فهرست مطالب

فصلنامه گیاه پزشکی
سال چهل و هفتم شماره 3 (پاییز 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/07/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-22
یکی از آفات مهم باغ های مرکبات شمال ایران حلزون قهوه ای می باشد. امروزه به دلیل پیدایش مقاومت آفت ها به سموم شیمیایی و اثرات زیان بار و مخرب آنها بر سلامت و محیط زیست بشر، یکی از راه های کنترل آنها ارزیابی میزان اثر بازدارنده ها بر آنزیم های گوارشی، آلفا-آمیلاز و آلفا-گلوکوزیداز به نظر می رسد. هدف از این مطالعه، اندازه گیری اثر اسانس آویشن، اسطوخدوس و مرزنگوش از خانواده نعنائیان، برای مهار این دو آنزیم می باشد. ابتدا غده گوارشی حلزون قهوه ای در حالت گرسنگی جداسازی و از آن عصاره آنزیمی به روش های هموژنیزاسیون و سانتریفیوژ در دمای چهار درجه سانتی گراد تهیه شد. پارامترهای سینتیکی و فعالیت آلفا-آمیلاز و آلفا-گلوکوزیداز در عصاره آنزیمی اندازه گیری شد. اسانس گیری از پودر خشک هر سه گیاه به روش کلونجر انجام شد. فعالیت آلفا-آمیلاز و آلفا-گلوکوزیداز در مجاورت اسانس هر یک از گیاهان در غلظت های مختلف اندازه گیری شد. میزان پروتئین موجود در عصاره آنزیمی استخراج شده 2/0 میلی گرم در میلی لیتر به دست آمد. مقادیر Km و Vmax برای آلفا-آمیلاز به ترتیب 13/0 میلی گرم در میلی لیتر و 062/0 میلی گرم در میلی لیتر بر دقیقه اندازه گیری شد. مقادیر IC50 برای آلفا-آمیلاز در مجاورت اسانس های آویشن، اسطوخدوس و مرزنگوش به ترتیب 462/2 ، 2816/0 و 114/0 میلی گرم بر میلی لیتر و برای آنزیم آلفا-گلوکوزیداز IC50 به ترتیب 741/0 ، 036/2 و 668/1 میلی گرم بر میلی لیتر به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان داد که اسانس روغنی آویشن، اسطوخدوس و مرزنگوش می توانند آنزیم های آلفا-آمیلاز و آلفا-گلوکوزیداز جداسازی شده از حلزون را مهار نموده و به عنوان منابع طبیعی، کم هزینه و قابل دسترس برای کاهش خسارت به مرکبات مورد توجه قرار گیرند.
کلیدواژگان: اسانس روغنی، آلفا آمیلاز، آلفا گلوکوزیداز، حلزون قهوه ای مرکبات، نعنائیان -
صفحات 23-40
بالتوری سبز (Neuroptera.: Chrysopidae) (Stephens) Chrysoperla carnea ، شکارگر فعال یکی از مهم ترین آفات پسته، پسیل پسته (Hem.: Psyllidae)Agonoscena pistaciae Burckhardt & Lauterer می باشد و در اکثر مناطق پسته کاری کشور دیده می شود. در دهه ی گذشته از فرم های مختلف گوگرد برای کنترل پسیل پسته استفاده شده است. در این پژوهش تاثیر گوگرد فرموله شده پودر وتابل (80 درصد) روی فراسنجه های جدول زندگی بالتوری سبز ارزیابی شد. تخم های دو روزه بالتوری در غلظت های 1500 و 2500 و 4000 پی پی ام گوگرد به روش غوطه وری تیمار شدند. لاروها پس از تفریخ روی لایه نازک خشک شده غلظت های ذکر شده گوگرد در اتاقک رشد با دمای 2±26 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 5±65 درصد و دوره نوری 16 ساعت روشنایی به 8 ساعت تاریکی پرورش داده شدند. میزان مرگ و میر، طول دوره رشدی مراحل نابالغ، همچنین مدت زنده مانی و تخمریزی حشرات بالغ ثبت و فراسنجه های جدول زیستی محاسبه شد. نتایج نشان داد که میزان تلفات بالتوری سبز در مراحل نابالغ (از تخم تا حشره کامل) در غلظت های 1500، 2500 و 4000 پی پی ام گوگرد به ترتیب 7/43، 9/58 و 2/69 و در شاهد 4/14 درصد بوده است. تمام غلظت های بررسی شده موجب کاهش معنی دار طول دوره رشدی مراحل نابالغ، طول عمر حشرات کامل و باروری کل نسبت به تیمار شاهد شدند. نرخ ذاتی افزایش جمعیت (r) در غلظت های 4000، 2500 و 1500 پی پی ام و شاهد به ترتیب برابر با 01/0 ± 05/0، 01/0 ± 068/0، 006/0 ± 09/0 و 03/0 ± 11/0 بر روز، نرخ تولید مثل ناخالص (GRR) به ترتیب برابر 9/3±6/23، 9/5±4/36، 8/9±03/59 و 4/8±15/81 (نتاج/ماده/نسل)، نرخ تولید مثل خالص (R0) به ترتیب برابر 4/1±1/6، 67/2±7/12، 7/5±25/29 و 3/7±22/61 (نتاج/ ماده/نسل) بودند. همه فراسنجه ها در هر سه تیمار با شاهد و با یکدیگر در سطح احتمال 5 درصد اختلاف معنی دار داشتند. نتایج این تحقیق در شرایط آزمایشگاهی نشان داد که کاربرد گوگرد تاثیر نامطلوبی بر کارایی بالتوری سبز دارد و باعث کاهش قابل توجه جمعیت این شکارگر می شود. در صورت تکرار چنین نتایجی در شرایط طبیعی، باید در مورد نحوه و زمان کاربرد گوگرد در قالب یک برنامه ی مدیریت تلفیقی آفت، تدابیر لازم اندیشیده شود، تا بر مراحل حساس این شکارگر اختلالی ایجاد نکند.
