فکر تاسیس اداره تهیه بذر گواهی شده در وزارت کشاورزی شکل گرفته و این اداره تاسیس گردید تا نسبت به کنترل مزارع غلات و پنبه در کرج، ورامین اقدام نموده و بعد از کنترل و صدور گواهی بذر مادری بین کشاورزان توزیع گردید.
از سال 1336 تحقیقات برنج در بنگاه کشاورزی لاهیجان آغاز و با ایجاد ایستگاه برنج رشت در سال 1338 توسعه می یابد.
دوره سوم:
با توجه به پراکندگی تحقیقات در دستگاههای مختلف کشاورزی از یک طرف و با توجه به اینکه اداره کل زراعت وقت با تشکیلات محدود و امکانات ناچیز مستقیما قادر به هدایت این امر ضرورت تاسیس موسسه ای مستقل با اختیارات وسیع قانونی احساس گردید.
بنابراین تشکیل موسسه اصلاح و تهیه نهال بذر بر اساس لایحه قانونی مصوب مجلس شورای ملی که در تاریخ 3/8/1338 به تصویب مجلس سنای وقت رسید مشتمل بر 6 ماده و تبصره موردموافقت قرارگرفت.
ـ وظایفی که موجب قانون به عهده موسسه قرار گرفت به شرح زیر بوده است:
1ـ بررسی های نژادی و به زراعی برای اکثر محصولات مهم زراعی مثل گندم، جو، پنبه، برنج، دانه های روغنی، ذرت، حبوبات، نباتات علوفه ای و کنف.
2ـ تولید بذور مادری و تهیه بذور گواهی شده به منظور تکثیر وتهیه بذر مورد نیاز کشور و نیز ازدیاد وتوزیع نهالهای پیوندی از ارقام انتخابی متناسب با شرایط آب و هوایی مختلف کشور.
3ـ کنترل و گواهی بذرهائی که تولید کنندگان بذر بر اساس ضوابط تعیین شده در وزارت کشاورزی و منابع طبیعی وقت تولید می کنند .
ـ موسسه در راستای ایفای وظایف موله اقدام به تشکیل 4 اداره کل به شرح زیر نمود:
1ـ اداره کل بررسیهای باغبانی به منظور ازدیاد اولیه ارقام میوه، سبزی و صیفی و سیب زمینی.
2ـ اداره کل بررسیهای زراعی به منظور بررسی وازدیاد اولیه بذور پنبه، گندم، جو، ذرت، برنج و علوفه و حبوبات و سایر نباتات زراعی.
3ـ اداره کل کثیر و گواهی بذر به منظور کنترل بذور تولیدی و صدور گواهی بذر.
4ـ اداره کل تکثیر و توزیع بذر جهت تهیه و توزیع بذور اصلاح شده.
در مرحله بعدی به منظور تجهیز و تکمیل امکانات ایستگاهها از نظر ماشین آلات تاسیسات و تجهیزات، اداره کل امور ایستگاهها نیز در موسسه تشکیل گردید.
در همین راستا موسسه اقدام به تشکیل لابراتور اصلاح غلات کرج، لابراتور اصلاح بذر چغندر قند در کرج، لابراتور اصلاح میوه در کرج، لابراتور اصلاح بذر در ورامین، لابراتور اصلاح برنج در رشت، لابراتور اصلاح خرما در اهواز و گلخانه های مخصوص بذر در کرج و ورامین نمود.
با اقزایش حجم فعالیت ها و ضرورت تمرکز روی محصولات خاص و افزایش کارایی و بازده تحقیقات به تدریج تشکیلات موسسه تغییر یافت بطوریکه در سال 1348 بخش تحقیقات دانه های روغنی و در سال 1349 بخش تحقیقات ذرت (ذرت و یونجه) و در سال 1350 اداره کل بررسیهای باغبانی به بخش تحقیقات باغبانی تغییر یافت و از سال 1357 واحد سبزی وصیفی از آن جدا شد و بصورت بخشی جداگانه به فعالیت خود ادامه داد. در سال 1359 بخش تحقیقات حبوبات و در سال 1362 بخش تحقیقات فیزیولوژیکی و بیوشیمی و تکنولوژی تاسیس شد و در نیمه دوم همین سال بخش ژنتیک و آمار نیز در موسسه تاسیس گردید. در سال 1337 بخش تحقیقات سیب زمینی، پیاز، حبوبات آبی از این بخش تفکیک و بخش سبزی وصیفی به ورامین منتقل گردید.
با افزایش روند توسعه فعالیتهای تحقیقاتی موسسات تحقیقات مستقل تاسیس و از موسسه تحقیقات خرما در اهواز و در سال 1357 موسسه تحقیقات مرکبات در رامسر تاسیس و این محصولات از موسسه تحقیقات نهال و بذر جدا گردیدند. از سال 1371 موسسه تحقیقات دیم در مراغه تاسیس و کلیه فعالیتهای تحقیقاتی فیزیزلوژی و بیوشیمی و تکنولوژی به موسسه تحقیقات بیوتکنولوژی در سال 1378 از دیگر مواد منفک شده از موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر می باشد.
لازم به ذکر است که در تشکیلات این موسسات به جزء بیوتکنولوژی در سال 1379، در سال 1376 به تصویب رسیده است.
ـ در حال حاضر موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال بذر شامل بخشهای تحقیقاتی زیر است :
1 – بخش تحقیقات غلات.
2- بخش تحقیقات ذرت و گیاهان علوفه ای.
3- بخش تحقیقات دانه های روغنی.
4- بخش تحقیقات باغبانی.
5- بخش تحقیقات سبزی وصیفی (در ورامین)
6- بخش تحقیقات سیب زمینی و پیاز.
7 – بخش تحقیقات ژنتیک و ذخائر تواژی (بانک ژن گیاهی ایران).
8 – بخش تحقیقات کنترل و گواهی بذر.
ـ بخش تحقیقات غلات :
سرزمین ایران از نظر مناسبت اقلیمی برای زراعت غلات می توان به چهار اقلیم (zone) مشخص تقسیم نموده:
1- اقلیم گرم و مرطوب سواحل دریای خزر(zoneI) که شامل استانهای مازندران، گیلان، گلستان و قسمتهایی از استانهای اردبیل ( مغان) و خراسان (شمال غربی بجنورد) می شود. این ناحیه نوار باریکی از خاکهای حاصلخیز بین دریای مازندران و رشته کوههای البرز را در بر می گیرد و مقدار بارندگی آن بین 500 تا 2000 میلیمتر در سال است. دارای آب و هوای نیمه گرمسیری با زمستانهای ملایم وتابستان های گرم می باشد.
2- اقلیم گرم و خشک جنوب (zoneII) که در جنوب رشته کوههای زاگرس و شمال خلیج فارس واقع شده است و شامل استانهای خوزستان، هرمزگان و قسمتهای جنوبی استانهای فارس، کهکیلویه و بویر احمد، لرستان، سیستان و بلوچستان و بخشی از استان خراسان (طبس) می باشد. میزان بارندگی آن بین 40 تا 200 میلیمتر در سال است. دارای آب و هوای گرمسیری با زمستانهای ملایم بهار کوتاه و تابستانهای بسیار گرم و طولانی می باشد.
3- اقلیم معتدل فلات مرکزی (zoneIII ) که از شمال به رشته کوههای البرز ،از مغرب و جنوب به رشته کوههای زاگرس و از طرف شرق به افغانستان و پاکستان محدود می شودو شامل استانهای تهران، یزد و قسمتهایی از استانهای فارس، لرستان، کرمانشاه، کرمان، خراسان و سیستان و بلوچستان می شود. در این ناحیه شرایط آب و هوایی با توجه به دوری و نزدیکی از کویر بسیار متفاوت است و میزان بارندگی سالیانه از صفر میلیمتر تا 300 ـ 200 میلیمتر به طرف ارتفاعات می باشد.
4- اقلیم سرد کوهستانی (zoneIII ) که در غرب و شمال غربی در امتداد شمال رشته کوههای زاگرس و در شمال شرق در امتداد رشته کوههای بینالود و آلاداغ واقع شده است و شامل استانهای آذربایجان شرقی و غربی کردستان، همدان، چهارمحال بختیاری و قسمتهایی از شمال استانهای خراسان و اصفهان و کهکیلویه و بویر احمد می باشد. در این ناحیه تفاوتهای فاحشی ازنظر آب و هوا و خاک در مناطق مختلف وجود دارد که بستگی به ارتفاع از سطح دریای آزاد، وضع قرار گرفتن در معرض تابش آفتاب، جهت بادها وسایر عوامل جفرافیایی ـ اقلیمی دارد. تابستانها از گرم تا خیلی خشک و زمستانها از سرد تا خیلی سرد می باشند. میزان بارندگی در این ناحیه با توجه به ارتفاع منطقه از 200 تا 1800 میلیمتر در سال تغییر می نماید.
گندم وجود محصول عمده زراعی ایران می باشند که در شرایط آبی ودیم کشت می شوند. از مجموع اراضی زیر کشت کشور حدود 43% یعنی هشت میلیون هکتار به کشت گندم وجود اختصاص می یابد که 37% آن در شرایط آبی و 63% در شرایط دیم است.
تحقیقات غلات در ایران از سال 1309 هجری شمسی با عملیات سلکسیون و اصلاح بذر در توده های بومی گندم به وسیله وزارت فوائدعامه در مدرسه فلاحت کرج، با هدایت و نظارت مرحوم مهندس عدل آغاز گردید و تا سال 1315 منجر به انتخاب ومعرفی حداقل 4 رقم گندم از جمله کوسه حنائی، شاه پسند، عطائی شد. این فعالیت ها توسط مرحوم مهندس عطائی ادامه یافت. از سال 1327 پس از جدا شدن دانشکده کشاورزی کرج از وزارت کشاورزی و پیوستن آن به دانشگاه تهران اصلاح بذر غلات زیر نظر وزارت کشاورزی ادامه یافت و با مطالعه روی توده های بومی گندم وجود بنگاه اصلاح نباتات کرج که ریاست آن بر عهده مرحوم مهندس قره باغی بود متمرکز گردید. ایشان اولین دو رگ گیری در ایران را بین دو رقم گندمی عطائی و شاه پسند انجام داد. از سال 1332 که همکاری های وزارت کشاورزی با سازمان خوار و بار کشاورزی جهانی FAO شروع شد فعالیتهای تحقیقاتی وسیعی روی گندمهای بومی انجام و ارقام زیادی از گندم خارجی وارد مورد مطالعه قرارگرفت.
اقدامات دکتر کوک اولین کارشناس FAO و دکتر مودا در پایه گذاری تحقیقات علمی غلات بسیار ارزشمند است. در سال 1337 واحد آزمایشگاهی با وسائل مدرن آن روز ایجادگردید.
در سال 1372 واحد بیماری های غلات در کنار بخش تحقیقات غلات تشکیل گردید و در مرداد1376 کتابخانه وسیعی به همراه سالنهای گرد همائی تحقیقات در کرج تاسیس شد.
