فوزاريوم سنبله گندم (Fusarium Head Blight)

http://i38.tinypic.com/20ustv6.jpg
اين بيماري به اسامي مختلفي از جمله ؛ بلايت فوزاريومي سنبله، بلايت سنبله، سفيد شدن سنبله، اسكب گندم (Wheat Scab) ، كپك صورتي يا اسكب صورتي، بيماري Tombstone و بيماري Fusarium glume spot شناخته شده و نامگذاري گرديده است.


نشانه‌هاي بيماري

نخستين نشانه آلودگي سنبله‌ها، ايجاد يك لكه كوچك آبسوخته و كم و بيش قهوه‌اي رنگ، در قاعده يا وسط گلوم يا روي محور سنبله است. سپس اين آبسوختگي و بيرنگ شدن از نقطه آلودگي در تمام جهات گسترش مي‌يابد. آلودگي ممكن است فقط سنبلچه‌هاي منفرد يا كل سنبله را در برگيرد. در امتداد لبه گلومها و يا در قاعده سنبلچه‌ها رشد ميسليومي صورتي تا قرمز رنگ به حالت كركي بوضوح ديده مي‌شود. دانه‌هاي گندم سنبلچه‌هاي آلوده اغلب چروكيده، تيره رنگ ، پوك و لاغر مي‌باشند. سنبلچه‌هاي آلوده قبل از بلوغ سفيد رنگ مي‌شوند. در صورتي كه هواي گرم و مرطوب ادامه يابد، سنبلچه‌هاي روي سنبله‌هايي كه زود آلوده شده‌اند هنگام برداشت محصول با ظهور پريتسيوم‌هاي آبي - سياه، خالدار مي‌شوند
عامل بيماري و ويژگيهاي فيزيولوژيكي آن

هرچند گونه‌هايي از جنسFusariumبعنوان عامل اين بيماري معرفي گرديده‌اند، وليگونهF.graminearum Schwabeيكي از مهمترين آنها شناخته شده است. اين گونه درسال 1977 توسط ارشاد (1374) از گندمهاي منطقه مازندران گزارش گرديد. گونه اخير داراي دو گروه است، گروه I آن به ريشه و طوقه و گروه II آن به سنبله گندم حملهمي‌كند. فرم جنسي قارچ عامل بيماري بنامGiberella zeae(schw.)Petchمي‌باشد كهايجاد پريتسيوم مي‌كند.
كاظمي (1376) از مزارع آلوده گرگان و گنبد، تعداد 32 نمونه بطور مجزا جمع‌آوري نمود. در اين مزارع سنبله‌هاي آلوده، به لحاظ وجود پوشش صورتي - نارنجي رنگ قارچ، از سنبله‌هاي سالم قابل تشخيص بودند. در آزمايشگاه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده، 18 جدايه فوزاريوم جداسازي و خالص شده و گونه تمامي جدايه‌ها، F.graminearumتشخيص دادهشد. همچنين به منظور انتخاب بيماريزاترين جدايه‌ها، از توانايي آنها در بروز (incidence) بيماري در سنبله‌ها استفاده شد كه با توجه به نتايج بدست آمده تعداد 5 جدايه با 87 تا100 درصد آلوده‌سازي خوشه‌ها، براي مطالعات و بررسيهاي بعدي مورد استفاده قرار گرفت. همچنين مي‌توان دريافت، اين گونه مي‌تواند عامل اصلي بيماري در منطقه باشد.
مهمترين ويژگي گونهF.graminearumتوليد مايكوتوكسين‌هاي مختلف ، با توجه به شرايط محيطي و نوع ميزبان مي‌باشد، كه عامل مايكوتوكسيكوزهاي شديد در انسان و حيوانات است و از علايم آنها بي‌اشتهايي، تهوع و گرفتگي ماهيچه‌ها مي‌باشد. در بررسي 37 نمونه دانه گندم از مزارع آلوده به اين بيماري در مازندران، غلظت زيرالنون (ZON) بين 6/42-3 و داكسي نيوالنول (DON) تا 5/10 ميلي‌گرم در كيلوگرم برآورد شده و تأثير بيولوژيكي اين مايكوتوكسين‌ها در غلظت‌هاي متعارف، روي لاروهاي خرچنگ دريايي آب شور تا 85 درصد تعيين گرديد (زماني‌زاده و خورسندي، 1374).