کلیدواژگان: اثرات جانبی، بالتوری سبز، جدول زیستی باروری، سولفور، نرخ ذاتی افزایش جمعیت -
صفحات 41-55
کنترل بیماری های قارچی و باکتریایی گیاهان عمدتا مبتنی بر کاربرد قارچ کش ها و باکتری کش های معدنی و شیمیایی است کهه از آنینهد های محیطی و سمی برای انسان محسوب می شوند. عالو بر این، استفاد طوننی مدت از ترکی بات فوق و آنتی بیوتیک ها منجر به ایجاد مقاومت در بین بیمارگرها گردید و همچنین موجب افزایش مخاطرات زیست محیطی و بهداشتی شد است. از این رو، توسعه تیمارهای غیر سمی و غیهر - آنیند برای کنترل بیماری های گیاهی، هدف پژوهش های گسترد ای در علوم کشاورزی بود است. پپتیدهای ضدمیکروبی نوترکیب اخیرا بهه دلیل فعالیت ضد میکروبی با طیف وسیع و قوی خود به عنوان جایگزین های بالقو برای سایر روش های کنترلی مرسوم مورد توجه گسهترد ای قرار گرفته اند. سنجش های آزمایشگاهی روی پپتیدهای مختلف ساخته شد شیمیایی نشان مهی دههد کهه پپتیهد تانهاتین منشه گرفتهه از سهن شکارگر maculiveventris Podisus با طیف عمل گسترد بیشترین پتانسیل را در از بین بردن قارچ های مولد آفالتوکسین دارا می باشد. با این حال، اثرات ضد باکتریایی تاناتین علیه بیمارگر های باکتریایی گیاهی تاکنون کمتر مورد بررسی قرار گرفته است . در ایهن مطالعهه، تهوالی کهد کنند تاناتین برای بیان در ناقل pastoris Pichia بهینه سازی گردید. سپس این توالی کدکنند در وکتور بیانی pPICZαA همسانه سازی شهد و برای ساخت تاناتین نوترکیب مورد استفاد قرار گرفت. فعالیت ضد باکتریایی پپتید ساخته شد در شرایط vitro in و vivo in مورد بررسهی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تمامی مراحل ساخت، شبیه سازی و بیان در مخمر با موفقیت انجام شد است. نتایج آزمون های تعیهین حهداقل غلظت بازدارندگی (MIC) و حداقل غلظت باکتری کشی (MBC) نشان داد که رشد اکثر بیمارگر های باکتریایی گیهاهی اعه از گه رم منفهی و مثبت توسط تاناتین نوترکیب در شرایط آزمایشگاهی مها ر شد. میزان MIC ارزیابی شد برای جدایه های مختلهف باکتریهایی بهین /016 0 تها /048 2 میکروگرم در میلی لیتر بود در حالی که مقادیر MBC برای جدایه های باکتریایی مشابه بین /064 0 تا /096 4 میکروگهرم در میلهی لیته ر تعیین شد. این مقادیر بسیار کمتر از مقادیر MIC و MBC بدست آمد با استفاد از اکسی کلرید مس بود. کاربرد /09 4 میکروگرم بر میلی لیتهر تاناتین نوترکیب علیه بیماری باکتریایی سوختگی برگ برنج، این بیماری را در شرایط گلخانه ای به خوبی کنترل کرد. با این حال، ایهن پ پتیهد ضد میکروبی ا میدوارکنند نیاز به بررسی بیشتر برای توسعه مولکول های جدید برای کنترل بیمارگرهای گیاهی دارد.