بخش تحقیقات غلات برنامه های غلات را در 11 واحد تحقیقاتی زیر انجام می دهد:
1- به نژادی گندم.
2- به نژادی جو.
3- به زراعی.
4- بیماریهای غلات.
5- شیمی و تکنولوژی غلات.
6- به نژادی گندم دوروم.
7- دابل هاپلوئیدی.
8- آزمایشات بین المللی غلات.
9- ذخائر توارثی و کلکسیون.
10 – آزمایشات ژنتیک.
11- تکثیر بذر.
مقدمه :
واحد پاتولوژی از قسمتهای مختلفی تشکیل شده که در هر قسمت بر روی یک نوع بیماری خاص تحقیق و مطالعه می شود. البته از امسال تصمیم بر این شد که کارموزآن در یک بخش روی بیماریها کارکنند و این گزارش ماحصل شش هفته کارآموزی در گلخانه بر روی بیماریهای زنگ زرد و البته زنگ قهوه ای تهیه شده است. هدف کلی این واحد مطالعه بر روی مورفولوژی، بیولوژی. نحوه بیماریهای مهم غلات و در نهایت به دست آوردن ارقام مقاوم می باشد وآنها را به اصلاح گران معرفی می نمایند تا آنها با انجام آزمایشات خاص خود ارقامی را به عنوان رقم مطلوب در سطح مزارع معرفی نمایند.
غلات نخستین گروه از گیاهانی بودند که مسیر شکارگری و گوشتخواران مطلق انسان را به سمت گیاهخواری تغییر دارند. گندم تقریباً نزد همه نژادها وتیره های آدمی به عنوان گرامی ترین و پر مصرفترین ماده غذایی بشر تا به امروز شناخته شده است. گندم مهمترین غله در جهان بوده و یکی از قدیمی ترین و پرارزش ترین گیاهان روی زمین به شمار می رود و (کریمی 1356) گندم احتمالاّ یکی از اولین گیاهانی است که به وسیله انسان زراعت شده و به همین دلیل مهمترین گیاه زراعتی به شمار می آید، زیرا زراعت آن از تمام گیاهان ساده تر تطابق آن در مناطق مختلف که دارای شرایط آب و هوایی متفاوتی می باشند، بیشتر از طرف دیگر غذای اولیه و اصلی اغلب مردم جهان را تشکیل می دهد. (خدابنده 1362)
گندم بیش از 20% از کالری جمعیت 6 میلیاردی جهان را تامین می کند وتصور می شود که کاشت آن از هزاران سال پیش از میلاد مسیح در مصر باستان و بین النهرین رواج یافته است. گندم به دلیل فراوانی و ارزانی در الگوی غذای سه چهارم جمعیت جهان جایگاه مهمی داشته در ایران نیز سهم عمده ای از رژیم غذایی مردم را تشکیل می دهد. (کریمی 1356).
کشت گندم به دلیل سازگاری فوق العاده آن با شرایط مختلف در نیمکره شمالی تاعرض 60 درجه و در نیمکره جنوبی تا 40 درجه متداول است.
بر اساس آمار و اطلاعات منتشر شد از سوی سازمان کشاورزی و خوارو بار جهانیFAO در سال 1997 سطح زیر کشت گندم 228 میلیون هکتار کل گندم تولیدی در جهان برابر 5/601 میلیون تن بوده و در بین کشورهای عمده تولید کننده گندم بیشترین عملکرد مربوط به کشورهای آلمان ، فرانسه و چینی و بیشترین سطح زیر کشت مربوط به کشورهای چین و هند و ایالات متحده می باشد. (معاونت برنامه ریزی و بودجه وزارت کشاورزی 1337).
ویژگیهای گیاهشناسی گندم :
گندم نباتی است یک ساله از شاخه گیاهان گلدار1، زیر شاخه نهاندانگان2، رده تک لپه ایها3 ، راسته گلومیفلور4 ، تیرهگرونیان5 ، و جنس تریتیکوم6 .
ریشه گندم افشان است. ریشه های اصلی و فرعی از محل طوقه خارج شده و همقطر می باشند. ساقه آن مانند سایر غلات بندبند و تو خالی بوده و اصطلاحاّ از نوع ماشوره ای است. اغلب ارقام گندم علاوه بر ساقه اصلی دارای ساقه های ثانوی نیز هستند که پنجه نامیده می شوند. ساقه در فواصل معین به صورت گره بوده، توپر و مغزدار است. (برگها به تعداد 6 تا 10 عدد بطور متناوب و یک درمیان درطول ساقه و از محل گره ها خارج می شوند.) هربرگ از دو قسمت مشخص ینام و پهنک تشکیل شد است. ینام به منزله دمبرگ بوده و ساقه را در فاصله بین دو گره مانند غلافی در برمی گیرد.
گل آذین گندم از نوع سنبله است که در انتهای ساقه تشکیل می شود. سنبله دارای یک محور اصلی بوده و روی آن در محل گره ها، سنبلچه ها بطور متقابل ایجاد می شوند . داخل هرکدام از سنبلچه ها معمولاّ از سنبلچه ها معمولاّ دو عدد دانه تشکیل می شود. دانه گندم بیضیی شکل بوده و طول آن بسته به رقم گندم از 6 تا 10 میلیمتر متغیراست.
مراحل رشدی گندم :
مراحل مختلف رشد ونموگندم از جوانه زدن بذر تا رسیدن دانه قابل تفکیک می باشند. بر حسب مورد، تقسیم بندیهای مختلفی توسط محققین انجام شده استکه مقیاس درج به اختصار توصیف می گردد:
جوانه زنی: در این مرحله بذر با جذب آب متورم شده، غلاف ریشه چه پوسته های بذر را شکافته وجوانه اولیه ریشه از جنین بذر خارج می شود. دو تا سه روزی پس از کاشت، غلاف برگ(Coleoptile ) بذر طویل شده و به تدریج سر از خاک بیرون می آورد. این مرحله با خارج شدن برگ از نوک کلئوپتیل خاتمه می یابد.
پنجه زنی: پس از جوانه زنی، طوقه تشکیل می شود. در ناحیه طوقه گرههای پنجه وجود دارند که از این گرهها، ساقه های فرعی گندم یا اصطلاحاّ پنجه ها تولید می شوند. تعداد پنجه ها بر حسب نوع رقم و شرایط رشدی، متفاوت است. در مقیاس درج اعداد از 1 تا5 مراحل مختلف پنجه زنی را نشان می دهند.
ساقه رفتن: با طویل شدن اولین ساقه شروع شده و تا ظهور زبانک(Ligule) برگ پرچم ادامه دارد. در این مرحله میان گره ها ظاهر شده و طویل می گرند. اعداد 6 تا 10 نشان دهنده مراحل ساقه رفتن می باشند.
خوشه رفتن: با خروج اولین ریشکها از غلاف برگ پرچم شروع شده و با ظهور کامل خوشه به اتمام می رسد. مراحل 1 – 10 تا 5 -10 پیشرفت خوشه دهی را در مقیاس درج نشان می دهد.
گلدهی: باخاتمه خوشه دهی ، رشد رویشی نیز به اتمام رسیده و رشد زایشی باگل کردن و دانه بستن دنبال می شود این مرحله با شماره 5-10 مشخص می شود.
رسیدن: مرحله 11 که در مقیاس رسیدن گندم را نشان می دهد، با تغیر رنگ ساقه معین می شود که از قسمت تحتانی شروع و به طرف سنبله ادامه می یابد. رسیدن دانه ها از سنبلچه های میانی شروع شده و در طرفین سنبله امتداد می یابد. دراین مرحله دانه گندم برای رسیدن کامل به حالتهای شیری، خمیری و… نیم سخت و سخت در می آید.چنانچه پس از گل کردن گندم ، مزرعه مصادف با خشکی یا بادزدگی شود، دانه های تولید شده چروکیده وکوچک بوده و قدرت جوانه زنی مطلوبی نخواهد داشت که به این حالت رسیدن اجباری می گویند.
زنگهای غلات
مقدمه:
زنگها از مخربترین و گسترده ترین بیماریهای غلات محسوب می شوند. آنها تقریباّ در تمام مناطقی که غلات کشت می شوند موجب خسارت روی محصول می شوند.در تمام مراحل رشدی (گیاهچه ای، پنجه زنی، ساقه رفتن ، و گلدهی) امکان آلوده شدن گیاه وجود دارد.(Roelfs, et al, 1992 ) .
زنگها در تاریخ گیاهی اهمیت زیادی داشته زیرا که از زمانهای قدیم خسارت قابل توجهی را به مزارع گندم وارد کرده اند. شواهد قوی نشان می دهند که زنگها، همراه با میزبان هایشان طی زمانهای طولانی تکامل یافته اند.مطالعات دیرینه نشان می دهد که سرخسها از دوره کربونیفر توسط زنگها آلوده می شده اند ( مژدهی 1373 ).
سه نوع مختلف از بیماریهای زنگ در گندم ایجاد آلودگی می نماید که عبارتند از: زنگ ساقه یا زنگ سیاه، زنگ برگی یا زنگ قهوه ای و زنگ نواری یا زنگ گلوم یازنگ زرد.
نام بیماری از نقطه ها یانوارهای خشک، گرد مانند،سیاه، قرمز، یا زرد که از میان اپیدرم گیاه بیرون می زنند گرفته شده است. اندازه و رنگ و هاله دور جوشهای زنگ، انواع خاص آلودگی را مشخص می کند که بر اساس ارقام زراعی گندم، نژادهای زنگ دوره های مختلف متفاوتند. (Wiese, 1992 ) .
اهمیت زنگها :
از لحاظ تاریخی زنگها اهمیت بسیار داشته و در قدیمی ترین اسناد کشت گندم ذکر شده اند. ظرفیت زنگهای گندم در ایجاد اپیدمی های گسترده کاملاً مستند است. میزان کاهش محصول گندم در امریکای شمالی در اثر خسارت زنگها سالانه بیش از یک میلیوم تن برآورد شده است.( Wiese,1992) .
برای بیشتر مناطق گندم کاری جهان آمارهای مشابهی می توان ارائه داد. نیمان و همکاران (1342 ) میزان خسارت زنگ زرد رابالغ بر 5/4 درصد کل محصول گندم گزارش کرده اند. خسارت ناشی از اپیدمی زنگ زرد در سال 1372 بیش از 5/1 میلیون تن گندم تخمین زده شد ( Torabi et al., 1995).
زنگها احتمالاً بیش از هر بیماری و دیگردر مجموعه نوشته های مربوط به بیماریهای گندم سهم دارند. اپیدمی های زنگ قبل از گلدهی یا در دوره آن، زیان بارتر بوده و به ویژه آلودگیهای برگ پرچم و سنبله ، حتی اگر آلودگی در قسمتهای پایینی گیاه وجود نداشته باشد، آسیب رسان است. زنگ ها علاوه بر کاهش محصول، ارزش کاه آن مقاومت زمستانی را کاهش داده و بوته ها را مستعد پذیرش برخی بیماریهای دیگر می کند. زنگها مانند سفیدک پودری ، اپیدرم میزبان را تغییر داده تعرق و تنفس راافزایش و فتوسنتز را کاهش می دهند.زنگ ها به طور کلی قدرت و شادابی دانه و رشد ریشه را کاهش می دهند. بوته های گندم مبتلا به زنگ چندان خوش خوراک نیستند و گهگاه مسمومیتی خفیف دردامها ایجاد می کنند. ( Wiese, 1991 ) .