همچنين به منظور ارزيابي آلودگي مزارع شمال كشور به مايكوتوكسين‌هاي فوزاريوم در سال 1375، 35 نمونه از گندمهاي تازه درو شده شمال ايران (مناطق گنبد و گرگان) جمع‌آوري شده و وجود و ميزان 8 مايكوتوكسين؛ نيوالنول، داكسي نيوالنول، فوزارنون ـ ايكس، دي استوكسي سيرپنول، نيوسولانيول، تي-توكسين، اچ تي- 2 توكسين و زيرالنون، بطور همزمان مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج حاصله نشان داد كه از مجموع 35 نمونه حاوي مقادير بسيار بالايي زيرالنون بودند. ميانگين مقادير نيوالنول ppm 6/577 ، نيوسولانيول ppm 2/476 و زيرالنون ppm 3/3464 بود. در ضمن ساير توكسين‌ها در هيچ يك از نمونه‌هاي مورد بررسي يافت نشدند (يزدان پناه و همكاران، 1377).
گلزار و همكاران (1379) ارتباط بين توليد توكسين داكسي نيوالنول و بيماريزاييجدايه‌هاي قارچF.graminearum ، عامل بلايت سنبله گندم را مورد بررسي قرار دادند.بدين منظور هشت جدايه قارچ عامل بيماري با توانايي توليد مقادير متفاوت توكسين DON شامل؛ دو جدايه با حداكثر ميزان توليد (mg/g 4/2156 و 2/1969) ، دو جدايه با توكسن زايي متوسط (mg/g 5/580 و 539) ، دو جدايه با توكسين زايي پايين (mg/g 52/269 و 2/176) و دو جدايه نيز بدون توانايي توليد توكسين DON ، بطور تصادفي از جدايه‌هاي گونه مزبور انتخاب شدند. مايه‌زني گندم رقم فلات در مرحله گلدهي، با سوسپانسيون 20-15 ماكروكنيدي، در 10 ميكرو ليتر آب مقطر استريل، در يك سنبلچه مياني هر سنبله انجام شد. پيشرفت بيماري در سه مرحله 10، 15 و 20 روز بعد از مايه‌زني با شمارش تعداد سنبلچه آلوده ارزيابي گرديد. از نتايج بدست آمده چنين استنباط گرديد؛ درجدايه‌هايي كه داراي توانايي توليد بالاي توكسين DON مي‌باشند، اين عامل موجب افزايش ويرولانس قارچ عامل بيماري مي‌گردد.
تاثير فيتوتوكسين‌هاي نيمه خالصF.graminearum ، روي بذور در حال جوانه‌زني وبافت گندم در رابطه با مقاومت گندم به بلايت فوزايومي خوشه مورد بررسي قرار گرفت. براي اين كار 26 لاين گندم نان، از نقطه نظر تحمل بالقوه بذور در حال جوانه‌زني به فيتوتوكسين‌ها با استفاده از فيتوتوكسين‌هاي نيمه خالص قارچ عامل بيماري بررسي شده و همبستگي تحمل آنها به عصاره فيتوتوكسيك و مقاومت مزرعه‌اي آنها نيز محاسبه گرديد. با تيمار قطعات كولئوپتيل در حال رشد همان ارقام، بوسيله فيتوتوكسين‌هاي نيمه خالص، نتايج نشان داد كه اگر چه تنوع پذيري زيادي بين لاين‌هاي متفاوت گندم از نظر تحمل آنها به فيتوتوكسين‌هاي نيمه خالص وجود داشت، ليكن هيچ همبستگي ميان تحمل لاين‌ها به فيتوتوكسين‌هاي نيمه‌خالص و شاخص بيماري (ns08/0R=) و بين تحمل لاين‌ها به فيتوتوكسين‌هاي نيمه خالص و حدوث بيماري (ns08/0- R=) وجود نداشت (پاكدامن و همكاران، 1379) .