کلیدواژگان: پتیدهای ضد میکروبی، سوختگی برگ برنج، Pastoris Pichia، Oryzae .Pv Oryzae Xanthomonas -
صفحات 57-78
قارچ rabiei Ascochyta بهعنوان یک قارچ نکروتروف از ترکیبات مختلفی برای عبور از سدددیای دعاعی گیاه میزبان اسددتفاده میکند . شدناسدای نیای دخیل در بیماریزایی این قارچ روی گیاه نخود میتواند در پیشدبرد برنامهیای اصدحیی برای تولید ارقا مااو مفید بداشددد. این مطدالعده بدا یددف ردیدابی ارتولوگ پروتئین اثرگدذار الادا کنندده مرگ برندامده ریزی شددده سددلول گیدایی مربو بده قدارچ solani Rhizoctonia بده ندا 07795_IA1AG در قدارچ نکروتروف rabiei .A می پردازد. آندالیز داده یدای نومی rabiei .A بده شدناسدای یک منطاه منتش شدد. توالی پروتئین 07795_IA1AG در پایگاه توالی یای کوتاه بیانی rabiei .A به شدناسدای سده ترانیدکری با یم وشددانی بین 28 تا 90 درصددد و یکیددانی بین 30 تا 38 درصددد منتش شددد. موقعی یابی ترانیددکری با شددماره بازیابی 01012940GDJN با یم وشدانی 90 درصدد و یکیدانی یدود 30 درصدد به شدناسدای ن پیی بینی شدده ای در توالی نو rabiei .A منتش شدد که می تواند پروتئینی به وول 403 اسدید آمینه را کد نماید. این ن به نا 200GSh یاشدیهنوییدی شدد. الگوی یردور دامین یای کارکردی در پروتئین 200GSh با پروتئین 07795_IA1AG مااییده شدد. آغازگریای اختصداصدی R/F200-PSh برای ردیابی این ن در نو جدایه یای مربو به سه پاتوتیپ قارچ rabiei .A ورایی گردید. بهعحوه، یک یمولوگ از ن GAPDH (ArGAPDH) به روش جیتجوی مبتنی بر یمیانی در نو rabiei .A شناسایی شد و آغازگریای اختصاصی R/F19-PSH برای آن ورایی گردید و به عنوان ن مرجع مورد اسدتفاده قرار گرع . نتایش یردور ن ییاتی اختصدا ArGAPDH را در یر سده جدایه مورد تایید قرار داد. یمچنین تک باندیایی با اندازه مورد انتظار در الگوی الکتروعورزی، یردور ن 200GSh را در سده پاتوتیپ PI، PIII و PIV مربو به rabiei .A تایید نمود. آنالیز توالی این ن در یر سده پاتوتیپ نشدان داد که این ن مایی یفا شدده ای دارد. با توجه به الگوی بیانی ن 200GSh در داده یای RNaseq موجود در پایگاه NCBI الاا شوندگی 12 برابری این ن در شرایط رشدی در محیط کش در مااییده با شدرایط بریمکنی و نای محاعظ شددگی مشدایده شدده در این مطالعه، می تواند نشداندینده نای بالاوه این ن در بیماریزایی قارچ rabiei .A روی گیاه نخود باشد.
