ماهور میلاتی

بیماری گال طوق دار

Agrobacterium tumefaciens یک آلفا پروتوباکتر از خانواده Rhizobiaceae ، گرم منفی ، فاقد اسپور ، متحرک ، میله ای شکل و هوازی است که زندگی آزادی در خاک دارد . این باکتری عامل بیماری Crown Gall (گال طوق دار ) در طیف وسیعی از گیاهان دو لپه بخصوص خانواده rose مانند سیب ، گلابی ، هلو ، گیلاس ، بادام و تمشک می باشد .

باکتری بخشی از DNA خود را به درون گیاه انتقال می دهد ، این DNA وارد ژنوم گیاه شده و سبب ایجاد تومور و تغییراتی در متابولیسم گیاه می گردد .

بیشتر ژنهایی که در بیماری Crown Gall دخالت دارند بر روی پلازمید بزرگی به نام پلازمید Ti (Tumour inducing القا کننده تومور ) قرار دارد . خصوصیت ویژه این باکتری مربوط به عملکرد پلازمید Ti است و نه کروموزوم باکتریایی .

پلازمید Ti شامل دو دسته ژن مهم است :

· ژن های vir

· ژن های T-DNA

T-DNA بخشی است که به سلول گیاه انتقال می یابد و ژن های vir ژن هایی اند که برای ایجاد عفونت مورد نیاز است .

عملکرد ژن های vir :

· تولید پروتئین ها ( پرمئاز ها ) به منظور جذب ترکیباتی به نام opine که توسط تومور ها ساخته می شوند . این پروتئین ها وارد غشای باکتریایی می شوند .

· تولید اندونوکلئاز که باعث برش (T-DNA (transferred - DNA می شود .

ژن های vir شامل اپران های virA ، virB ، virC ، virD ، virE و virH است .

virA پروتئین هایی را تولید می کند که در کموتاکسیک شرکت کرده و ترکیبات فنلی را حس می کند .

VirB شامل 11 غالب خواندنی باز است . این ژن ها مسئول تشکیل T-pilus می باشد . در ابتدا pro-pilin شکل می گیرد که یک پلی پپتید 121 اسیدآمینه ای است و نیاز به پردازش دارد . این فرایند با حذف 47 ریشه اسیدآمینه انجام می گیرد تا زیرواحد T-pilus شکل گیرد . محصولات دیگر virB در انتقال زیرواحدها از میان غشای پلاسمایی دخالت دارند .

پمپ ATPase نیز برای انتقال فعال زیرواحدها مورد نیاز است .

virD2 تولید پروتئینی می کند که به انتهای 5 پرایم T- DNA متصل می شود .

پروتئین های virE2 ، T- DNA را پوشانده و از آن در برابر تجزیه حفاظت می کند .

VirH احتمالا سبب سم زدایی در برابر ترکیبات ضد باکتریایی گیاهان می شود که از محل زخم تولید می شوند .

عملکرد T- DNA :

· تولید cytokinin

· تولید indole acetic acid

· سنتز و آزادسازی متابولیت های گیاهی جدید (opines ، agrocinopines)

T- DNA دارای ژن هایی برای بیوسنتز آنزیم هایی برای تولید آمینواسیدهای غیراستاندارد است . همچنین حاوی ژن هایی برای بیوسنتز هورمون های گیاهی (auxin ، cytokinin ) می باشد . با تغییر هورمونی در سلول های گیاهی ، کنترل تقسیم سلولی از بین رفته و تومور شکل می گیرد . نسبت auxinبه cytokinin تولید شده ، مورفولوژی تومور را تعیین می کند . opines ، agrocinopinesبه عنوان منبع کربن و انرژی توسط باکتری مورد استفاده قرار می گیرد در حالیکه گیاه قادر به استفاده از این متابولیت ها نیست . سوش های متفاوتی از A.tumefaciens انواع مختلفی از پلازمید Ti دارند که محصولات متنوعی از اوپین ها را کد می کنند . مانند nopaline ، agrocinopine A ، octopine ، agropine .