تاریخچه زنگ ها :
ارسطو (Aristotle )( 322 – 384 قبل از میلاد) عقیده داشت که زنگ ها توسط بخارهای گرم تولید می شود و اشاره ای به خسارت این بیماری و سالهائی که اپیدمی آن به وقوع پیوسته، نموده است.( Roeifs et al ,1992 ). در زمانهای قدیم خسارت ناشی از زنگ ها را دراثر خشم خدایان برای مجازات کشاورزان می دانسته اند.
Robbing رب النوع زنگ گندم بود که هر ساله در فصل بهار به پای آن مراسم مذهبی توام با قربانی برپا می کردند. ( الهی نیا، 1373). کاوشهای باستان شناسی در فلسطین امروزی حاکی از وجود اوردیوسپورهای زنگ ساقه در 1300 سال قبل از میلاد است.(Roeifs,et al ,1992 ) .
گاد (Gadd) (1777) اولین کسی بود که زنگ زرد را توصیف نمود. اریکسون و هنینگ.
(Erikssan &Hennhng 1894 ) نشان دادند که زنگ نواری توسط یک عامل بیمار جداگانه ای ایجاد می گردد و آن را (Puccinia glumarum) نامگذاری کردند. هیلاندر و همکاران (Hylander et al.,1953 ) نام (P.Striiformis) را برای عامل بیماری انتخاب کردند. در ایران زنگ زرد گندم اولین بار در سال 1899 توسط ماگلوس (Maglos) گزارش شد.(بامدادیان،1362) در سال 1326 اسفندیاری آن را بطور سمی گزارش کرده است. (اسفندیاری، 1326)
زنگ قهوه ای :
مقدمه:
زنگ قهوه ای (leaf rust)که عامل آن درگندم ( puccinia recondita Rob exdesm fsp tritici) می باشد که یکی از مهمترین بیماریهای گندم است که گسترده جهانی دارد. نخستین مراکزی که بر روی زنگ قهوه ای کار کرده اند. دانشگاههای Kansas,Purdae با مشارکت و همکاری وزارت کشاورزی ایلات متحده امریکا و کانادا بودند. کارهای مهمی بر روی این بیماری در کشورهای: آرژانتین، استرالیا، برزیل ، مصر، آلمان، ایتالیا، هند، مکزیک، پرتقال، یوگوسلاوی صورت گرفته است، علاوه بر این کشورها معمولاً در چین، ایران، استرالیا، مراکش، هلند، پاکستان، و آفریقای جنوبی نیز کارهایی در این رابطه انجام می گیرد.
اپیدمیولوژی :
puccinia recondita می تواند در همان شرایط محیطی که برگ گندم حیات خود را فظ کند و زنده بماند و آلودگی ایجاد کند، اما اسپورزایی صورت نخواهد گرفت . آلودگی قارچی می تواند در دوره رطوبتی با رطوبت 3 ساعت یا حداقل در درجه حرارت حدود 20 درجه سانتیگراد اتفاق بیافتد اگر چه آلودگی بیشتر مورد نیاز است. برای مثال در درجه حرارت 10 درجه سانتیگراد یک دوره رطوبی 12 ساعتی لازم است. گاهی اوقات آلودگی ها امکان دارد موقعی اتفاق بیافتد که درجه حرارتها بالای 32 درجه سانتیگراد یا زیر 2 درجه سانتیگراد باشد. بیشتر اپیدمی های می شدید زمانی وقوع می یابد که اوریدی ها و یا آلودگی به صورت پنهان در سطوح محصول گندم در طول زمستان باقی مانده باشند و یا جایی که گندمهای بهاره اینوکولوم خارجی را خیلی زود یعنی در مرحله قبل از تولید خوشه دریافت کرده باشند صورت می گیرد.
اپیدمی های شدید و ضعیف در زمانی که برگ پرچم قبل از مرحله (anthesis ) مرحله 67 زادوکس آلوده شده باشد صورت می گیرد، احیاناً گندمهای پاییزه می توانند در پاییز آلودگیهای شدیدی را نشان دهند که نتیجه آن کاهش رشد ریشه و جوانه زنی و کاهش قدرت تحمل برای زمستان گذرانی آن می شود واغلب این گونه گیاهان قبل از مرحله(anthesis) خواهد مرد.
اغلب پیشرفت بیماری در اواخر پاییز و اوایل زمستان، زمانی که برگهای آلوده قدیمی مرده اند و مجموع درجه حرارت پائین و رطوبت نا مطلوب است، محدود می گردد، و آلودگی بر روی برگهای جدید توسعه نمی یابد، پدیده ای مشابه در بهار در زمانی که درجه حرارت هوا برای رشد گندم کافی باشد (میانگین درجه حرارت روزانه 10 درجه سانتیگراد باشد) و بارندگی وجود نداشته باشد و رطوبت در هنگام شب کافی نباشد ولی درجه حرارت پایین باشد، اتفاق می افتد، در زمانی که در طول روز بارندگی باشد برخی از آلودگی ها بروز خواد کرد ولی اغلب به علت درجه حرارت پائین هوا در شب میزان آلودگی در شب پایین خواهد بود.سیستمهای پیش آگاهی دقیق برای زنگ قهوه ای بر پایه تعیین شدت آلودگی دوره نامساعد رطوبی و دوره حرارت و فرض این که افزایش بیماری به طور یکنواخت بعد از این دوره صورت گیرد، بنا نهاده شده . توسعه اوریدینوسپورهای زنگ قهوه ای در بهار از منابع آلودگی های زمستانه و پاییزه در قسمتهای انتهایی خوشه کمتر اتفاق می افتد و زمانی که اینوکولوم اولیه به صورت هوازاد باشد، برگهای بالایی و قسمتهای بالایی خوشه آلوده می گردند. شناسایی اینوکولوم هائیکه به صورت بومی هستند و منابع داخلی دارند و آنهائیکه مسافتهای زیادی را طی می کنند مهاجر هستند و منابع خارجی دارند بر این پایه صورت می گیرد. آلودگیهای بالای سطح محصول معمولاً نتیجه انتشار سریع افقی در طول محصول است.
انتشار آلودگی تحت شرایط محیطی مناسب امکان دارد خیلی سریع صورت گیرد. هر تک اوریدینوم می تواند در حدود 3000 اسپور در طول 20 روز تولید کند، دروه کمون 7 تا10 روز است، در حدود 33% اوریدنیوسپورها بر روی بافت حساس میزبان جوانه می زنند، که اگر شرایط محیطی برای آنها مساعد باشد باعث آلودگی خواهندشد.
اگر متصور شویم که هیچ کاهشی در تعداد اسپورها در هنگام انتقال به مراکز مجاورش وجود نداشته باشد و یک دوره 10 روزه از زمان آلودگی تا اسپورزایی داشته باشیم، یک اوریدینوسپور می تواند پس از 10 روز 1000زخم همانند و بعد از 11روز 2000و بعداز 21 روز 000/010/1 و بعد از 22 روز 000/010/2 زخم ایجاد می کند. این توضیح طبیعت انفجاری این بیماری را درزمانی که شرایط محیطی مناسب باشد را می رساند. (Roelf, A.P, R.Psing lqqz) .
میزبانها:
(puccinia recondita) به تعداد وسیعی از گراسها حمله می کند، اگرچه به نظر می رسد بر روی برخی از این میزبانها به صورت کاملاً تخصص یافته عمل می کند(FSP).
به عنوان نمونه(Puccinia recondita fsp titici) ابتدائاً بر روی گندم بیمارگر است و پس از آن زمانی که غله ( Triticale) به وجود آمد که از یک جد مشترک هستند بر روی آن (( fsp triticale آلودگی ایجاد کرد که دیگر به گندم حمله نخواهد کرد. شواهد جدیدی دلالت این دارد که جمعیتهایی از زنگ قهوه ای که در اروپا و آسیا و آفریقا وجود دارد در ابتدا بر روی گندم (durum) بیماریزا بوده اند و به طور کلی همه این جمعیتها در سراسر دنیا بر روی گندم نان بیماریزا هستند.(Roelf, A.BR.Ssing. 1992).
میزبانهای واسط:
این قارچها گامتهای جنسی (پیکینوسپور و هیفهای پذیرنده) را در میزبان واسط تولیدمی کنند. میزبانهای واسط زنگ قهوه ای Puccinia recondita از خانواده های Boraginaceae,Ranuculaceae باشند. چندین گونه از Clematis, Anchusa, Thalictrum و همچنین گونهIsopyrum fumarioiden می توانند به عنوان میزبان واسط برای این زنگ باشند بیشتر تحقیقاتی که صورت گرفته بیانگر این است که در اروپا برای pvccinia recondita, thalictrum speciosissimum میزبان واسط است و در آمریکای شمالی و جنوبی و استرالیاclematis spp به عنوان میزبان واسط گزارش شده و Isopyrum fumarioides در سیبری به عنوان اینوکولوم اولیه برای گندم گزارش شده و آلودگی T. thunbergii از حاشیه مزارع گندم در ژاپن گزارش شده است.
میزبانهای واسط در ترکیب کردن ویرولانس ها در ناحیه خاورمیانه بسیار حائز اهمیت هستند در میزبانهای واسط مطالعه های انجام شده نه تنها که باید شامل تاکسونومی آنها باشد بلکه باید اپیدمیولوژی و رابطه بین بسیاری را روی میزبان واسط و میزبان اولیه رانیز نشان دهد. آلودگی میزبان واسط زمانی صورت می گیرد که تلیوسپورها در حضور آب آزاد جوانه می زنند و بازیدیوسپورهایی که تولید می شود تا مسافتهای کوتاه حرکت کرده و میزبان واسط توسط آن آلوده می گردد. تقریباً 7 تا 10 روز بعد از آلودگی پیکنیوم و پیکنیوسپورها توسط افشره یا نکتار فراگرفته می شوند. و به ریسه های پذیرنده (mating type )های دیگر توسط حشرات یا پاشیده شدن، یا اتصال ریسه منتقل می گردند و فنجانهای (aecium ) 7 تا 10روز بعد در سطح تحتانی برگ تولید شده که ایجاد اسیوسپور می کنند که به صورت هوازاد بر روی برگ گندم منتقل شده و پس از جوانه زنی از سطح بشره عبور کرده و ایجاد آلودگی درگندم می کند. مسافتهایی که توسط اسیوسپور طی می شود کوتاه است. اهمیت اولیه مرحله جنسی نوترکیبی در ویرولانس های متفاوت و فاکتورهای ویرولانس به خوبی دیگر کاراکترهای ژنتیکی درون یک ترکیب می باشد و اهمیت میزبان واسط در ایجاد منابع آلودگی برای محصول گندم قبل از رسیدن اسپورهای مهاجر می باشد و به طور کلی باعث تغییر جمعیتهای پاتوژن برای اختلاط ویرولانس ها و دیگر فاکتورهای ناشناخته است .