کلیدواژگان: Rabiei Ascochyta، پروتئین های اثرگذار، مرگ برنامه ریزی شده سلولی، گیاه نخود، مکانییم یای بیماری زایی -
صفحات 79-97
زنگ زرد با عامل قارچی (Puccinia striiformis f. sp. tritici) یکی از شایع ترین بیماری های گندم و تهدید بسیار جدی برای تولید محصول گندم در سراسر جهان از جمله ایران می باشد. مدیریت تلفیقی با استفاده از روش های کنترلی به زراعی، شیمیایی و مقاومت های ژنتیکی (تهیه ارقام مقاوم) کارآمدترین روش کنترل این بیماری محسوب می شود. شناسایی منابع مقاومت در سطوح مختلف ژنتیکی ژرم پلاسم گندم در برنامه های به نژادی گندم در سطح ملی برای ایجاد مقاومت های ژنتیکی موثر و توارث پذیر نسبت به این بیماری، از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. به منظور شناسایی منابع مقاومت موثر و پایدار نسبت به نژادهای بیمارگر زنگ زرد، واکنش مقاومت 41 رقم تجاری و 45 لاین امیدبخش گندم (از چهار اقلیم کشور) به همراه رقم حساس بولانی (به عنوان شاهد) در مراحل گیاهچه ای با دو نژاد زنگ زرد از کلکسیون واحد پاتولوژی موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه و نهال و بذر کرج با پرآزاری بالا و پایین (به ترتیب 174E191A+, Yr27و 6E134A+, Yr27) و گیاه بالغ (ایستگاه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)) بررسی شدند. ژن های مقاومت Yr1، Yr5، Yr10، Yr15، Yr24، YrSU و YrSP از جمله ژن های مقاومت موثر در برابر نژادهای زنگ زرد بودند. براساس نتایج حدود 56 درصد ارقام تجاری گندم دارای واکنش مقاومت قابل قبول و حدود 44 درصد ارقام فاقد واکنش مقاومت موثر بودند (دارای واکنش نیمه حساسیت تا حساسیت). همچنین حدود 87 درصد لاین های امیدبخش گندم دارای واکنش مقاومت قابل قبول و حدود 13 درصد لاین ها فاقد واکنش مقاومت موثر بودند. اختلاف در نتایج سالیانه می تواند به دلیل وجود اختلاف و تغییر در فراوانی و پرآزاری جمعیت عوامل بیماری زای غالب در منطقه و نیز شرایط محیطی تاثیرگذار در طی دو سال باشد. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که مقاومت های ژنتیکی توارث پذیر قابل قبولی هم در بیشتر ارقام تجاری که هم اکنون در سطح وسیع کشت و کار می شوند و هم در لاین های کاندید برای معرفی به عنوان رقم تجاری جدید گندم، وجود دارند. از ارقام و لاین-های مقاوم شناسایی شده در این تحقیق می توان در برنامه های به نژادی تهیه ارقام گندم مقاوم به زنگ زرد، به عنوان منابع مقاومت استفاده نمود.
کلیدواژگان: ارقام افتراقی بیماری زنگ زرد، پرآزاری، گندم، منابع مقاومت ژنتیکی، نژاد غالب -
صفحات 99-116
پوسیدگی ریشه و پژمردگی نخود از مخربت ترین بیماری های محدود کننده ی تولید نخود در استان لرستان محسوب می گردد. به منظور بررسی فوزاریوم های عامل پوسیدگی ریشه نخود، از مزارع نخود در استان لرستان بازدید به عمل آمد و تعداد 155 نمونه از بوته های مشکوک به بیماری و دارای علایم زردی و خشکی برگ ها و ساقه ها و برگچه های پایینی بوته ها، پژمردگی و پوسیدگی ریشه جمع آوری شد. سپس جداسازی، خالص سازی و شناسایی مشخصات ظاهری عامل مرتبط با هر نمونه در آزمایشگاه منطبق بر منابع معتبرانجام شد. آزمون بیماری زایی و سنجش توان بیماری زایی بر روی رقم حساس آرمان انجام شد. براساس خصوصیات ریخت شناسی و توالی یابی دو ناحیه ژنی فاصله ی ترانویس شده ی داخلی دی ان ای ریبوزومی (ITS) و ژن TEF، در مجموع 4/77 درصد جدایه های قارچ فوزاریوم بیماری زا و 6/22 درصد جدایه های فوزاریوم غیر بیماری زا به شرح زیر جداسازی شد؛ در مجموع تعداد 53 جدایه به عنوان F. oxysporum، 43 جدایه F. solani، 37 جدایه F. redolans و 22 جدایهF. falciform شناسایی شدند. پس از شناسایی ریخت شناسی جدایه ها، یک جدایه از هر گونه به نمایندگی انتخاب و روابط فیلوژنتیکی آن ها مطالعه شد. همه ی جدایه های بیماری زا پس از مایه زنی روی رقم حساس آرمان ایجاد زردی و پژمردگی و پوسیدگی ریشه نمودند. نتایج این مطالعه نشان داد مهم ترین گونه بیماری زای در مزارع نخود استان لرستان گونه F. oxysporum f. sp. cicero می باشد. در آزمون بیماری زایی دامنه میزبانی جدایه های F. falciform، در گیاهچه های بامیه بیماری زا نبود، اما این جدایه موجب پوسیدگی ریشه و زردی گیاهچه های ماش، عدس، گندم، جو، ذرت، لوبیا چشم بلبلی و گاودانه گردید. گونه ی F. falciform برای اولین بار از ایران روی ریشه نخود گزارش می گردد.
