مطالعه سازوکارهای مقاومت و بیان پروتئین ژنوتیپ‌های غربال‌شده از ژرم‌پلاسم مزرعه‌ای یونجه نسبت به سرخرطومی برگ یونجه (Hypera postica Gyll. (Col.: Curculionidae

نویسندگان

1 گروه مهندسی کشاورزی دانشگاه پیام نور، تهران، ایران، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران

2 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران.

3 گروه گیاه‌پزشکی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران، مرکز تحقیقات بیولوژی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.

چکیده

سرخرطومی برگ یونجه Hypera postica Gyll از جمله آفات مهمی است که هر ساله عملکرد علوفه گیاه یونجه را تحت تأثیر قرار داده و چین اول آن را به‌طور کامل از بین می­برد. در این مطالعه سازوکارهای آنتی­زنوز، آنتی­بیوز و تحمل 16 ژنوتیپ حاصل از نتایج غربال مزرعه­ای در گلخانه با نوسان دمای شبانه­روز بین 18 تا 27 درجه سلسیوس در فروردین و اردیبهشت 1393 در قالب طرح کاملاً تصادفی و با چهار تکرار مورد بررسی قرار گرفت. هم­چنین میزان پروتئین­های بیان شده و تفاوت بیان آن­ها در ژنوتیپ­های مختلف با استفاده از روش SDS-PAGE، تراکم تریکوم و میزان کلروفیل برگ و نیز ارتباط آن­ها با تعداد لاروهای سرخرطومی جلب­شده مورد ارزیابی قرار گرفت. برای تشخیص هم‌بستگی بین صفات گلخانه­ای و داده­های حاصل از مطالعات الکتروفورز یک­بُعدی SDS-PAGE از آزمون مانتل استفاده شد. هم‌بستگی معنی­داری بین صفات مورد اندازه­گیری در گلخانه و داده­های مولکولی مشاهده نشد. ژنوتیپ­های مورد مطالعه براساس تمام صفات به روش سلسله مراتبی Ward در سه خوشه مقاوم، نیمه­حساس و حساس دسته­بندی شدند. در این میان، ژنوتیپ­های "محلی­بمی"، "تالنت 2"، "همدانی 106" و "کدی 108" می­توانند به‌عنوان ژنوتیپ­های دارای پتانسیل مقاومت به لارو سرخرطومی برگ یونجه مدنظر قرار گرفته و در آزمون­های تکمیلی، بیشتر مورد بررسی قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Resistance mechanisms and protein expression of screening genotypes of alfalfa field germplasm to alfalfa weevil (Hypera postica Gyll) (Col ., Curculionidae)

نویسندگان [English]

  • M. Kakaei 1
  • H. Mazahery-Laghab 2
  • H. Shararbar 3
1 Assistant Professor Agricultural Engineering Department of Payame noor University, Tehran, Department of Agronomy and Plant Breeding, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Department of Agronomy and Plant Breeding, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
3 Department of Plant Protection, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran, Molecular Biology Research Center, Kermanshah University of Medical Sciences, Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

The alfalfa weevil (Hypera postica Gyll) is a serious pest that adversely affects alfalfa forage yield and completely destroys the harvest in the early season every year. In this study, we evaluated the mechanisms of antixenosis, antibiosis and tolerance of 16 genotypes obtained from the screening field, between 18 and 27 °C in April and May 2014 in a completely randomized design with four replications at the greenhouse condition. The rate of expressed proteins and their differences within genotypes were analyzed using SDS-PAGE method. The trichome density and leaf chlorophyll content and their impact on the quantity of weevil larvae were evaluated. We used Mantel test to determine the correlation between greenhouse features and data from one-dimensional SDS-PAGE electrophoresis. No significant correlation was observed between the traits in the greenhouse and molecular data. Using ward method, the studied genotypes were divided into three groups: resistant, moderately susceptible and susceptible. The genotypes "Mahali-Bami", "Talents 2"," Hamadani 106" and "code 108" can be further investigated in the future for their potential resistance to alfalfa weevil larvae.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antixenosis mechanism
  • Antibiosis mechanism
  • Tolerance mechanisms
  • Alfalfa weevil
  • One-dimensional SDS-PAGE electrophoresis

Agren, J. & Schemske, D. W. (1994) Evolution of trichome number in a naturalized population of Brassica rapa. American Nature 143, 1-13.

Awmack, C. S. & Leather, S. R. (2002) Host plant quality and fecundity in herbivorous insects. Vol. 47.

Bowers, W. S. (1980) Chemistry of plant/insect interactions. In Insect Biology in the Future, edited by M. Locke and D. S. Smith, New York: Yadavaran Publishing, 633 pp.

Bradford M. M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding. Analytical Biochemistry 72, 248-254.