مکانیزم عفونت :

· کموتاکسی و آغاز اتصال به محل زخم

· اتصال پایدار

· برش T- DNA

· ساخت کانال های انتقال

· انتقال T- DNA به سلول گیاهی

· انتقال T- DNA به هسته و الحاق آن و رونویسی از آن

Agrobacterium tumefaciens معمولا در منطقه ریزوسفر وجود دارد . در شرایط طبیعی این باکتری از طریق کموتاکسیس به محل زخم در گیاه کشیده می شود . این امر در پاسخ به آزادسازی ترکیبات فنلی صورت می پذیرد . باکتری ترکیبات فنلی مانند acetosyringone را حتی در غلظت های پایین (M 7- 10 ) شناسایی می کند که سبب جذب آن می شود . یکی از عملکردهای پلازمید Ti کد کردن گیرنده های کموتاکسیک است که وارد غشای باکتریایی شده و باکتری را برای شناسایی محل زخم توانا می سازد . Acetosyringone علاوه بر اینکه در کموتاکتیک نقش دارد در غلظتهای بالاتر (M 4- 10 _ 5- 10 ) سبب فعال سازی ژن های vir می شود .

اتصال باکتری به گیاه در دو مرحله انجام می شود :به منظور ایجاد یک اتصال ضعیف اولیه و برگشت پذیر ، باکتری فیبریل های سلولزی سنتز می کند که سبب اتصال آنها به سلول گیاهی در محل زخم می شود . 4 ژن اصلی در این فرایند دخالت دارند : Chv A ، Chv B ، Psc A ، att . این فیبریل ها باعث اتصال باکتری ها به یکدیگر و تشکیل یک میکروکلنی می شوند . پس از ساخت فیبریل های سلولزی ، یک پروتئین غشای خارجی وابسته به +2 Ca به نام rhicadhesin ساخته می شود که در اتصال باکتری به دیواره سلولی نیز نقش دارد .

ترکیبات گیاهی که سبب تحریکAgrobacterium برای آلوده سازی سلول گیاهی می شود :

· Acetosyringone· hydroxyacetosyringone – Alpha· catechol· ferulic acid· gallic acid· hydroxybenzoic acid – p· protocatechuic acid· pyrogallic acid· resorcylic acid· sinapinic acid· syringic acid· vanillin

برای انتقال T- DNA ابتدا می بایست این ناحیه از پلازمید حلقوی برش داده شود . کمپلکس virD1/D2 ، DNA را در توالی مشخص برش می دهد . پروتئین virD2 به انتهای 5 پرایم متصل می شود . این پروتئین شامل یک موتیف است که سبب ایجاد یک کمپلکس نوکلئوپروتئین می گردد . در مرحله بعدی انتقال به سلول گیاهی ، باکتری از سیستم ترشحی تیپ 4 استفاده می کند که همراه با تشکیل T-pilus است .

VirG/VirA سیستم تنظیمی دو جزئی است که قادر به شناسایی سیگنال های فنلی ساخته شده توسط سلول های بافت زخمی گیاه اند . این امر منجر به فعال سازی ژن های vir B می شود که مسئول تشکیل T-pilus است .

در سیتوپلاسم سلول گیرنده،کمپلکس T- DNA توسط پروتئین های virE2 پوشانده می شوند. این پروتئین ها بطور مستقل از کمپلکس T- DNA از طریق سیستم ترشحی تیپ 4 وارد می شوند .

بر روی پروتئین های virE2 و virD2 توالی NLS (توالی استقرار هسته ای ) وجود دارند که توسط پروتئین های a-importin شناسایی می شوند . بدنبال آن به B-importin متصل شده و از طریق کمپلکس منفذ هسته ای به درون هسته میزبان انتقال می یابد . T- DNA در دو سر خود توالی هایی دارد که بواسطه آنها می تواند وارد ژنوم سلول گیاهی شود .

توانایی Agrobacterium در انتقال ژن ها به گیاهان و قارچ ها در بیوتکنولوژی و بخصوص در زمینه مهندسی ژنتیک برای بهینه سازی گیاهان مورد استفاده قرار می گیرد . دستکاری بر روی ژنوم باکتریایی (T- DNA ) انجام می شود

آگروباکتریوم

 
آگروباکتریوم

آگروباکتریوم یک باکتری گرم منفی است. جنس آگروباکتریوم به تعدادی گونه تقسیم می‌شود. این تقسیمبندی عمدتاً بر اساس علائم حاصل از بیماری و طیف میزبان می باشد. بنابراین، A. radiobacter یک گونه غیر بیماریزا است، A. tumefaciens عامل بیماری گال تاجی، A. rhizogenes عامل بیماری ریشه مویی و A. rubi عامل بیماری گال نیشکر می‌باشد. به تازگی یک گونه جدید به نام A. vitis که عامل ایجاد گال در انگور و تعداد دیگری گیاه است، نیز شناسایی شده‌است.
 