پاتوژن:
De candolle، زنگ قهوه ای گندم را از سایر زنگها ی گندم جدا کرده وآن را Vredo rubigo vera نامیده Eriksson and Henning اورگانیسم عامل زنگ قهوه ای گندم و چاودارpuccinia dispersa نامیده اند Eriksson قارچ عامل بیماری زنگ قهوه ای گندم را جدا کرده و اورگانیسم عامل زنگ قهوه ای گندم را puccinia triticina می نامد. نامی که هنوز در برخی از نواحی شرقی اروپا به کار می رود. Mains مکان اورگانیسم عامل زنگ قهوه ای را تغییر داد و عامل این زنگ puccinia rubigo vera نامید. و آن را در یک گروه با ترکیبی از 52 فرم خاص Form special قرارداد savile در سال 1984 عامل زنگ قهوه ای گندم چاودار را p.recondita نامید. Roelf, A.P,R.psing 1992 .
علائم زنگ قهوه ای روی گندم :
زنگ قهوه ای گندم ( Brown rust ) همان طوری که از نام انگلیسی آن ( leaf rust)مشهور است به نام زنگ برگی می باشد. و علائم آن غالباً روی برگها ظاهر می شود. به طوری که این موضوع یکی از راههای تشخیص آن از زنگ سیاه گندم به خصوص در مراحل اولیه و علائم اولیه زنگ سیاه یا زنگ ساقه می باشد علائم زنگ قهوه ای روی گندم در ابتدا به صورت ظهور جوشها، تاولها، یا پوستول بهاره قارچ به رنگ قهوه ای روشن دیده می شود.
شکل این پوستولها اغلب به صورت نقاط دور و پراکنده یا نامنظم و یا گاهی به صورت خطوط کوتاه و جدا از هم ظاهر می شود. زنگ این جوشها قرمز تا قرمز تیره بوده به طوری که رنگ آنها در مرحله گیاهچه ای روشن تر از مراحل بالاتر و گیاه کامل می باشد. جوشها یا پوستولها از زیر اپیدرم خارج می شود . ولی بر خلاف زنگ سیاه اپیدرم در حاشیه جوشها مشاهده نمی شوند. در شرایط مساعد برای توسعه بیماری ، جوشها روی غلاف هم ظاهر خواهند شد.
در مراحل آخر رشد گیاه و یا در مواقعی که در شرایط برای عامل بیماری نامساعد باشد، آخرین مرحله از سیکل بیماری تحت نام مرحله تلیای قارچ ظاهر خواهند شد. جوشهای مرحله تلیا به رنگ قهوه ای تیره تا سیاه با سطحی صاف یا کمی برآمده می باشد که به تعداد فراوان روی غلاف و پهنک برگها ظاهر خواهد شد. این جوشها به وسیله بافت اپیدرمی برگ پوشیده می شوند.
چرخه زندگی زنگ قهوه ای :
زنگ قهوه ای یک زنگ ماکرو سیکلیک است و دارای 5 مرحلهتولید اسپور است.
مرحله نام اسپور وضعیت هسته در هر مرحله
اسپرموگونیوم اسپرماتی تک هسته ای = هاپلوئید
ایسیدیوم ایسیوسپور دو هسته ای ( دیکاریون)
یوریدیوم یوردیوسپور دو هسته ای = دیکاریوتیک
تلیوم تلیوسیبور ابتدا دو هسته ای ، بعد دیپلوئید
بازیدیوم بازیدسپور تک هسته ای = هاپلوئید
زنگ قهوه ای یک زنگ دو پایه است که مراحل یوردینیوم و تلیوم بر روی گندم و بقیه مراحل بر روی میزبان واسط انجام می گیرد.
اینوکلوم قارچ به صورت یوردینوسپور به صورت معلق در هوا از یک ناحیه به ناحیه دیگر می رود، یوردیوسپور در ابتدا پس از 30 ثانیه که از تماس آنها با سطح برگ گذشت در حضور آب آزاد و دمای 20- 15 جوانه زده و تولید جرم تیوپ (germ tube ) می کنند، جرم تیوپ در سطح برگ رشد کرده تا جائی که به بشره برسد و پس از آن تولید چنگک آلودگی می کند و به دنبال آن یخ رخنه و یک ویزیکول زیر اپیدمی تولید می شود که هیف های اولیه از آن رشد می کنند و هوستوریوم سلولهای مادری بر خلاف بافت مزوفیل گیاه رشد کرده و آلودگی مستقیم صورت می گیرد. توسعه هیفهای ثانویه باعث اضافه شدن مکینه های سلولهای مادری در کل مکینه ها می شود. در زمانی که بین میزبان رابطه سازگاری وجود نداشته باشد، هوستوریوم به صورت ناقص تشکیل می شوند و توسعه آنها به صورت کمی صورت می گیرد. چون این پا رازیت ها اجباری هستند زمانی که میزبان بمیرد مکینه قارچ از بین خواهد رفت.
از زمان جوانه زنی تا تولید اسپور بین 7 تا 10 روز شرایط اپتیمم و درجه حرارت ثابت طول می کشد. در صورت وجود درجه حرارت های پایین تر (C 15-10) یا تغییرات حرارت روزانه دوره بیشتری نیاز است. همچنین قارچ می تواند حیات خود را به صورت قطعه میسلیومی براثر درجه حرارت نزدیک به انجماد حدود یک ماه بیشترحفظ کند در درجه حرارت 20 به طور ماکزیم اسپورزایی از اولین بار آن حدود 4 روز طول می کشد و از هر یوردینیوم در هر روز 3000 اسپور تولید می شود. این فرایند می تواند بر روی گندم برای سه هفته یا بیشتر در صورت زنده ماندن برگهای آن طول بکشد. تلیوسپورها در سطح تحتانی برگ تحت شرایط و فصل نامناسب تشکیل شده و در برگ باقی می مانند که بافت های آلوده برگها می تواند توسط انسان ـ باد ـ حیوانات به مسافتهای زیادی برده شود، بازدید یوسپورها در تحت شرایط مرطوب شکل می گیرند و آزاد می شوند. همچنین بازیدیوسپورها شفاف و حساس به نور هستند و برای همین مسافتی که طی می کنند محدود است و تا ده ها متر می رسد. ایسیوسپورها از لحاظ توانایی منتقل شدن با باد بسیار شبیه یوردینیوسپورها هستند. (Roelf, A.P.,R. Psing 1992)
به طور کلی میان زنگ زرد و زنگ سیاه تفاوتهایی وجود دارد که لازم می بینیم در اینجا به لحاظ اهمیتی که در مورد اول دارند ذکر کنم ، این تفاوتها به شرح زیر می باشد :
زنگ زرد
زنگ قهوه ای
زنگ سیاه
ارتفاع از سطح دریا بیشتر
ارتفاع از سطح دریا کمتر
مخصوص مناطق پست
تک میزبانه
دو میزبانه (گونه های لاله کلاغی و تالیکتروم)
دو میزبانه (زرشک
میکروسیکلیک
جوشها بصورت دوکی در سطح
جوشها بصورت نواری در سطح
ماکروسیکلیک
زخمها و سورها روی ساقه
علاوه بر برگ گلومها هم آلوده می شوند
جوشها بصورت گرد در سطح فقط روی برگ و قسمتهای دیگر آلودخ
زخمها و سورها روی ساقه
St rip rust
قسمتهای دیگر آلوده نمی شود
Stem rust
Yellow rust
Black rust
Glume rust
Leat rust
دارای ژن مقاومت St
دارای ژن مقاومت yr
دارای ژن مقاومت Lr
کارهای آزمایشی در گلخانه:
روشهای جمع آوری اسپوره:
1- اسپور جمع کن ( Head) : خرطومهای هد را به جاروبرقی وصل کرده و اسپورها را از روی سطح برگ برداشته و به داخل نمکدانهای هد منتقل می کنیم.
2- اسکارپروفویل : اسکارپر را روی برگهای آلوده به زنگ می زنیم تا اسپور را روی فویل که زیر برگ قرار دارد می ریزد. البته لازم به ذکر است که تمام مراحل اسپورگیری زیر هود انجام گیرد زیرا باعث می شود اسپورها پخش نشود وبه علت جریان هوا اسپورهای قبلی روی سطح برگ نچسبد.
روش خشک کردن اسپور:
شرایطی که برای جوانه زنی اسپور رطوبت ودما می باشد. بنابراین برای جلوگیری از رشد اسپورها، ابتدا مقداری دانه های آبی سیلیکاژن (رطوبت گیر) را داخل ظرف دیسیکاتور گذاشته و پتری دیش محتوی اسپورها را درون آن به مدت 48 ساعت قرار می دهیم بعد اسپورها را داخل ویال می ریزیم و شماره ایزوله وتاریخ جمع آوری را روی آن یادداشت می کنیم.
روشهای نگهداری اسپور:
1- یخچال: در این حالت اسپورهای خشک شده را فقط به مدت 48 ساعت می توان نگهداری کرد.
2- دیپ فریزر: در دمای 80 درجه سانتی گراد یا C 80- اگر بخواهیم اسپورها را تا زیر 5 سال نگهداری کنیم.
3- ازت مایع : با دمای 196- برای نگهداری اسپورها به مدت بیشتر از 5 سال مناسب است. ازت مایع دارای چند باکس است که در آن چند طبقه است که در هر طبقه تعدادی ویال قرار دارد.
مراحل زنده کردن اسپورها :
برای تحریک اسپور ابتد اشوک حرارتی می دهیم به این صورت که در مدت 4 دقیقه در بشر محتوی بادمای 42 درجه سانتی گراد می گذاریم. مرحله بعد شوک رطوبتی، که ایزوله را داخل پتری ریخته وآن را داخل دسیکاتور که ته آن مقداری آب است به مدت 1 تا 5/1 ساعت نگه می داریم.
تلقیح مصنوعی :
برای اجرای عملیات تلقیح مصنوعی اسپورهای زنگ زرد و زنگ قهوه ای باید مراحل زیر را طی کنند:
گلدان آماده زمانی است که برگهای اول باز شده و برگ دوم در حال باز شدن است. برای این که از خوشه رفتن جلوگیری کنیم، به آن هورمون ضد رشد (مالیک هیدرازید) به مقدار 3 گرم در10 لیتر آب، پای هر گلدانی 80 سی سی از محلول اضافه می کنیم. لازم به ذکر است که هورمون مالیک هیدرازید فقط برای ارقام حساس بولانی به کار می رود. 24 ساعت بعد از هورمون دهی، سم سفیدک کش (اتیریمون 5/1 سی سی در 10 لیتر آب) در هر گلدان به میزان 80 سی سی می ریزیم تمام مراحل بالا غیر از هورمون ضد رشد برای ارقام استاندارد صدق می کند.