کلیدواژگان: نخود، فوزاریوم، لرستان، زردی، پژمردگی
-
Pages 1-22Background and Objectives
The brown snail is a major pest affecting citrus orchards in Iran. Using chemical pesticides can contaminate the air, water, and nearby crops. Due to the emergence of pest resistance to chemical toxins and their harmful and destructive effects on human health and the environment, one of the methods to control snails is to evaluate the activity and inhibition of their digestive enzymes. α- amylase and α- glucosidase enzymes are key enzymes in the digestive system, and their inhibition is crucial in biotechnology. Using natural sources as inhibitors for these two enzymes is a new goal due to fewer side effects than chemical inhibitors. The purpose of this study was to use the essential oils of thyme (Thymus vulgaris L.), lavender (Lavandula angustifolia Mill.), and marjoram (Origanum vulgare L.) plants from the mint family to inhibit these two enzymes of the digestive gland of the brown snail.
Materials and MethodsIn this study, α -amylase and α -glucosidase enzymes were extracted from brown citrus snails. The digestive glands were isolated from snails in starvation conditions. The enzyme extract was prepared after homogenization and centrifugation methods at 4 °C. Kinetic parameters and activity of α-amylase and α-glucosidase measured in the enzyme extract were measured. The total amount of proteins in the crude extract was measured by the Bradford method. The essential oil was prepared using a Clevenger apparatus. The activities and kinetic parameters of α-amylase and α-glucosidase enzymes in crude extract were measured in the presence of different concentrations of the essential oils of T. vulgaris, L. angustifolia and O. vulgare. α-amylase enzyme activity was measured according to Bernfeld's method at a fixed concentration of the starch solution, essential oils (0.1-6 mg/ml) and 250 µl of the enzyme extract. The total volume was 2.5 ml in each experiment. α-glucosidase enzyme activity was determined based on the method of Siegentaler and Low with a slight change. In each experiment, different amounts of the essential oils (0.25-5 mg/ml) were incubated with the enzyme extract (15 µl) and para-nitrophenyl alpha-di-glucopyranoside (20 µl). The total volume was 200 µl.
ResultsThe amount of protein in the crude enzyme extract was 0.2 mg/ml. The α-amylase activity was obtained at 0.278 U/ml, and the specific activity was 1.39 U/mg. The Km and Vmax values for α-amylase were measured as 0.13 mg/ml and 0.062 mg/ml/min, respectively. The α-glucosidase activity was obtained at 0.4 U/ml, and the specific activity was 2 U/mg. The IC50 values for the α-amylase in the presence of essential oils of T. vulgaris, and L. angustifolia. and O. vulgare were obtained at 2.462, 0.2816, and 0.114 mg/ml, and for α-glucosidase was obtained at 0.741, 2.036, and 1.668/ml, respectively. The GC-MS analysis found that the main constituents of the essential oils of T. vulgaris, L. angustifolia and O. vulgare were Carvacrol, D-Camphor, and Terpinene-4-ol, respectively. The essential oil of O. vulgare acted as an α-amylase inhibitor, and the thyme essential oil acted as an α-glucosidase inhibitor. Our experiments showed that the essential oil of L. angustifolia competitively inhibited the α-amylase. On the other hand, O. vulgare essential oil can act as an effective competitive inhibitor for the α-glucosidase. Therefore, compounds of D-Camphor and Terpineol, which are the main components of L. angustifolia and O. vulgare essential oils, are effective competitive inhibitors for α-amylase and α-glucosidase of the snail.
DiscussionCitrus snail is one of the most significant pests of agricultural products, which damages all kinds of citrus cultivars in gardens and nurseries by feeding on leaves, stems, fruits, and tree bark. Iran's rich pharmaceutical plant flora contains diverse compounds, including volatile ones like essential oils, which can be explored for their medicinal, insecticidal, fungicidal, and other properties. According to the literature, the snails have more than 20 types of carbohydrases. α-amylase and glucosidase are key enzymes in carbohydrate digestion and metabolism in insects that hydrolyze starch and glycogen. Our results showed that essential oils of T. vulgaris, L. angustifolia and O. vulgare or their active components can be proposed as environmentally friendly, low-cost, and accessible sources for the production of effective inhibitors against α-amylase and α-glucosidase of brown citrus snail.
Keywords: Α-Amylase, Α-Glucosidase, Brown Citrus Snail, Essential Oil, Lamiaceae -
Pages 23-40Background and Objectives
The Agonoscena pistaciae Burckhardt & Lauterer (Hem.: Psyllidae), commonly known as the pistachio psyllid, is a major pest that infests pistachio trees. As the population of this pest increases, this leads to a significant decline in both the quality and the yield of the pistachio harvest. Over the past few years, various types of sulfur have been commonly used to control pests. The common green lacewing, Chrysoperla carnea (Stephens) is a cosmopolitan polyphagous predator, attacking various pests, including eggs and nymphs of the common pistachio psylla. This study aimed to evaluate the effectiveness of three concentrations (1500, 2500, and 4000 ppm) of a commercially available sulfur formulation (WP80%) on C. carnea, which is one of the most important natural enemies in pistachio orchards.