گال‌هایی که توسط آگروباکتریوم ایجاد شده‌اند

در اکثر موارد، علائم بیماری یاد شده حاصل از نوع پلاسمید مولد تومور است که در درون سویه خاصی وجود دارد. از دست دادن پلاسمید مولد تومور یا جایگزینی آن با پلاسمید دیگر، میتواند باعث تغییر علائم بیماری شود.

آگروباکتریوم میتواند DNA را به تعداد قابل ملاحظه ای از موجودات زنده شامل بسیاری از دولپه‌ای‌ها و تکلپه‌ای‌ها در گونه‌های نهاندانه و بازدانگان منتقل نماید. به علاوه، آگروباکتریوم توانایی انتقال ژن به قارچ‌هایی مثل مخمر، آسکومیست‌ها و بازیدومیست‌ها را دارد. در سال ۲۰۰۱ انتقال DNA به سلول انسانی توسط آگروباکتریوم گزارش شده‌است. اساس مولکولی و ژنتیکی طیف میزبان یک سویه آگروباکتریوم هنوز روشن نشده‌است. مطالعات اولیه حاکی از این است که پلاسمید Ti در مقایسه با ژن های کرورموزومی، تعیین کننده ژنتیکی اصلی طیف میزبانی می‌باشد. نشان داده شده‌است که چندین مکان ژنی بیماریزایی (vir) بر روی پلاسمید Ti ازجمله virC و virF، در تعیین گونه‌های گیاهی که انتقال ژن به آنها می‌تواند صورت گیرد تا تومورهای گال تاجی ایجاد شود، نقش دارند. مشخص شده که مکان ژنی virH که قبلاً pinF نامیده می‌شد، در توانایی آگروباکتریوم در انتقال ژن به ذرت موثر می‌باشند. سایر ژنهای vir مثل virG نیز در بیماری‌زایی بیش از حد برخی سویه‌های خاص مشارکت دارند.

 _تورم نوک ریشه،زرد شدن قسمتهای مختلف ریشه واثار شته زرد در ریشه مسن       شته گال زا

بـــــــــــــــــــــرگها

3_تارهای سفید تا قرمزرنگ و غیر قابل شستشو فقط در سطح زیرین      کنه گال زا

3-برامدگی زگیل مانند بر روی سطح بالایی برگ       کنه گال زا و یا کنه نمدی

4-گال هایی به اندازه عدس در سطح زیرین برگ            شته گال زا

5-پیچیدگی برگ به سمت پایین و تغییر رنگ پاییزه زودتر از موعد              بیماری ویروسی پیچیدگی برگ

6-برامدگی زگیل مانند کنه گال زا به رنگ زرد لیمویی               بیماری پانشور

7-پیچیده شدن شدید سطح برگ و تغییر شکل کامل انها           کنه،تریپس،زنجیره مو

 »  نماتد گال دانه 
 گال دانه » يکي از قديمي ترين بيماري هاي شناخته شده گندم است و در اصطلاح انگليسي « Seed gall nematode » ناميده مي شود. نماتود گال دانه،  Anguina  tritici  ، نخستين نماتودي است که به عنوان پاتوژن گياهي شناخته شده است. گال دانه را به نام هاي کاکلز، پرپلز، پپر کورن و بيماري کرمي نيز ناميده اند و در سال 1328 دواچي در کتاب « آفات مهم گياهان زراعي و طرز مبارزه با آنها» اين بيماري را به فارسي سياه دانه ناميده و اسم علمي آن را  Anguillulina  tritici ذکر کرده است. اين بيماري نخستين بار در انگلستان در سال 1743 توسط نيدهام (Needham) گزارش گرديد.  A.tritici از طريق همراهي با بذر گندم يک بار انتشار جهاني يافت و باعث خسارت شديد به محصول گندم شد. اين بيماري امروزه در تمام قاره هاي جهان وجود دارد. در ايران نيز از مناطق اصفهان، کرمان، خوزستان، سيستان و بلوچستان، کرمانشاه، فارس، بندر عباس، لرستان، تهران، گرگان و آذربايجان گزارش شده که خسارت آن در بعضي موارد زياد بوده است. همچنين اين بيماري توسط الهي نيا از آستارا، مازندران، گرگان و گنبد جمع آوري گرديده است. ميزبان اصلي اين نماتود گندم بوده ولي به چاودار، جو و يولاف نيز مي تواند حمله کند اما فقط روي گندم اهميت زيادي دارد. با استفاده از تکنيک هاي نوين تميز کردن بذر اين بيماري تا حد زيادي کم شده است. 