طرق مختلف تلقیح مصنوعی :
1- تلقیح مصنوعی با برگهای آلوده :
برگهای ارسال شده از شهرهای مختلف را داخل پتری دیش حاوی کاغذ صافی مرطوب گذاشته و پتری ها را در دمای 10 درجه سانتی گراد (یخچال) معمولاً بعد از 4 تا 5 ساعت یا 24 ساعت بعد اسپور برگها زنده می شود و اسپور جدید هم می زندکه برای تلقیح آماده می شود.
برگ آلوده به زنگ را روی برگها می مالیم. قبل و بعد از تلقیح گلدانها رابا کمک اسپری محتوی آب مقطر و روغن ( Tween 20یک قطره در یک لیتر آب) برای رسیدن به حد اشباع رطوبت مه پاشی می کنیم.( Tween 20 باعث پخش شدن بهتر اسپور و چسبندگی بیشترآنها به سطح برگ می گردد) بعد که موردنظر اسپور را روی اتیکت نوشته و در گلدان مورد نظر قرار می دهیم تا ایزولهگیاه تلقیح شده مشخص باشد و روی گلدانها درپوشهای استوانهای سوراخدار (به این دلیل سوراخدار است که جریان هوا در آن ایجاد شود) مرطوب گذاشته تا از مخلوط شدن ایزوله های مختلف مانع شود. از شرایط مطلوب برای جوانه زنی اسپور، دمای پایین، رطوبت و تاریکی می باشد. بنابراین سینی گلدانهای تلقیح شده توسط ایزوله ها را داخل اتاق ( Cold room ) که دمای آن 10 درجه سانتی گراد و رطوبت80 – 70% می بریم بعد از 48 ساعت گلدانها را در گلخانه ای با دمای 23 درجه سانتی گراد قرار می دهیم.
2- روش استفاده از قلم مو :
در این روش از مخلوط اسپور و پودر تالک به نسبت 4:1 استفاده شد و قلم موی ظریف و خشک با اسپور زنگ و پود تالک آغشته شده، سپس روی برگ گیاهچه های موردنظر که از قبل برای مایه زنی آماده شد بود کشیده شد و در این روش قلم بطور یکنواخت وبه آهستگی روی برگ مالیده می شود. تا تراکم اسپور در سطح برگها به طور یکنواخت باشد. برای اطمینان کار می توان قبل از مایه زنی سطح برگها را لای 2 انگشت گرفته و موم روی برگ را تمیز نموده سپس مایه زنی را انجام داد پس از انجام مایه زنی، سطح برگ گیاهچه های را مه پاشی نموده و دردرون محفظه های پلی اتیلنی قرار دادیم.
3- تلقیح با گوش پاک کن :
برای اسپورهایی که کم هستند را مستقیماً با گوش پاک کن مرطوب شده آغشته به اسپور را روی سطح داخلی برگ می زنیم.
4- تلقیح مصنوعی با پمپ دستی :
برای تلقیح یکنواخت برای ارقامی که ارزیابی می شود با این روش تلقیح به صورت یکنواخت انجام می شود.
5- تلقیح با دستگاه داستر :
این تلقیح در مزرعه اجرا می شود و در گلخانه صورت نمی گیرد. زیرا باعث وسعت آلودگی می شود.
موارد 2و3 و 4 و 5 هم مانند مورد 1 قبل و بعد از تلقیح تا حد اشباع مرطوب می کنیم و سرپوشهای پلاستیکی مرطوب را روی آنها می گذاریم. تمام مراحل بالا روی برگهای بولانی برای اسپورگیری اجرا می شود و برای تشخیص مقاومت گیاهچه ای ارقام استاندارد هم از مراحل بالا استفاده می شود.
تک اسپور کردن زنگ قهوه ای تلقیح گلدانهای بولانی برای خالص سازی :
برای تعیین نژاد نمونه ها نیاز به تک اسپور کردن است چون گلدانهای آلوده شده بعد از ظهور علائم مجموعه هایی از استرین های متفاوت قارچ را دارا می با شند. برای خالص سازی ایزوله از گلدانهایی که تلقیح شده بودند تک اسپور گفته می شود و هرتک اسپور بر روی یک گلدان سالم مجزا منتقل می شود.
روش تک اسپور کردن :
ابتدا محیط کار را با الکل استریل کرده و اسپور را از یک ایزوله خاص گرفته از آنجایی که این اوردیوسپورها دارای فنوتیپ مختلف هستند با این روش ماژنوتیپ های مختلف را خالص سازی می کنیم. برای این کار با یک تیغ کاکتوس (به علت جذب شدن اسپور به سمت تیغ از این وسیله استفاده می کنیم.) یک اسپور را زیر بینوکولر با بزرگ نمایی 50 برمی داریم و برگ بوته گندم رقم حساس را در مرحله ای که برگ اول رشد کرده و برگ دوم تازه در غلاف است زیر بینوکولر قرارمی دهیم و دستی روی برگ می کشیم تا کرکهای سطح برگ پاک شود بعد اسپورهای جدا شده را در شیاری روی برگ قرار می دهیم بقیه مراحل شبیه تلقیح مصنوعی انجام می گیرد.
ارزیابی مقاومت ارقام استاندارد در برابر زنگ قهوه ای :
آزمایش گلخانه ای در مرحله گیاهچه ای :
برای انجام تلقیح درمرحله گیاهچه ای، مراحل اسپورگیری و تک جوش کردن اسپورها در مناطق مورد مطالعه و به منظور تکثیر عامل بیماری آنها رابر روی رقم حساس بولانی تلقیح می شود .
ارقام استاندارد با ژنوتیپ تعیین شده را با تعداد مشخص در پتریهای محتوی کاغذ صافی مرطوب استریل شده قرار داده و به مدت 24 ساعت در تاریک خانه و یک روز در مقابل نور برای ریشه زدن می گذاریم .بعد آنها را در گلدانهای پلاستیکی کوچک می کاریم. گیاهچه رادر مرحله برگ اول با مخلوط اوردیوسپور و پودر تالک به نسبت 1 به 4 تلقیح و با محلول یک قطره Tween20 در یک لیتر آب مه پاشی شده وسپس بر روی گلدانهابه مدت 24 ساعت در شرایط تاریکی ، دمای C 0 20 و رطوبت 70% و دوره نوری 16 ساعت روشنایی طبیعی ومصنوعی باشدت حدود 13000 لوکس و8 ساعت تاریکی منتقل می شوند . یادداشت برداری از واکنش گیاهچه هابه صورت تیپ آلودگی 10 الی 12 روز پس از مایه زنی انجام می دهیم و بر اساس مقیاس 4-5 سینگ ( به نقل از 1992 و Roelfs et al) ) به صورت زیر انجام شده و ژنوتیپ های مصون تا حساس تعیین می گردند .
عکس العمل میزبان
تیپ آلودگی
علائم
مصون
0
بدون هیچ گونه علائم و جوش
تقریبا مصون
;
ظهور لکه های فوق حساسیت
(Fleck) بصورت نکروز یا کلروز بدون اسپور
بسیار مقاوم
1
جوشهای کوچک بوسیله لکه های کلروز احاطه شده اند.
نسبتا مقاوم
2
جوشهای کوچک تا متوسط که بوسیله حلقه های کلروز یا نکروز احاطه شده اند.
نسبتا حساس
3
جوش دراندازه متوسط که ممکن است با کلروز همراه باشد.
حساس
4
جوشهای بزرگ بدون کلروز و نکروز
نمونه ای از یادداشت برداری از ارقام استاندارد در مرحله گیاهچه آلوده به زنگ قهوه ای سال 82 که توسط آقای دکتر افشاری اجرا شده در صفحه بعد ثبت شده است .
ارقام استانداری برای شناسایی فاکتور بیماریزایی و تغییرات احتمالی سالیانه عامل بیماریزایی ومقاومت ارقام نسبت به زنگ قهوه ای گندم در مناطق مختلف مورد آزمایش قرار می گیرد. در این گزارش توسط 4 ایزوله مختلف (تفاوت آنها به دلیل آب و هوای مختلف و جهش ژنی) تلقیح شده است .
آزمایش مزرعه ای در مرحله گیاه کامل :
تعداد رقم مورد نظر در شرایط مزرعه بر روی یک پشته بصورت دو خط 5/1 متری به فاصله 30 سانتی متری از هم حدود 10 رقم کشت می دهیم. جهت اطمینان از تاثیر اسپور پاشی در بین هر 10 رقم و لاین مورد آزمایش یک ردیف شاهد حساس کشت می گردد.
با در نظرگرفتن حجم اوردیوسپور ذخیره موجود و وقوع شرایط مساعد برای پیشرفت بیماری در هر منطقه، اقدام به آلودگی مصنوعی بصورت مخلوط اوردیوسپور و پودر تالک به نسبت 1 به 4 در زمان ها و به دفعات مناسب شده و جهت تامین رطوبت نسبی به بالا در خزانه از سیستم آبیاری افشانه ( Mist Irrigation ) استفاده می گردد. جهت یادداشت برداری از واکنش ارقام و لاین ها با ظهور علائم در مرحله برگ پرچم به دو صورت:
1ـ شدت آلودگی با تعیین درصد پوشش آلوده سطح برگ (0-100 ) بر اساس روش اصلاح شده کوب Modofied cobb scale (Peterson et al.,1948 ) و
2ـ تیپ آلودگی بر اساس روش رولفر و همکاران ( Roelfs et al.1992. )
بصورت زیر انجام شد:
O ـ بدون جوش های اوردیا یا سایر نشانه های ماکروسکوپیک از آلودگی
; ـ بدون جوش های اوردیا، با لکه های رنگ پریده و(Flecks) نکروتیک یا کلروتیک فوق حساسیت.
:1 -R جوش های اوردیای کوچک که بوسیله لکه های نکروتیک احاطه شده اند .
:2 MR ـ جوش های اوردیای کوچک تا متوسط که اغلب بوسیله لکه های کلروتیک یانکروتیک احاطه شده اند، وجود نواحی سبز رنگ که ممکن است بوسیله حاشیه های کلروتیک یا نکروتیک احاطه شوند.
-MS:3 جوش های اوردیا در اندازه متوسط ممکن است به لکه های کلروتیک ختم می شوند.
-S:4 جوش های اوردیای بزرگ بودن کلروز
-X پراکنش تصادفی جوشهای اوردیا در اندازه های متفاوت بر روی یک برگ .
-Y پراکنش منظم جوشهای اوردیا در اندازه های متفاوت به همراه جوشهای بزرگتر در نوک برگ
-Z پراکنش منظم جوشهای اوردیا در اندازه های متفاوت به همراه جوشهای بزرگتر در قاعده برگ .
بیماری زنگ زرد گندم :
سه نوع مختلف از زنگها در گندم ایجاد آلودگی می نمایند که عبارتند از: زنگ ساقه یازنگ سیاه، زنگ برگ یازنگ قهوه ای و زنگ نواری Stripe rust یا زنگ گلوم Glume rust یا زنگ زرد. این بیماریها از آن جهت به زنگ معروفند که سبب بروز جوشهای خشک Sori = pustules و پودری بشکل نقاط یا نوارهای زرد تا قرمز یا سیاه در گیاه می شوند که اپیدرم را پاره کرده وظاهر می شوند .