چرخه بيماري
عامل بيماري زمستان را در بقاياي ميزبان مي‌گذارند، بقايان گندميان، ساقه ذرت و كلش گندم از منابع اوليه آلودگي بحساب مي‌آيند و در عين حال در بذور گندم نيز باقي مي‌مانند. كنيديها يا آسكوسپورهاي حـاصل از اين منـابع آلـودگي بـه وسيلـه بـاد انتشـار يـافته و در مـرحله گلـدهي (Anthesis) كه حساسترين مرحله گندم به بيماري است، موجب آلوده‌سازي گياه مي‌شوند. در اين مرحله سطوح بالايي از اسيد آمينه‌هاي كولين (choline) و بتيين (betaine) درون بساكهاي بيرون زده از گل، توليد شده و اين مواد باعث تحريكرشد قارچF.graminearumگرديده و به دنبال آن آلودگي سنبله توسط اين پاتوژنشدت مي‌يابد. از آنجايي كه دوره اصلي آسيب‌پذيري گندم به بيماري در طول مرحله گرده‌افشاني است، قارچ عموماً به يك سيكل آلودگي در فصل محدود مي‌شود. فراواني اينوكلوم اوليه و شرايط آب و هوايي در طور مرحله گرده‌افشاني، از عوامل تعيين كننده شدت اين بيماري است. تنش‌هاي تغذيه‌اي نيز ممكن است حساسيت گياه را به آلودگي افزايش دهند. درجه حرارت مناسب براي آلودگي و توسعه بيماري 25 درجه سانتيگراد است، در دماي 15 درجه سانتيگراد آلودگي كم بوده يا اصلاً اتفاق نمي‌افتد و بروز بيماري در درجه حرارت 20 تا 30 درجه سانتيگراد شدت مي‌يابد. دوره‌هاي رطوبتي مورد نياز براي آلودگي بسته به دما و مرحله رشدي گياه از 36 تا 72 ساعت متغير است و اين دوره‌ها بخصوص در مرحله گلدهي براي آلودگي اهميت دارد.
مليحي پور (1376) بيماري بلايت خوشه گندم و نقش چند عامل محيطي در توسعه آن در مناطق گرگان و مازندران را مورد بررسي قرار داد. بدين منظور داده‌هاي مربوط به يك سري از عوامل جوي كه احتمال مي‌رفت، مساعد بودن آنها در دوره گلدهي ارقام مختلف مربوط به يك سري از بيماري بلايت فوزاريومي خوشه را افزايش دهد، براي سالهاي 76-1371 از ايستگاههاي هواشناسي هاشم آباد (گرگان) و قراخيل (مازندران) تهيه شده و جهت مطالعات مربوط در نظر گرفته شدند. براي هريكي از سالهاي مذكور درصد وقوع بيماري در گندم رقم فلات نشان داد كه از بين عوامل جوي مورد بررسي، دو عامل ميزان بارندگي و تعداد روزهاي باراني در دوره گلدهي، با وقوع بيماري در اين رقم همبستگي بالايي دارند. بعبارت ديگر رابطه خطي معني‌داري بين ميزان بارندگي و تعداد روزهاي باراني در دوره گلدهي با ميزان بيماري در گندم رقم فلات وجود دارد.

مبارزه
در ارزيابي مقاومت ارقام و لاين‌هاي گندم به بيماري بلايت فوزايومي سنبله، مقاومت نسبي 64 رقم و لاين با استفاده از سه روش؛ مايه زني مصنوعي (تست درون شيشه‌اي, سنبله‌هاي جدا شده و متصل به گياه) طي سالهاي 1374 و 1375 تعيين گرديد. براي اين منظور مخلوطي از هشت جدايه قارچ عامل بيماري، باغلظت 20 اسپور در پنج ميكروليتر تهيه شد و سپس ارقام و لاين هاي مورد نظر به ترتيب در مراحل گياهچه (آزمايش درون شيشه اي) و گياه بالغ (سنبله هاي جدا شده و متصل به گياه) مايه‌زني گرديدند. نتايج حاصل نشان داد، ارقام Sumai#3, Sara/Jup/Biy, Pavon, Pasa و Wang Shui-bai نسبت به بيماري متحمل بودند (ممرآبادي و همكاران، 1379).