Clauss, M. J., Dietel, S., Schubert, G. & Michell-Olds, T. (2006) Glucosinolate and trichome defenses in a natural Arabidopsis lyratapopulation. Journal of Chemical Ecology 32, 2351-2373.

Danielson, S. D., Manglitz, G. R. & Sorensen, E. L. (1987) Resistance of perennial glandular-haired Medicago species to oviposition by alfalfa weevils (Coleoptera: Curculionidae). Environmental Entomoogicall 16, 195-197.

Greenberg, S. M., Sappington, T. W., Sétamou, M. & Liu, T. X.) 2002( Beetarmyworm (Lepidoptera : Noctuidae) host plant preferences for oviposition. Environmental Entomology 31, 142-148.

Hesler, L. S. (2005) Resistance to Rhopalosiphumpadi (Homoptera : Aphididae) in three triticale accessions. Journal of Economic Entomology 2, 603-610.

Kafie, M. and Mahdavi-Damghani, A. S. (1381) Mechanisms of plant resistance to environmental stress. UniversityFerdowsiMashhad Publishing, 467 pp.

Kakaei, M. & Mazahery-Laghab, H. (2014) Evaluation of alfalfa (Medicago Sativa L.) germplasm using multivariate statistical analysis. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research 22, 125-132. [In Persian].

Khanjani, M. (2009) Field crop Pests in Iran (Insect & Mites). Bu-Ali Sina university Publishing, 467 pp. [In Persian].

Laemmli, U. K. (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of Bacteriophage T4. Nature 227, 680-685.

Levin, D. A. (1973) The role of trichomes in plant defence. Quarterly Review of Biology 48: 3-15.

Mantel, N. (1967) The detection of disease clustering and a generalized regression approach, Cancer Research 27, 209-220.

Martinez, L., Caragnaro, P., Masuekki, R. & Rodriguez, J. (2008) Evaluation of Biotechnology in Crop Protection: Facts and Fallacies. British Crop Protection Council, Farnham 25-33.

Mauricio, R. & Rausher, M. D. (1997) Experimental manipulations of putative selective agents provides evidence for the role of natural enemies in the evolution of plant defense. Evolution 51, 1435-1444.

Mireki, K., Abdolahi, M. & Dehdari, M. (2014) Resistance of some Tomato (Lycopersicon esculentum) Cultivars to Root Knot Nematode (Meloido gynejavanica) Based on Microsatellite Marker. Journal of Plant and Seed Breeding 30, 367- 382. .[In Persian].

Mostafaie, A. (2003) A Practical Guide and theoretical protein electrophoresis in the gel. Yadavaran Publishing, 184 pp. [In Persian].

Naghavi, M. R., Ghareyazie B. & Hossini Salakdeh, Gh. (2007) Molecular markers. TehranUniversityPublishing, 254 pp. [In Persian].

Pereyra, P. C. & Sánchez, N. E. (2006) Effect of two solanaceous plants on developmental and population parameters of the tomato leaf miner, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae). Neotropical Entomology 35, 671-676.

Ratcliffe, R. H. & Elgin, J. H. Jr. (1990) Turkish alfalfa cultivars screened for alfalfa weevil resistance. Crop science 30, 5-14.

Roy, B. A., Stanton, M. L. & Eppley, S. M. (1999) Effects of environmental stress on leaf hair density and consequences for selection. Journal of Evolutionary Biological 12, 1089-1103.

Seyyedi-Sahebari, F. (2007) Evaluation of reaction of alfalfa ecotypes to alfalfa weevil, Hypera postica Gyll, (Coloptera : Curculionidae) Iranian Research Institute of Plant Protection. 60 pp. [In Persian].

Shararbar, H. (2014) Resistance of some eggplant cultivars and landraces to Tuta absoluta (Lep., Gelechiidae). M. Sc. Thesis of Entomology, Bu-AliSina University, Hamedan, Iran. [In Persian].

Smith, C. M. (1989) Plant resistance to insects, A fundamental approach. John Wiley & Sons. New York.

Sumers, C. G. & Lehman, W. F. (1976) Evaluation of non- dormant alfalfa cultivars for resistance to the Egyptian alfalfa weevil. Journal of Economic Entomological 1, 29-34.

Torres, J. B., Faria, C. A., Evangelista, W. S. & Pratissoli, D. (2001) Within-plant distribution of the leaf miner Tuta absoluta (Meyrick) immatures in processing tomatoes, with notes on plant phenology. International Journal of Pest Management 47, 173-178.

Ward, J. H. (1963) Hierarchical Grouping to Optimize an Objective Function. Journal of the American Statistical Association 58, 236-244.

Zare, N., Valizadeh., M., Tohidfar, M., Mohammadi, S. A., Malboobi, M. A. & Habashi, A. A. (2009) Selection of regenerative genotypes from Iranian alfalfa cultivars. Journal of Food, Agriculture & Environment 7, 567-572. [In Persian].