تاریخچه بیماری زنگ زرد :
وجود شرایط آب و هوایی مناسب موجب انتشار زنگ نواری در مناطق مختلف می شود. این زنگ به استثنای عربستان سعودی از همه کشورها گزارش گردیده است. زنگ زرد برای اولین بار به سال 1915 در آمریکای شمالی و به سال 1929 در آمریکای جنوبی به صورت اپیدمی در آمد. در انگلستان به دنبال بروز اپیدمی زنگ زرد در سال 1966 کمیته ((بررسی بیماریزایی پا توژنها )) Pathogens Virulence Survey تشکیل و تحقیقات گسترده ای روی آن به انجام رسید. بیماری زنگ زرد چنانچه بصورت اپیدمی درآید می تواند خسارت هنگفتی رابه محصول وارد آورد ، به عنوان مثال در سال 1974 کل محصول گندم کشور سوئد به سبب ابتلا به این بیماری نابود گردید. در ایران برای اولین با ماگنوس Magnus در سال 1899 به نمونه هایی از زنگ زرد روی گندم اشاره کرده است. بامدادیان ضمن بررسی وضعیت زنگهای غلات در نقاط مختلف کشور آلودگی به زنگ زرد رابیش از دو زنگ دیگر و خسارت آن را در مزارع آبی بیشتر از مزارع دیم مشاهده کرد.
علائم بیماری :
علائم بیماری زنگ زرد بصورت جوشهای اوردیا Uredia به زنگ زرد، عمدتاً روی برگها و خوشه ها ظاهر شده و اجتماع آنها اغلب نوارهای برجسته ای راتشکیل می دهند. در خوشه ها، اوردیا بطور طبیعی روی سطح داخلی گلوم تشکیل شده و گاهی دانه نیز آلوده می شود. جوشهای تلیا Telia غالباً روی غلاف و بصورت زیر اپیدرمی باقی می مانند. در صورت شدت آلودگی غلاف، گلوم، گلومل و ریشکها نیز آلوده شده و تلقیح گل انجام نمی گیرد . خسارت ناشی از این بیماری در نهایت به علت کاهش تعداد دانه در خوشه، وزن دانه و همچنین کاهش کیفیت دانه می باشد. برخلاف زنگ سیاه، اپیدرم اندامهای مورد حمله در بیماری زنگ زرد، کمتر پاره می شود. اسپورزایی در سطح زیرین برگ کمتر از سطح رویی انجام می شود.
عامل بیماری :
عامل بیماری زنگ زرد قارچی است از شاخه بازیدیومیکوتا Basidiomycota ، رده تلیومیست Teliomycetes ، راسته اوردینالUredinales ، تیره پوکسینیا سه Pucciniaceae ، جنس و گونه Puccinia striiformis west .
چرخه زندگی :
تا کنون برای زنگ زرد هیچ میزبان واسطی شناخته نشده است. این پاتوژن در زندگی خود تنها سه نوع اسپور تولید می نماید که عباتند از: اوردیوسپور، تلیوسپور و بازیدیوسپور.
اوردیوسپورها و تلیوسپورهای زنگ زرد و قهوه ای بسیار شبیه بهم بوده و براحتی از اسپورهای زنگ سیاه قابل تشخیص می باشند. بیماری زنگ زرد از میسلیومهای زمستان گذران در بافت برگها و بخصوص از اوردیوسپورهای زنده ای منشاء می گیرد که در منطقه موجودند یا توسط باد از روی میزبانهای دور دست منتقل شده اند. گندمهای کشت شده در مناطق پست می توانند توسط اوردیوسپورهای حاصل از میزبانهای واقع در ارتفاعات آلوده شوند. آلودگی ممکن است در پاییز و زمستان نیز اتفاق افتد، زیرا میسلیومها می توانند تا دمای 5ـ درجه سانتی گراد را تحمل نمایند. برای عامل این بیماری مراحل جنسی Sexual Stages شناخته نشده است.
تنها دارای مراحل اوردیا و تلیا می باشد، لذا از نظر چرخه زندگی یک زنگ ناقص محسوب می گردد. چرخه زندگی زنگ زرد، چرخه های مکرر مرحله غیر جنسی اوردیا را شامل می شود. روی گیاهان مقاوم، مناطق وسیعی از بافتهای کلروتیک یا نکروتیک بوجود می آید. زنگ زرد می تواند دوره های تنش سرمای زمستان و گرمای تابستان را به صورت میسلیوم در بافت گندمهای زنده تحمل نماید. اما در صورت از بین رفتن بافتهای مزبور، پاتوژن قادر به زنده ماندن نخواهد بود لذا یک پارازیت اجباری است.
تلیوسپورها و بازیدیوسپورها در این بیماری اثر چندانی ندارند و تنها اوردیوسپورا نقش اساسی را در ایجاد بیماری و آلودگیهای بهاره وهمچنین انتقال بیماری از سالی به سال دیگر ایفا می کنند .
اپیدمیولوژی بیماری زنگ زرد :
اپیدمی زنگ هنگامی ظاهر می شود که قارچ عامل بیماری و گندم سازگار با آن در مناطق وسیعی با هم موجود باشند. در صورتی که چنین حالتی با آب آزاد و دمای مناسب همراه گردد، آلودگی در عرض 8-6 ساعت کامل شده و اوردیوسپورهای ثانویه در مدت 10-7 روز تولید می شوند . از آنجا که تولید اوردیوسپورها به فراوانی انجام گرفته در هر نسل بیش از 10000 برابر و در مسافتهای طولانی نیز توسط باد منتشر می شوند، لذا یک نژاد غیر معمول می تواند در عرض چند هفته در منطقه به حالت غالب درآید. هر چند قابلیت زنده ماندن اوردیانسبت به تلیا کمتر است ، اما در آب و هوای ملایم می تواند روی میزبانها در طول سال زنده بماند. اوردیوسپورهای زنگ زرد نسبت به دو زنگ دیگر قدرت آلوده کنندگی خود را در دماهای پایینتر حفظ می نمایند .
اوردیوسپورها عمر نسبتا طولانی داشته و می توانند در مزارع به دور از گیاهان میزبان چندین هفته زنده بمانند چنانچه محتوای رطوبت اوردیوسپورها تا 30% – 20 پایین آورده شود، می توانند یخ زدگی را تحمل نمایند اما در محتوای رطوبتی بیش از 50% قابلیت زنده ماندن آنها بسرعت کاهش می یابد. اوردیوسپور زنگهای گندم با توجه به دمای محیط و نوع زنگ پس از تماس با آب آزاد در عرض 3-1 ساعت جوانه زنی خود را آغاز می کند.
تلیوسپورهای زنگ زرد به تلیوسپورهای زنگ قهوه ای شباهت داشته، اما بدون گذراندن دوره سرمانیز قادر به جوانه زدن می باشند. این زنگ به ارتفاعات زیاد و اقلیمهای سرد محدود بوده و در بسیاری از نواحی که زنگهای قهوه ای و سیاه وجود دارند، پایدار نمی باشد. اوردیوسپورها در دماهای بالاتر از 15 درجه سانتی گراد بسرعت قدرت زنده ماندن خود را از دست می دهند. این اسپورها بخوبی در 15-3 درجه و بطور محدود تادماهای 0 و 21 درجه سانتی گراد جوانه می زنند پیشرفت بیماری در دمای 15-10 درجه با باران یا شبنم متناوب سریعتر است. در دمای شبانه بیش از 18 درجه، تیپ آلودگی بطور طبیعی کاهش یافته و ممکن است مانند واکنشهای مقاومت شود. در بیماری زنگ زرد دمای مناسب برای جوانه زدن اوردیوسپورها 13-9 ، ایجاد لوله تندش 15-10 ، نفوذ به میزبان 13-8 ، رشد میسلیوم و همچنین اسپورزایی 15-12 درجه سانتی گراد می باشد. مراحل جوانه زنی تا نفوذ این قارچ در نور کم سپری شده اما وجود آب آزاد در این مراحل ضروری است، بر عکس رشد و اسپورزایی پاتوژن در حضور نور شدید انجام گرفته ولی نیازی به آب آزاد نمی باشد. عامل این زنگ برخلاف دو زنگ دیگر گندم اپرسوریوم Appressorium تشکیل نمی دهد .
P. Striiformis در بین سه عامل مولد زنگ گندم دارای کمترین نیاز حرارتی است . برای آلودگی به زنگ زرد دماهای کمینه، بهینه و بیشینه بترتیب عبارتند از: 0،11،23 درجه سانتی گراد. این قارچ می تواند در روی گندمهای پاییزه بطور فعال زمستان گذرانی نماید.
دوره نهان Latent Period بسیاری (فاصله زمانی، معمولابر حسب روز، از جوانه زدن اسپور تا هنگامی که 50% جوشهای اوردیا تولید اسپور نمایند) برای زنگ زرد می تواندتا 118 روز در زمستان و 150 روز در زیر پوشش برف بالغ گردد. اوردیوسپورهای زنگ زرد به علت حساسیت به نور ماورای بنفش احتمالا نمی توانند تا مسافتهای مورد بحث در زنگهای قهوه ای وسیاه به حالت زنده انتشار یابند. مدیسون و منرز گزارش کردند که اوردیوسپورهای زنگ زرد نسبت به نور ماورای بنفش سه برابر حساستر از زنگ سیاه می باشند. با این وجود طبق گزارش زادوکس زنگ زرد می تواند با حفظ قدرت زنده ماندن خود، توسط باد بیش از 800 کیلومتر منتشر می شود. همچنین انتقال زنگ زرد در فاصله 2000 کیلومتری از استرالیا تا نیوزلند احتمالا با انتقال اوردیوسپورها توسط باد صورت می گیرد.
ارزیابی مقاومت ارقام استاندارددر زنگ زرد گندم :
آزمایش گلخانه ای در مرحله گیاهچه :
ابتدا مراحل اسپورگیری و تک اسپور کردن برای خالص سازی ایزوله های مورد نظر به منظور مایه زنی ارقام استاندارد اجرا می کنیم. برای ارزیابی مقاومت گیاهچه ای، بذرهای هر کدام از ارقام ولاینهای آزمایشی در گلدانهای محتوی خاک معمولی کاشته شده( 6-4 بذر در هر گلدان به قطر 5 سانتی متر) و پس از مدت ده روز که برگ اول گیاهچه ها بطور کامل ظاهر شده بود ضمن مرطوب کردن برگها بوسیله آب همراه با Tween20 (یک قطره Tween20 در یک لیتر آب)، گیاهچه ها به کمک یک اسپری دستی کوچک با اسپورهای قارچ (یک قسمت اسپور زنگ زرد و چهار قسمت پودر تالک) مایه زنی شدند. مجدداً روی گیاهچه ها مه پاشی شده و بعد از گذاشتن درپوشهای پلاستیکی مرطوب روی آنها، به مدت 48 ساعت در اتاق سردC 0 10 در تاریکی قرار داده شدند، سپس گیاهچه ها به داخل گلخانه هایی با دمایC 0 15 و با 16 ساعت نور ( 15-10 هزار لوکس ) در شبانه روز منتقل شدند. 17-15 روز پس از مایه زنی یادداشت برداری از واکنش ارقام آزمایشی با استفاده ازروش مک نیل و همکارانMC.neal et al 1971) ) انجام گردید. در این مقیاس تیپهای آلودگی 0 تا 9 به شرح زیر مورد استقاده قرار می گیرند.