Materials and MethodsThe green lacewing eggs and larvae, collected from pistachio orchards in Yazd, were treated with sulfur using both the dipping method for two days-old eggs and the residual dry-on-glass plate method for larvae. The study was conducted under laboratory conditions at 26 ± 2 ˚C, 65 ± 5% relative humidity (RH), and a photoperiod of 16:8 h (L: D). Several parameters were measured such as mortality rate, developmental time of the immature stages of the green lacewing, adult longevity, and fecundity. The fertility life table data were analyzed using the TWO-SEX MS Chart 2024 software. A one-way analysis of variance (ANOVA) with a post-hoc Tukey test was conducted to statistically assess the mean percentage of formation across different biological stages and the pre-adult mortality rate data, using SPSS version 27.00. Normality was tested using a non-parametric test, Kolmogorov-Smirnov test.
ResultsThe results revealed that the mortality rates of the green lacewing's immature stages in the treatments (4000, 2500, and 1500 ppm) and the control group were 69.2 ± 0.8, 58.9 ± 1.1, 43.7 ± 2.4, and 14.4% ± 1.1, respectively. A significant difference was observed between the control group and the treatments at the 5% significance level. All concentrations resulted in a significant decrease in oviposition period, total fecundity, longevity, and total life span compared with control. Maximum and minimum mean lifespans of C. carnea individuals were observed in the untreated group and a concentration of 4000 ppm of sulfur. Additionally, the net reproduction rate (R₀) was 6.1 ± 1.4, 12.7 ± 2.7, 29.2 ± 5.7, and 61.2 ± 7.3 offspring per individual, while the gross reproduction rate (GRR) was 23.6 ± 3.9, 36.4 ± 5.9, 59.03 ± 9.8, and 81.1 ± 8.4 offspring per individual, in the treatments (4000 ppm, 2500 ppm, and 1500 ppm) and the control group, respectively. The mean generation time (T) was 43.9 ± 0.6, 44.2 ± 0.4, 47.23 ± 1.1, and 46.6 ± 0.8 days, and the finite rate of population increase (λ) was 1.05 ± 0.01, 1.07 ± 0.01, 1.097 ± 0.006, and 1.12 ± 0.04 day-1 across the treatments and the control group, respectively. The highest values were observed in the control group, whereas the lowest ones were recorded in the 4000-ppm sulfur treatment. A significant difference was noted between the control group and the treatments at the 5% significance level.
DiscussionThe adaptability of pesticides with biological agents is one of the major concerns of IPM practitioners. Hence, it is essential to have necessary information about the action mode of pesticides on non-target insects. Furthermore, finding efficient biological control agents is considered the first step in developing biological control programs. Therefore, the effects of a commercially available sulfur formulation (WP80%) on C. carnea were discussed to design integrated management programs. The results of this laboratory study demonstrated that sulfur application negatively affects the efficiency of C. carnea, significantly reducing its population. If these findings are confirmed under field conditions, adjustments in the method and timing of sulfur application in integrated pest management (IPM) programs will be necessary to avoid disrupting the sensitive stages of this predator.
Keywords: Side Effects, Chrysoperla Carnea, Fertility Life Table, Sulfur, Intrinsic Rate Of Natural Increase -
Pages 41-55
The control of fungal and bacterial plant diseases mainly relies on the application of mineral and chemical fungicides/bactericides, which are considered to be environmental pollutants and toxic to humans. Moreover, the prolonged use of bactericides and antibiotics has led to the development of resistance among pathogens, as well as an increase in environmental and health threats. Therefore, the development of non-toxic and non-polluting treatments to control plant diseases has been the focus of extensive research in agriculture. Synthetic antimicrobial peptides have recently received extensive attention as the potential alternatives to other conventional methods in terms of their strong broad-spectrum antimicrobial activity. In vitro assays using various chemically synthesized peptides showed that the broad-spectrum peptide thanatin derived from the spined soldier bug (Podisus maculiventris (Say)) had the greatest potential for eliminating aflatoxigenic fungi. However, the antibacterial effect of thanatin against bacterial plant pathogens was less studied so far. The thanatin encoding sequence was codon optimized for expression in Pichia pastoris. This coding sequence cloned into P. pastoris expression vector pPICZαA and used for synthetizing the recombinant thanatin. Then, antibacterial activities of the constructed peptide were studied under in vitro and in vivo condition. The result showed that, all construction, cloning and expression processes were successfully performed in yeast. The results of the MIC and MBC tests showed that the growth rate of the majority of bacterial plant pathogens including gram-negative and gram-positive bacteria was inhibited by recombinant thanatin under in vitro conditions.MIC values for different bacterial isolates ranged from 0.016 to 2.048, while the MBC values for the same bacterial isolates were determined to be between 0.064 and 4.096 μg/mL. These amounts were significantly lower than the MIC and MBC values obtained by applying copper oxychloride. The application of 4.09 μg/mL of recombinant thanatin against rice leaf blight splendidly controlled this bacterial disease under greenhouse conditions. However, this promising antimicrobial peptide requires further investigation for the development of novel molecules for the control of plant pathogens.