ارگانيسم عامل بيماري

عامل بيماري گال دانه گندم نماتود  Anguina  tritici است که يک پارازيت اجباري مي باشد. اين نماتود از خانواده  Tylenchidae بوده، طول نماتود ماده بين 4 - 3 ميليمتر و طول نماتود نر بين ?.? تا ?.? تاميليمتر است. نماتود هاي ماده مارپيچي بوده و عملاً تحرک کمي دارند ولي نماتود هاي نر به صورت مستقيم بوده و فعال تر به نظر مي رسند. پرحجم و متورم بودن قسمت وسط بدن نماتود ماده به علت رشد زياد تخمدان مي باشد. دو انتهاي بدن نماتود ماده باريک هستند که ظاهراً دوکي شکل به نظر مي رسند. به علت داشتن پوست شفاف و بي رنگ؛ کليه دستگاه هاي دروني بدن نماتود به خوبي در زير ميکروسکوپ مشاهده مي شود. حباب تحتاني مري اين نماتود چند قسمتي و منفذ تناسلي ماده در بخش عقبي بدن قرار دارد. تخمدان در ماده يک عدد، اما داراي رشد زيادي است به طوري که تا ناحيه سر نماتود امتداد داشته، در آنجا تا شده و به سمت عقب بر مي گردد و غالباً بار ديگر تا خورده و به طرف جلو امتداد پيدا مي کند.

 علائم بيماري

بر اثر حمله اين نماتود به گندم، فاصله بين گره هاي ساقه گندم کوتاه مانده و پيچيدگي هايي در طول ساقه به وجود آمده و معمولاً ساقه هاي آلوده کوتاهتر مي شوند. سطح برگ ها نيز حالت موجدار و پيچيدگي پيدا مي کند. برگ هاي مسن غالباً علائم آشکاري نشان نمي دهند. خوشه هاي بيمار کوتاه تر از خوشه هاي سالم شده، طول ريشک هاي آنها کم مي شود و تقارن طبيعي خوشه هاي بيمار از بين مي رود. بذور آلوده، ديگر بذر گندم نبوده و به صورت گال هاي خيلي کوچکتر از گندم به رنگ خاکستري متمايل به سياه در آمده و در داخل هر گال هزاران لارو سن دوم نماتود ديده مي شود که به حالت خواب به سر برده و چنانچه بذر آلوده در آب خيسانده و کمي له شود تعداد بيشماري لارو نماتود از گالها خارج شده و شروع به حرکت مي نمايند.

به طور کلي اين بيماري در مراحل مختلف رشدي علائم و خسارتهاي متفاوتي دارد که به شرح زير است:

1) مرحله کاشت: در اين مرحله گال هاي قهوه اي رنگ نماتود در ميان بذور قابل مشاهده  مي باشند که بايد قبل از کاشت؛ بذور را بوجاري و گالها را کاملاً جدا نمود.

2) مرحله پنجه زني: در اين مرحله هنگام بازديد مزرعه مشاهده مي شود بعضي بوته ها کوتوله مانده و برگ ها حالت پيچيدگي و بد شکلي دارند.