يكي از مباحث جالب توجه در بيماري شناسي گياهي، القاي مقاومت مي‌باشد. در يك پژوهش، امكان القاي مقاومت در ارقام حساس گندم به بيماري فوزاريومي خوشه بررسي شد. بدين منظور همزمان با شروع گلدهي در رقم فلات، سنبله‌ها بطور جداگانه با فعال كننده‌هاي گياهي همچون اسيد سالسيليك، عصاره مخمر و ميسليوم كشته شده قارچ عاملبيماري، بوسيله اتوكلاو (1درصد وزن به حجم) دو بار به فاصله 24 ساعت از هم تيمار شده و سپس مايه‌زني سنبله‌ها با اسپورهاي F.graminearumانجام پذيرفت. براي هر محرك100 سنبله و دو سري شاهد در نظر گرفته شد كه يك سري از آنان با آب مقطر استريل و سري ديگر فقط با قارچ عامل بيماري تيمار شدند. نتايج نشان داد كه فقط ميسليوم كشته شده قارچ عامل بيماري قادر به جلوگيري از پيشرفت بيماري بر روي سنبله مي‌باشد. زيرا پاتوژن پس از تزريق در سنبلچه مياني، موفق به گسترش و آلوده‌سازي تمام سنبله نشد. اين نتايج حاكي از اين بود كه ميتوان از تركيبات خاصي، بعنوان فعال‌كننده‌هاي مكانيزم دفاع در گياهان عليه پاتوژنها استفاده نمود(كاظمي و همكاران، 1377).
محمدي و كاظمي (Mohammadi and Kazemi 2002) براي اولين بار ميزان فعاليت و نقش آنزيمهاي پلي فنل اكسيداز و پراكسيداز در سنبله‌هاي ارقام حساس و مقاوم گندم به بيماري فوزاريومي خوشه و القاي مقاومت را مورد بررسي قرار دادند. آنزيم اكسيدكننده پلي فنل اكسيداز (PPO) يكي از مهمترين آنزيمهاي دفاعي گياهان عليه عوامل بيماريزا و آفات محسوب مي شود. اين آنزيم در اكسيده كردن فنل هاي گياهي به كينون ها (تركيبات سمي ضدميكروبي) و ليگنين كردن ديواره سلولي گياه ميزبان در برهم كنش ناسازگار نقش بسزايي دارد. در اين پژوهش، ميزان فعاليت اختصاصي اين آنزيم به روش اسپكتروفتومتري، در ارقام متحملWang Shui-bai و Sumai#3 و حساس فلات و گلستان در چهار مرحله تكامل سنبله شامل گلدهي، شيري، خميري و رسيدن كامل دانه، مورد سنجش قرار گرفت. خصوصيات بيوشيميايي بدست آمده از بهينه سازي فعاليت PPO سنبله گندم شامل؛ سرعت خطي واكنش (Kinetics) در 30 ثانيه حداكثر جذب در 515 نانومتر، مطلوبترين pH برابر 4/6 ، مناسبترين غلظت سوبستريت پايروكتكول 20 ميلي مول و كمك آنزيم ال - پرولين 5 ميلي مول بود. فعاليت اين آنزيم براساس پروتئين خام محلول، در سنبله تلقيح شده ارقام متحمل، در مرحله شيري به حداكثر ميزان رسيد و متعاقباً كاهش يافت ، اين ميزان در مقايسه با شاهدهاي مربوطه، به بيش از سه برابر رسيد. در ارقام حساس فلات و گلستان ميزان فعاليت PPO تا نصف آن در ارقام متحمل كاهش يافت. رنگ آميزي فعاليت اين آنزيم در ژل بومي پلي‌اكريل آميد، تعداد يك آيزوزايم بازي و 6 تا 8 آيزوزايم اسيدي را آشكار ساخت. همچنين تراكم و ضخامت باندهاي اسيدي PPO در نمونه‌هاي مايه‌زني شده، به مراتب بيشتر از نمونه‌هاي شاهد بود. عصارهF.graminearum تنها يك باند بازي را در ژل متراكم‌كننده