Keywords: Antimicrobial Peptides, Pichia Pastoris, Rice Leaf Blight, Xanthomonas Oryzae Pv. Oryzae -
Pages 57-78
As a necrotrophic fungus, Ascochyta rabiei possesses various compounds that bypass host plant defense mechanisms. Understanding the genes responsible for its pathogenicity on chickpea plants is crucial for developing resistant cultivars. This study investigates the induction of programmed cell death by A. rabiei and its potential involvement during interaction with the chickpea plant. By tracking homologues of effector proteins from other necrotrophic pathogens, a candidate effector protein named GSh200 was identified in A. rabiei genomic data. The protein sequence of GSh200 was annotated using web-based tools and submitted to Gene Bank with the following accession number OR567501. Additionally, a homologue of the GAPDH gene (ArGAPDH) was identified using a homology-based search in the genome of A. rabiei and used as a reference gene. Specific primers were designed to confirm the presence of A. rabiei isolates in chickpea plants after fungal infection. Sequence analysis and alignment of the GSh200 gene in different A. rabiei pathotypes revealed identical sequences, indicating a potentially conserved role in pathogenicity. Further investigation is needed to elucidate the functional role of the GSh200 protein in inducing programmed cell death in chickpea plants.
Keywords: Ascochyta Rabiei, Effector Proteins, Programmed Cell Death, Chickpea Plant, Pathogenicity Mechanisms -
Pages 79-97Background and Objectives
Yellow or stripe rust caused by the fungal pathogen Puccinia striiformis f. sp. tritici is one of wheat's most prevalent diseases. It poses a significant threat to wheat production worldwide, including in Iran. Diseases are considered one of the most significant biological challenges that can reduce wheat performance by up to 20% globally. Given the total wheat production, this incurs an economic impact of several hundred million dollars. Annual losses caused by rust diseases in wheat are estimated to reach up to 50 million tons worldwide. Integrated management using agronomic and chemical control methods and genetic resistance (developing resistant cultivars) is considered the most effective strategy for controlling this disease. Identifying sources of resistance at various genetic levels within wheat germplasm is crucial in national wheat breeding programs for establishing effective and heritable genetic resistance against this disease.
Materials and MethodsTwo distinct races with high and low virulence were obtained from the yellow rust pathogen collection of the Pathology Unit at the Seed and Plant Improvement Institute for phenotypic screening of resistance in wheat cultivars and promising lines at the seedling stage (under greenhouse conditions). The elimination of urediniospores from other rust species was achieved through several rounds of purification on the susceptible Bolani cultivar using the rub-in method. To identify effective and stable resistance sources against yellow rust pathogen races, the resistance reaction of 41 commercial cultivars and 45 promising wheat lines (from four climatic regions of the country), along with the sensitive cultivar Bolani (as a control), was evaluated at the seedling stage against two yellow rust races from the pathogen collection of the Pathology Unit at the Seed and Plant Improvement Institute in Karaj, with high and low aggressiveness (174E191A+, Yr27 and 6E134A+, Yr27), and at the adult plant stage in the research station of the Ardabil (Moghan) Agricultural and Natural Resources Research and Education Center.
ResultsIn the 2023 and 2024 growing seasons, the climatic conditions in the Moghan Plain were highly conducive to the emergence and spread of yellow rust disease. The weather was characterized by cool temperatures ranging from 8 to 17 degrees Celsius and high relative humidity from late March to mid-May. During the 2024 growing season, the prevalence of yellow rust disease was notably more severe in various regions of the country, particularly in the northern areas. The resistance genes Yr1, Yr5, Yr10, Yr15, Yr24, YrSU, and YrSP were identified as effective resistance genes against the yellow rust races. The results indicated that approximately 56% of the commercial wheat cultivars exhibited acceptable resistance reactions, while about 44% lacked effective resistance (showing intermediate to susceptible reactions). Furthermore, around 87% of the promising wheat lines displayed acceptable resistance reactions, whereas about 13% lacked effective resistance. The yearly variation in results could be attributed to differences in the abundance and virulence of dominant pathogen populations in the region, and environmental conditions affecting the two years.