3) مرحله خوشه دهي: در اين مرحله و هنگام شروع خوشه دهي با مراجعه به مزرعه مشاهده مي شود که:

الف) از بعضي خوشه ها شيره يا صمغ زرد رنگي ترشح مي شود که اين صمغ علامت بيماري باکتريايي خوشه صمغي گندم است که عامل بيماري معمولاً فقط به وسيله لارو نماتد گال دانه گندم منتقل مي شود و منجر به تشکيل خوشه اي مي شود که کاملاً زرد رنگ و پوشيده از صمغ است. در اين خوشه ها دانه تشکيل نشده و پس از بارندگي و شستشوي صمغ زرد رنگ؛ فقط محور خوشه باقي مي ماند.

ب) تعدادي از خوشه ها بر اثر بيماري در غلاف برگ پرچم گير کرده، باز نشده و تلقيح        نمي شوند.

ج) در مرحله خوشه دهي در بعضي خوشه ها گال هاي نماتود تشکيل مي شود. اين گال ها ابتدا سبز رنگ و نرم هستند و سپس در مراحل بعدي به رنگ قهوه اي روشن تا تيره در آمده و پوسته آن کاملاً سخت مي شود به طوري که با فشار دست اصلاً قابل شکستن نيست.

4) مرحله برداشت: در اين مرحله گال هاي سخت شده به رنگ قهوه اي روشن تا قهوه اي تيره همراه با بذور گندم برداشت شده و در توده بذر مشاهده مي شود.

 چرخه بيماري

A.tritici به صورت لارو سن دوم به حالت غير فعال در داخل بذور آلوده گندم که کوچک و سياه رنگ هستند به سر مي برد. هر گال محتوي صدها و گاهي هزاران لارو سن دوم مي باشد. تعداد لارو هاي موجود در هر دانه آلوده متفاوت بوده و به بزرگي و وزن آن بستگي دارد. مثلاً در بذور آلوده که از چين گزارش شده در هر بذر 2600-800 و در هند 32400-3600 لارو گزارش شده است. لارو هاي سن دوم در گال به صورت غير فعال ( Quiescent ) مي باشند که در شرايط خشک ممکن است سالها را به همين نحو بگذرانند. پس از اينکه رطوبت از طريق باران يا آب آبياري براي جوانه زدن بذر گندم فراهم گردد و حرارت کافي وجود داشته باشد، نماتود هاي سن دوم در اثر وجود رطوبت، فعاليت خود را از سر مي گيرند و از دانه خارج و در جستجوي ميزبان در خاک شروع به حرکت مي کنند. بنابراين وجود رطوبت براي آغاز فعاليت لاروها و حرکت آنها در خاک ضروري است. حرکت اين لارو در آب بسيار محدود مي باشد. چنانچه اين لارو به ميزبان دسترسي پيدا نکند پس از 6 تا 7 ماه استفاده از ذخيره ي بدن خود مي ميرد. بر خلاف بسياري از نماتودهاي بيماريزاي گياهي،  A.tritici روي ريشه ‌ها تغذيه نمي‌کند، بلکه وقتي به دانه سالم گندمي که در حال جوانه‌زدن است مي‌رسد به آن چسبيده و با رسيدن به جوانه انتهايي به صورت انگل خارجي آن در مي‌آيد. هنگامي که خوشه ها ظاهر مي شوند لارو ها وارد دانه شده و از مواد غذايي تخمدان تغذيه کرده و به صورت انگل داخلي در مي آيند. تعدادي از لارو ها نيز به سمت برگ ها رفته و چين هايي روي برگ ايجاد مي کنند و گاهي چند لارو در همان محل به سن بلوغ رسيده و ايجاد خميدگي و پيچيدگي در برگ ها، ساقه و محور سنبل مي کنند. معمولاً در داخل هر تخمدان بذر 6-1 نماتود ماده و 7-2 نماتود نر وارد مي گردند و جفت گيري مي نمايند که پس از جفت گيري هر ماده تا 2500 تخم مي گذارد. تعداد تخم ها در هر دانه حدود 15000 عدد است. لارو سن اول در داخل تخم پوست اندازي کرده و به لارو سن دوم تبديل مي گردد. دوره تخم ريزي بين 7-6 هفته طول مي کشد و نماتود ها در اين مرحله به حالت غير فعال در آمده و مي توانند در صورت نا مساعد بودن محيط حتي تا 28 سال به همين حالت در بذور آلوده باقي بمانند و بعد از حصول شرايط مناسب دوباره به رشد خود ادامه دهند. موقع برداشت گندم، گال‌هاي بذر با دانه‌هاي سالم مخلوط شده يا روي زمين مي‌ريزند.