واکنش میزبان
تیپ آلودگی
علائم میزبان
ایمن (Immune)
0
هیچگونه آلودگی قابل رویت نیست
خیلی مقاوم
(Very rissitant)
1
فلکهای (flecks) نکروتیک / *کلروتیک ، بدون اسپورزایی
مقاوم (Ressitant)
2
فلکهای (stripes) نکروتیک / کلروتیک ‚ بدون اسپورزایی
نیمه مقاوم
(Moderately resistant)
3
اسپورزایی جزئی ، نوارهای نکروتیک / کلروتیک
متوسط سبک
(Light moderate)
4
اسپورزایی کم (light) ، نوارهای نکروتیک / کلروتیک
متوسط(Moderate)
5
اسپورزایی بینابین (intermediate) ، نوارهای نکروتیک / کلروتیک
متوسط سنگین
(High moderate)
6
اسپورزایی متوسط(Moderate) ، وارهای نکروتیک / کلروتیک
نیمه حساس (Moderatelysvsceptible)
7
اسپورزایی فراوان، نوارهای نکروتیک / کلروتیک
حساس (Svsceptible)
8
اسپورزایی فراوان ، با کلروز
خیلی حساس
(very svsceptible)
9
اسپورزایی فراوان ، بدون کلروز
آزمایش مزرعه ای در مرحله گیاه کامل :
به دلیل بررسی مقاوت ژنوتیپهای خزانه های بین المللی گندم (دریافتی از ایکاردا) نسبت به بیماری زنگ زرد در سال زراعی در شرایط آلودگی مصنوعی مزرعه و زیر آبیاری میست در مناطق مختلف کشور اجرا گردید .
برای انجام این آزمایش، در فصل کاشت هر کدام از ارقام و لاینهای آزمایشی روی یک پشته در خط یک متری کاشته شده، به فاصله هر10 رقم و نیز در ابتدا و انتهای آزمایش روی دو خط یک متری رقم حساس بولانی کاشته شد. عملیات تلقیح مصنوعی خزانه ها از اوایل ساقه دهی به مدت حدود دو ماه تقریبا هر دو هفته یک بار با مخلوط اسپورهای زنگ زرد و پودر تالک به کمک گردپاش پشتی اتمایز انجام گردید .
اسپور پاشی معمولا در مواقع غروب یا شب انجام شده و در طول روز آبیاری میست انجام می شد (5-4 بار در طول روز و هر بار به مدت حدود 15 دقیقه). یادداشت برداری از بیماری در مرحله ظهور برگ پرچم و حتی الامکان پس از رسیدن میزان بیماری رقم حساس (بولانی) به حدنهایی از طریق تعیین درصد پوشش آلوده سطح برگ (0-100) بر اساس روش اصلاح شده کاب (The modified cobb scale ) انجام گردید. همچنین از واکنش گیاه به آلودگی (تیپ آلودگی) بر اساس روش رولفر و همکاران یادداشت برداری به عمل آمد.
کنترل زنگ ها :
قبل از اقدام به هر گونه کنترل بیماریهای گیاهی به خصوص در مورد اقدامات زراعی یا شیمیایی، آگاهی از اپیدمیولوژی بیماری امری ضروری است. بی تردید در مورد زنگهای غلات مانند اکثر بیماریهای گیاهی، مبارزه تلفیقی با تکیه بر مبارزه شیمیایی، استفاده از ارقام مقاوم و بعضاً عملیات زراعی سودمندترین روش کنترل است. بعلت ماهیت هوازی (Airborne ) زنگهای غلات، اقدامات قرنطینه ای تنها نقش ناچیزی در تاخیر ظهور و ورود بیماری داشته و از ورود بیماری جلوگیری بعمل نمی آورد. با این وجود به دلیل اختلافات فاحش در توانایی ایجاد بیماری (Virulence)، درتهاجمی (Aggressiveness) نژادها و قدرت سازگاری در بین جدایه های (Isolate) مختلف، بایستی تا حد امکان از انتقال اوردیوسپورهای زنگ از مناطقی که بیماری همه گیر شده (Epidemic) به نقاط دیگر جلوگیری کرد. (Roelfs et al ,1992)
روشهای کنترل زنگهای غلات عبارتند از :
1- روش های زراعی 2- کنترل شیمیایی 3- مقاومت ژنتیکی
روش های زراعی :
عملیات زراعی برای کنترل زنگها بر اساس شکستن چرخه زندگی عامل بیماری است . این عملیات خصوصا در مراحل زمستان گذرانی و تابستان گذرانی اعمال می گردند. در بعضی مناطق گندمهای زمستانه در مراحل اولیه رشدی توسط اسپورهای قارچ آلوده می گردند که در چنین مواردی به تاخیر انداختن کاشت، ممکن است از آلودگیهای اولیه جلوگیری نماید. (Knott ,1989) استفاده از ارقام زودرس جهت کنترل زنگ سیاه در استرالیا موثر بوده است. (Mcintosh ,1976)
زادوکس و بوومن(Zadoks & Bouwman,1985) بر اهمیت پوشش سبز گیاهی به عنوان پلی در انتقال بیماری از یک محصول به محصول بعدی تاکید دارند. این پل سبز(Green bridge) می تواند بین محصول زود کاشت و دیر کاشت برقرار گردد. از بین بردن چنین پلی با شخم زدن یا علف کشها، یکی از اقدامات موثر در کنترل اپیدمی هایی است که از مایه تلقیح (Inoclum) داخلی منشاء می گیرند. از بین بردن بوته های گندم سبز شده بعد از برداشت Volurteer plants ، چندین بار در طول فصل زراعی و یا مبارزه با سایر گندمیان و گونه های حساس می تواند در کنترل زنگ موثر باشد.
کنترل شیمیایی :
این روش درجاهائیکه قیمت گندم مورد حمایت می باشد و در اروپا که میزان عملکرد گندم بالاست (7-6 تن در هکتار ).(stubbs & de Bruin,1970, Buchenauer ,1982)
هم چنین برای کنترل اپیدمی زنگ قهوه ای در سال 1977 در مناطقی از شمال غربی مکزیک این روش بکار برده شده است (Dubin & Torres,1981) در صورت اقتصادی بودن می توان از قارچ کشها به صورت سمپاشی اندامهای هوائی برای کنترل زنگ استفاده نمود بدین منظور در برخی مناطق قارچ کشهای سیستمیک به کار برده می شود. ضدعفونی بذر توسط بعضی قارچ کشهای سیستمیک برای کنترل زنگ در گیاهچه با موفقیت همراه بوده است. ( Wiese,1991)
مطالعه و بررسی بر روی کنترل شیمیایی زنگها از دهه های گذشته شروع شده اما به دلیل گران بودن سموم آن زمان، استفاده از این روش مقرون به صرفه نبوده است (Dickson,1959). بعداً سموم شیمیایی آلی و نیز مخلوط معدنی و دی کارباماتها ساخته شد که تاثیر مطلوبی را دارا بودند( Rowell,1968). هم اکنون سمومی چون سمومی چون تریادیمفون Triadimefon ( Bayleton) و فن بوکنا زول Fenbucna zol (Indar) در کنترل زنگها استفاده می شود. (Rowell,1972). در این مطالعات انجام شده بر روی مصرف سموم شیمیایی در کنترل بیماری زنگ زرد نشان می دهد که مصرف قارچکش تریادیمفون (Bayeton) به نسبت 2 گرم ماده موثر در هر کیلوگرم بذر به روش ضد عفونی بذر ، اثر معنی دار در کنترل بیماری در مراحل رشد اولیه رشد داشته است. ( ترابی و افشاری ، 1374 )
امروزه با وجود سموم شیمیایی سیستمیک بسیار موثر که حتی از نظر آلودگی محیط زیست خطر چندانی نداشته و تاثیر قاطع و اقتصادی در کنترل زنگها دارند. می توان اقدام به مبارزه شیمیایی نمود لیکن استفاده از این مواد اصولاً محدود به کشورهای اروپائی شده است. در بعضی کشورها قارچ کشها وارداتی بوده و ممکن است در دسترس نبوده و یا کشاورزان توانائی خرید و واردات استفاده از آن را نداشته باشند. از سوی دیگر خطرات بالقوه سموم ازنظر باقیمانده آنها در موادغذایی، آلوده سازی ذخایر آب و صدماتشان برای انسان مصرف آنها را محدود نموده است. به علاوه در برخی موارد پاتوژنها در برابر قارچ کشها مقاوم می شوند. بنا به دلایل فوق برای کنترل زنگها روشهای دیگری توصیه می شوند. (Knott, 1989)
مقاومت ژنتیکی :
مهمترین روش کنترل زنگهای غلات استفاده از ارقام زراعی مقاوم گندم (Wiese , 1991 )در مواقعی اساسی ترین روش کنترل زنگهای غلات استفاده از ارقام مقاوم است. (Johnson,1981) لذا استفاده از مقاومت ژنتیکی بی خطرترین و بهترین راه اقتصادی و حفظ محیط زیستی کنترل بیماری است.(Ma&Singh ,1981) تعدادی از ارقام مانند wilhelmine ،cappelle- desprez ،Manella ،Juliana ،Carstens برای چندین سال مقاومت خود به زنگ زرد را حفظ کرده اند . (Stubbs,1985)
اغلب ارقام مقاومت خود را به مدت 5 سال یا بیشتر حفظ کرده اند و در اغلب موارد، عدم موفقیت در استفاده از این روش ناشی از اطلاعات ناقص از فاکتورهای بیماریزائی موجود در جمعیت پاتوژن می باشد در برخی مواردنیز جهش ها (Mutation) و نو ترکیبی ها ( Recombination) در عامل بیماری، موجب حساسیت میزبان می شود (Roelfset al .,1992) . وراثت پذیری مقاومت به زنگ از 95 سال پیش (Bifen 1905) شناخته شده است و محققین برای تولید ارقام مقاوم از آن استفاده گسترده تری کرده اند. اساس مقاومت می تواند وسیع یا محدود باشد، اگر مقاومت بر اساس یک ژن منفرد میزبان باشد ممکن است بزودی با تغییرات بیماریزائی پاتوژن بی حاصل شود. مقاومت چند ژنیMulti genic resistance (که بوسیله ترکیب هائی از ژنهای خاصی کنترل می شود) می تواند سالها پایدار بماند. یک شکل موفق مقاومت که چند ژنی است مقاومت تدریجی Slow rusting توصیف شده است. (wiese,1991)
دستگاههای موجود در آزمایشگاه و کاربرد آنها
1ـ ژرمیناتور :
کار عمده این دستگاه رشد میکرو ارگانیسمهای موجود در محیط کشت است و مزیت آن این است که می توان مقادیر دلخواه رطوبت، درجه حرارت و نور را در دوسیکل زمانی مختلف بصورت برنامه ای به دستگاه ارائه داد.