DiscussionThe findings of this study indicate that heritable genetic resistances are present in most of the commercial cultivars currently cultivated extensively and in the lines nominated for introduction as new commercial wheat cultivars. In the present study, the number of wheat cultivars and promising lines exhibiting resistance to yellow rust races was greater than those showing susceptibility and intermediate susceptibility. This indicates that effective resistance genes have been incorporated into the new wheat lines within breeding programs. New wheat lines must possess high yield potential and desirable agronomic traits and demonstrate acceptable levels of resistance to the most significant wheat diseases, particularly rusts, to be introduced as commercial cultivars. If they do not possess such resistance, they should be discarded, as environmental conditions during the growing season can favor rust pathogen activity, especially yellow rust, leading to significant yield losses. The identified resistant cultivars and lines from this research can be utilized in breeding programs to develop wheat cultivars resistant to yellow rust.
Keywords: Differential Cultivars, Virulence, Genetic Resistance Sources, Races -
Pages 99-116Background and Objectives
Fusarium is a significant soil fungus found globally. The fungus responsible for the disease can survive as chlamydospores in infected seeds and plant debris for more than five years in the soil. When conditions are right, it can devastate entire crops. This fungus releases spores that grow when they come into contact with chemicals from the chickpea roots. The fungal threads invade the plant's roots and vascular system, which blocks the plant's ability to absorb water. As a result, the chickpea plant can die from lack of moisture. In Iran, the disease is common in many areas where chickpeas are grown, resulting in a 17% decrease in chickpea yields. In Lorestan Province, it causes root rot and wilting in chickpeas, severely impacting their production. Under suitable conditions, this disease can entirely devastate crops. To effectively manage this issue, it is crucial to identify the various Fusarium species, understand their detrimental effects, and evaluate which plants they can infect. Also, studying these species' genetic relationships can facilitate the development of improved disease control strategies.
Materials and MethodsThis study focused on identifying Fusarium species that cause root rot in chickpeas in Lorestan Province. Researchers visited chickpea farms, collecting 155 samples from plants exhibiting yellowing, wilting, and root rot symptoms. The samples underwent isolation, purification, and identification in the laboratory based on their morphological traits. Pathogenicity tests were conducted on a susceptible chickpea cultivar named Arman to evaluate the pathogenic potential of the identified Fusarium species. This study focused on analyzing specific genetic markers to identify particular isolates. Researchers amplified two gene regions: the internal transcribed spacer (ITS) of ribosomal DNA and the ef1-α gene, utilizing materials from SinaGen Company. The amplified DNA fragments were sequenced by Biomegic Company in Tehran. The sequences were edited and analyzed using BioEdit 7.1 software and registered in the NCBI GenBank database. MEGA 7.0 software was employed for phylogenetic analysis to construct a phylogenetic tree, comparing the isolates with others in the gene bank. A bootstrap analysis with 1,000 repetitions was conducted to confirm the stability of the phylogenetic tree branches. The study evaluated specific isolates' harmful effects on the above-ground parts and roots of intentionally infected plants.
ResultsThe phylogenetic tree presented in this study, constructed from specific gene sequences, aligns with the results of morphological analyses. The research identified Fusarium oxysporum and Fusarium solani as the most prevalent isolates. F. falciforme affects plants by causing yellowing and wilting, starting from the lower leaflets and spreading upwards. The roots also show signs of damage, with visible root rot symptoms after emerging from the soil. Additionally, there are instances of discoloration in the vascular bundles when looking at sections of the stem, both longitudinally and cross-sectionally. These findings correspond with previous studies in the field. Furthermore, the study uncovered that Fusarium falciforme is a weak pathogen for chickpea roots. Importantly, this research represents the first documented evidence of the pathogenic effects of Fusarium falciforme on chickpeas.
DiscussionThe phylogenetic tree presented in this study, constructed from specific gene sequences, aligns with the findings of morphological analyses. The research identified Fusarium oxysporum and Fusarium solani as the most prevalent isolates. The disease symptoms linked to most isolates from the F. oxysporum complex in this study resemble those caused by F. redolens. DNA sequencing revealed that the F. oxysporum isolates are closely related to F. redolens, with a 96% genetic similarity. All isolates of F. redolens showed symptoms similar to those of F. oxysporum f. sp. ciceris in pathogenicity tests but without any color change in the vascular tissue. Since black root rot is a localized issue, it is crucial to differentiate it from systemic diseases like wilting for effective plant pathology understanding. A combination of molecular analysis and thorough morphological examination is essential to identify these isolates correctly. These results are consistent with previous studies on the subject. Furthermore, the investigation revealed that Fusarium falciforme exhibits weak pathogenicity towards chickpea roots. Importantly, this research represents the first documentation of the pathogenic effects of Fusarium falciforme on chickpeas.
Keywords: Chickpea, Fusarium, Lorestan, Yellowing, Wilting