نشان داد. فعـاليت PPO خـوشه گنـدم، در اثر تيمـار ژل، درمحلول سديـم آزايد (NaN3) و جوشانيدن عصاره ناپديد گرديد. در كليه ارقام مورد آزمايش، فعاليت PPO در مرحله شيري افزايش يافت و از آنجايي كه اين ميزان در ارقام متحمل، 7/1 برابر نسبت به ارقام حساس بيشتر بود، اين امكان وجود دارد كه بتوان از PPO به عنوان يك نشانگر بيوشيميايي مقاومت، جهت گزينش منابع مقاوم ژنتيك در برنامه به نژادي استفاده نمود. عمليات فوق‌الذكر براي آنزيم اكسيدكننده پراكسيداز (POX) نيز انجام گرفت. نتايج حاصل نشان داد پراكسيداز سنبله گندم، داراي سرعت واكنش ثابت تا 30 ثانيه، حداكثر جذب فرآورده اكسيد شده در 475 نانومتر، مطلوبترين pH برابر 4/5 و مناسبترين غلظت سوبستريت گوييكول 200 ميلي مول و سوبستريت H2O2 برابر 3/0 درصد مي‌باشد. ميزان فعاليت ويژه POX براساس پروتئين خام محلول، در كليه ارقام متحمل و حساس تلقيح شده، در مرحله شيري در مقايسه با شاهدهاي مربوطه افزايش قابل توجه داشته و در بيشتر موارد به حداكثر ميزان رسيد، ولي اين افزايش در ارقام متحمل وانگ و حساس فلات به يك ميزان و در ارقام متحمل سرماي در حد متوسط و حساس گلستان ناچيز بود. فعاليت POX در ژل بوميپلي‌اكريل‌آميد رنگ‌آميزي شد. در ژل متراكم كننده تعداد سه باند آيزوزايمي بازي (كاتديك) و تعداد 7 باند اسيدي (آنديك) در ژل جداكننده آشكار گرديدند. در ارقام متحمل مايه‌زني شده، تراكم و ضخامت ايزوپراكسيدازها بيشتر از نمونه‌هاي شاهد بود. حرارت و تيمار با سديم آزايد در ژل پلي‌اكريل‌آميد به ترتيب موجب از بين رفتن كامل و يا نسبي فعاليت ايزوزايم‌هاي POX گرديد. عصاره قارچ عامل بيماري فقط يك باند اسيدي را در ژل جداكننده نشان داد.
همچنين در بررسي القاي مقاومت، نتايج نشان داد ميزان فعاليت ويژه آنزيمهاي PPO و POX در مرحله شيري سنبله رقم فلات پس از تيمار با ميسليوم كشته شده و مايه‌زني با قارچ عامل بيماري در مقايسه با شاهد، بيش از دو برابر بود. همچنين تراكم، ضخامت و تعداد ايزوزايم‌هاي PPO و POX در الكتروفورز ژل بومي پلي ‌اكريل آميد در نمونه‌هاي تيمار شده با ميسليوم كشته شده، بيشتر از شاهدهاي مربوطه بود.
در ارتباط با كنترل شيميايي بيماري، گلزار و همكاران (1373) تاثير چند قارچكش بر فوزاريوز خوشه گندم در گرگان و مازندران را مورد بررسي قرار دادند. نتايج نشان دادقارچكش آلتوكمبي SC460 به ميزان 6/0 ليتر در هكتار و در دو بار سم پاشي (يكبار مرحله ظهور خوشه و يكبار نيز در مرحله گلدهي) بيشترين تاثير را در مقايسه با ساير قارچكش‌هاي مورد آزمايش داشته و نسبت به شاهد نيز در سطح 1% برتري نشان داده است. از طرفي چون سم‌پاشي در مرحله ظهور خوشه، تاثير كمتري در مقايسه با زمان گلدهي داشته است، بنابراين مي‌توان يك نوبت سم‌پاشي در مرحله شروع گلدهي را توصيه نمود. اين نكته هم از لحاظ اقتصادي و هم از جنبه زيست محيطي داراي اهميت است.