2ـ انکوباتور :
برای نگهداری قارچهای کشت داده شده در مدت دلخواه به کار می رود که فاقد نور و تهویه است.
3ـ آون :
عمل ضد عفونی واستریل خشک را انجام می دهد و عموما برای استریل شیشه آدوت و موادی که در مجاورت حرارت خشک صدمه می بینند بکار می رود. دمای استریلC0 18 بمدت 2-5/1 ساعت و C 0 110 برای 24 ساعت تنظیم شده است.
4ـ هود :
اتاقکی است با شرایط استریل که عمل کشت دادن انواع قارچها و نیز ریختن محیط کشت در داخل پتری و اسپورگیری و تلقیح و نیز سایر اعمالی که باید در محیط استریل انجام شود نیز در این اتاقک انجام می شود. استفاده از لامپ u.v در این دستگاه و نیز تمیز کردن زیر هود با الکل به استریل کردن آن کمک می کند.
5ـ فتو میکروسکوپ :
همان میکروسکوپ است با این تفاوت که از نمونه میکروسکوپی موجود می توان عکس تهیه کرد.
6ـ اتوکلاو :
کار این دستگاه استریل و ضد عفونی محیطهای کشت و مایعات و منهدم کردن محیط کشتهایی است که قابل استفاده نیست. کار این دستگاه براساس دما و فشار می باشد که دمای مناسب 121 0 C و فشار 15 اینچ/ متر مربع است. مدت زمان لازم برای استریل محیطهای کشت 30 دقیقه است که با توجه به میزان آن فرق می کند.
7ـ شیکر :
این دستگاه حرکت دورانی دارد که به رشد قارچ کمک می کند که علاوه بر آن عمل هواگیری انجام می شود.
8ـ ترازوی الکتریکی :
عمل توزین دقیق مواد آزمایشگاهی رابر عهده دارد که دقت آن تا 001/0 گرم می باشد.
9ـ Hot plate :
دارای خاصیت مغناطیسی و گرما دهی می باشد که میزان حرارت و سرعت حرکت مگنت قابل تنظیم است.
10ـ میز نوری N.U.V :
کار آن ایجاد شرایط نوری برای قارچهای کشت داده شده است که باعث اسپورزایی قارچهایی چون فوزاریوم و غیره می شود. مدت استفاده از آن در روز حدود 8 ساعت می باشد.
محیط های کشت :
کشت قارچ: برای اینکه بتوانیم بر روی قارچهای عامل بیماری مطالعاتی داشته باشیم می توانیم بعضی از آنها را در محیط های مصنوعی کشت دهیم. برای این منظور محیط های کشت مختلفی وجود دارد که در ذیل روش تهیه چند محیط کشت به اختصار توضیح داده می شود.
محیط :(Potato Dextrose Agar) PDA
محیط PDA یکی از محیط های غنی برای کشت قارچهای مختلف می باشد. برای تهیه این محیط ابتدا مقدار gr 39 ،PDA تجارتی را وزن کرده و در یک لیتر آب مقطر می ریزیم. سپس برای اینکه محلولمان کاملا زلال شود آن را بر روی هیتر گرم می کنیم. برای اینکه از ته گرفتن محلول جلوگیری کنیم و همچنین PDA بطور کامل در آ ب حل شود مگنتی را نیز درون ارلن محتوی محلول می اندازیم تا با چرخش مگنت درون محلول از ته گرفتن آن جلوگیری کند.
محیط(Potato Dextrose Yeast Extract Agar) PY :
این محیط نیز یکی دیگر از محیط های کشت قارچ می باشد که البته بصورت جامد می باشد. برای تهیه این محیط مقدار gr 39 PDA تجارتی و همچنین مقدار gr 2 مخمر راوزن کرده، درون ارلن یک لیتری ریخته و به آن یک لیتر آب مقطر اضافه می کنیم. سپس محلول فوق را بر روی هیتر قرار داده تا محلول کاملا زلال شود.
استریل کردن :
در آزمایشگاه پاتولوژی برای اینکه بتوانیم از آزمایشات نتیجه خوبی بگیریم باید تمام وسائلی را که با آنها کار می کنیم استریل باشد. برای استریل وسائل مورد نیاز از استریل خشک و برای استریل محیط های کشت نیز از استریل بخار استفاده می کنیم.
استریل خشک :
برای استریل خشک از وسیله ای بنام آون استفاده می کنیم. بدین منظور وسایلی مانند پتری، ارلن، پیپت، کاغذهای صافی و وسائلی از این نظیر را درون آون قرارداده و دمای آن را روی C 0 110 تنظیم می کنیم. پس از 24 ساعت وسائل مورد نظر استریل شده اند. اگر وقت محدود باشد می توانیم دمای آون را روی C 0 180 قرار دهیم. که در این صورت پس از 2 ساعت وسایل مورد نیاز استریل شده اند.
استریل بخار :
برای استریل بخار از وسیله ای بنام اتوکلاو استفاده می کنیم. این دستگاه به مانند قابلمه ای می باشد که درون آن المنتی وجود دارد. بر روی این المنت آب ریخته وسپس محیط های کشتی را که در درون ظرف دیگر گذاشته ایم درون این قابلمه قرار می دهیم و سپس دراتوکلاو را می بندیم و آن را روشن می کنیم.
بر روی اتوکلاو درجه ای وجود دارد که فشار درون اتوکلاو را نشان می دهد. همچنین سوپاپی نیز بر روی اتوکلاو قرار دارد. هنگامیکه دستگاه را روشن کردیم و پس از مدتی بخار از درون سوپاپ خارج شد سوپاپ را می بندیم پس از اینکه فشار درون اتوکلاو بهPSA 15 رسددستگاه را به وسیله یک کلید طوری تنظیم می کنیم که چراغ دستگاه بصورت چشمک زن باشد. سپس نیم ساعت وقت گرفته و پس از این مدت دستگاه را خاموش کرده و می گذاریم فشار دستگاه به صفر برسد. در این حالت محیط های مورد نظرمان استریل شده اند.
از این دستگاه برای منهدم کردن محیط هایی که قارچ بر روی آنها کشت شده اند و پس از مدتی دیگر قابل استفاده نیستند نیز استفاده می شود. روش منهدم کردن نیز بصورت قبل می باشد.
باید توجه داشت که محیط های کشت را هرگز نمی تواند درون آون استریل کرد.
محیط:Water Agar
این محیط نیز یکی دیگر از محیط های کشت قارچ می باشد. البته باید توجه داشت که این محیط ضعیف است (از نظر مواد غذایی مورد نیاز قارچ) به همین دلیل برای مراحل اولیه رشد قارج مناسب می باشد.
برای تهیه این محیط مقدارgr 20 آگار را وزن کرده به آن یک لیتر آب اضافه می کنیم. سپس به مانند قبل محلول را بر روی هیتر قرار می دهیم تا کاملا زلال شود.
محیط (Potato Dextrose Broth) PDB :
این محیط کشت بصورت مایع می باشد و برای کشت بعضی از قارچها مانند کارنالبانت مناسب می باشد. برای تهیه این محیط ابتدا مقدار 5/0 کیلو گرم سیب زمینی را پوست کنده و خرد می کنیم. سپس آن را برروی هیتر قرار داده و می گذاریم تا عصاره سیب زمینی کاملا خارج شود. سپس 5/0 لیتر آب را با 20 گرم دکستروز و 2 گرم مخمر مخلوط کرده و آن را نیز بر روی هیتر قرار داده، می گذاریم تا محلول کاملا زلال شود. سپس عصاره سیب زمینی را با مخلول زلال شده مخلوط می کنیم و آنها را در ارلن هایCC 0 250 می ریزیم.
طریقه استریل کردن محیط های کشت درون اتوکلاو :
محیط های کشت را پس از تهیه به دو صورت نگهداری می کنند: 1ـ نگهداری در ظروف پتری 2ـ نگهداری در لوله های آزمایش.
هنگامی که بخواهند قارچهای کشت شده را برا ی مدت طولانی تری نگهداری کنند آنها را درون لوله های محتوی کشت ‚ کشت می دهند. بنابراین اگر خواهیم محیط ها را درون لوله نگهداری کنیم بدین صورت عمل می کنیم که ابتدا پس از تهیه محیط آنها را درون لوله ازمایش ( به اندازه 3/1 لوله ) می ریزیم. سپس پنبه را بصورت فشرده روی در لوله آزمایش گذاشته و لوله هارا درون ارلن های 2 لیتری قرار می دهیم.
سپس بروی ارلن را نیز با فویل می پوشانیم و به روشی که قبلا گفته شد درون اتوکلاو استریل می کنیم.
پس از استریل کردن لوله ها رادر جا لوله های مخصوص بطور مایل قرار می دهیم تا محیط هادرون لوله خود راببندند. اگر بخواهیم می توانیم بعد از سفت شدن محیط ها درون لوله ها درون لوله های آزمایش از آنها استفاده کنیم وگرنه می توانیم آنها را در یخچال گذاشته و در هر موقع که خواستیم از آنها استفاده کنیم.
اگر بخواهیم محیط های کشت را درون ظروف پتری نگهداری کنیم روش استریل کردن متفاوت است. در اینجا پس از اینکه محیط ها را درون ارلنهای یک لیتری تهیه کردیم در ارلن ها را با پنبه فشرده کاملا بسته و سپس روی آنها را فویل می کشیم، سپس ارلن ها را به همان روش گفته شده درون اتوکلاو استریل می کنیم.
البته قبلا باید ظروف پتری را درون آون استریل کرده و آماده داشته باشیم سپس محیط ها را در زیر هود کاملا استریل شده درون ظروف پتری استریل می ریزیم و می گذاریم تا خنک شود سپس ظروف پتری را درون یخچال قرار داده تا در موقع لزوم بتوانیم از آنها استفاده کنیم.
فهرست منابع مورد استفاده :
– ارشاد، ج 1374، قارچهای ایران، انتشارات سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، تهران.
– بامدایان، ع و ترابی، م 1362، بیماریهای گندم و جو، نحوه یادداشت برداری از آنها ، انتشارات موسسه تحقیقات آفات و بیماریهای گیاهی. تهران.
– خدابنده ناصر 1379، غلات، انتشارات دانشگاه تهران، 537 صفحه، صفحه 118-135.
– وزوایی، علی 1379، سیستماتیک گیاهی، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران کرج، 135 صفحه، صفحه 124-125 .
– مدیریت مبارزه با آقات نباتات زراعی سازمان حفظ نباتات 1375، نظری بر روند عملیات اجرائی مبارزه با زنگ و سایر بیماریهای گندم در مناطق مختلف کشور. سازمان حفظ نباتات.
– Agrios , G. N 1997. Plant pathology. 4th edition, Academic press. USA 635PP.
– Lee, T.C.,and G. shaner. 1984 .Infection processes of puccinia phytopatholog 75:636-634
– Doodson , J.K., J. G.Manners, and A. Myers . 1964 . some effects of yellow rust (puccinia striiformis ) on the growth and yield alg spring wheat . Annals if Botany (N.S.) 28:459-572.
1
20