A.tritici  علاوه بر بيماري گال بذر که در گندم بوجود مي‌آورد، موجب انتقال بيماري باکتريايي خوشه صمغي يا زردي خوشه گندم که عامل آن باکتري  Rathayibacter tritici  يا  Corynebacterium tritici است مي شود و نيز در انتقال بيماري پيچيدگي و سياه شدن خوشه و برگ گندم که عامل آن قارچ  Dilophospora alopecuri است سهيم مي باشد. بنابراين مبارزه با نماتود گال دانه گندم به کنترل اين بيماري ها نيز کمک مي کند.

مبارزه و کنترل

بهترين و عملي‌ترين روش‌هاي مبازه با اين بيماري، بوجاري صحيح و اصولي بذرهاي گندم قبل از کاشت و اجراي تناوب با گياهان غيرميزبان حداقل به مدت 2 سال مي‌باشد. گال ها را مي توان با بذر پاک کن هاي مکانيکي و شناوري در آب شور ( آب نمک 20 % ) جدا کرد. گال ها معمولاً در سطح آب نمک 20% شناور مي شوند. با اين روش مي توان آنها را جمع آوري و معدوم کرد. خيساندن بذر در آب گرم  54 به مدت ده دقيقه، اکثر لارو هاي باقيمانده را بدون آسيب چنداني به بذر عادي از بين مي برد. تمام بذر هايي که تيمار گرمايي شده اند بايد از لحاظ قدرت جوانه زني کنترل شوند. 

معمولاً دو سال کاشت گياهان ميزبان براي حذف لارو هاي خاکزاد کافي است زيرا آنها به طور غير اختصاصي در واکنش به رطوبت رها مي شوند. در صورت امکان از ايجاد شرايط مرطوب در خاک جلوگيري کرد              نويسنده:مهندس سعيد خجسته نژاد

گال های درخت Q.infectoria  گال واژه ای است که در گیاه شناسی کاربرد دارد و عبارت است رشد غیر عادی بافت ها در اثر عملکرد برخی انگل از قبیل حشرات،قارچ ها وکنه ها .گال های درخت بلوط در نیش زنبور های مختلف واز جمله زنبور هایی از جنس synips بر روی اندام های مختلف بلوط (برگ ،جوانه ،میوه و...)از همه ی گونه های جنس Quercus ایجاد می شود.1.Aderia caput –medusae :این گال در اثر حمله ی آفت به جوانه ها و میوه های درختان دارمازو(Q.infectoria  )به وجود میاید . گال از کناره ی پیاله ی میوه با رشد غیر عا دی سلول آغاز میشود که بعدا به سه حالت ادامه میابد وهر کدام به نام خاص :قشکای علفی ،قشکای علفی منشعب وقشکای چوی منشعب نامیده میشود که فرق انها از زوایدی است که از گال منشعب میشود .2.Cynips lignicola  :این زنبور عمده روی درخت دارمازو گال هایی بصورت کروی به قطر 10-5 میلی متر که نتیجه ی تکثیر سلولی جوانهی جانبی  وگاهی هم جوانه ی انتهایی است به رنگ قهوه ای روشن وشفاف ایجاد می نماید واین گال را به دلیل پوست پاره پاره که شبیه پوست توپ است گال توپی مینامند .
منابع

1)    بيماريهاي گياهان زراعي و روشهاي مبارزه با آنها- دکتر سيد علي الهي نيا- دانشگاه گيلان-1384

2)       فيتو پاتولوژي و بيماريهاي مهم گياهي ايران-دکتر ابراهيم بهداد-1385

3)      بيماري هاي گندم- دکتر م.مويز-ترجمه ي محبوبه شاهچراغي

4)         http://agriland.blogspot.com/

5)         http://221063.blogfa.com/

6)        http://royan4.blogsky.com/

7)        http://www.forestryimages.org

8)       http://keshvarsanpishro.blogfa.com/

Stanton B. Gelvin (2003), Agrobacterium-Mediated Plant Transformation: the Biology behind the "Gene-Jockeying" Tool. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 67:16-37.