الكشف عن الطفرات المحتملة لجينات ACCase و ALS المقاومة

رسالة ماجستير

اسم الباحث : ايمان حامد كاظم الزويني

اسم المشرف : ا.د حميد عبد خشان الفرطوسي. م.د علي ناظم فرهود

الكلمات المفتاحية : الكلمات المفتاحية المبيدات ' الجينات 'الطفرات 'المقاومة 'الادغال 'الحنطة ' ALS' ACCase الاختصاص ادغال وتقانات احيائية

الكلية : كلية الزراعة

الاختصاص : العلوم الزراعية المحاصيل الحقلية

سنة نشر البحث : 2023

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث


المستخلص
ُنفذت تجربتان حقليتان في احد حقول قضاء الهندية- محافظة كربلاء المقدسة اثناء الموسم الز ارعي الشتوي 2022-2021 بهدف د ارسة الطف ارت المحتملة المقاومة لفعل بعض مبيدات ادغال جنس Lolium. صممت التجربة الأولى وفق تصميم القطاعات الكاملة المعشاة (R.C.B.D) بترتيب اللواح المنشقة وبثلاثة مكر ارت, اذ تضمنت اللواح الرئيسة (حنيطة و رويطة) 4 اربعة انواع من المبيدات هي Chevalier و Pallas و Tobik و Axial مع معاملة مقارنة (الرش بالماء فقط), بينما تضمنت اللواح الثانوية ز ارعة بذور ادغال جنس Lolium مجموعة من ثلاث محافظات ع ارقية هي محافظة كربلاء المقدسة و محافظة بابل ومحافظة واسط. اما التجربة الثانية فقد نفذت حسب تصميم القطاعات الكاملة المعشاة بعامل واحد وبثلاثة مك ار ارت, اذ تضمن العامل رش 11 توليفة ما بين مبيدات Chevalier و Pallas و Tobic و Axial فضلاً على الرش بالماء فقط . تم ز ارعة بذور الحنطة صنف اللطيفية وتم اجرى العدوى الصطناعية بإضافة بذور أدغال جنس Lolium . وتم قياس بعض صفات النمو والحاصل ومكوناته للحنطة والكشف عن جينات ALS وACCase وتحليلها كما وسجلت القياسات للادغال بمرحلتين بعد 60 و90 يوماً من الرش بالمبيدات
المذكورة اعلاه.
اظهرت نتائج الد ارسة ما يأتي :
1- تم الكشف عن عدد من الطف ارت المقاومة لفعل المبيدين Tobik و Axial في جين ACCase في تتابعات mRNA لنباتات محافظة كربلاء المقدسة وواسط وبابل والتي هي مشابهة للطفرة الموجودة في النباتات المقاومة المسجلة عالميا, وذلك باستبدال قواعد نتروجينية بأخرى في الكودونات 25 و 29 و 33 و167 و 209 من CGA و GAA و AAT و TTG
GCA و CCA الى الكودونات Threonine و Leucine و Asparagine و Glucine و Arginine وCATوATG وATA التي تشفر للاحماض المينية Proline وAlanine و Histidine و Methionine وisoleucine , تطابقت هذه الطف ارت في الدغال الع ارقية مع الطف ارت المسجلة عالميا, كذلك اوضحت النتائج وجود طفرة مغلطة في الكودون161 لتتابع نباتات واسط و كربلاء المقدسة المقاومة لفعل المبيد, وذلك باستبدال قاعدتين نتروجينيتين من الكودون AAG والتي تشفر الى Lysine الى AGA التي تشفر الى Arginine. كذلك لوحظ وجود طفرتين من نوع Frame shift mutation في النباتات المقاومة لفعل المبيد
لمحافظتي كربلاء المقدسة وواسط ,تطابقت هذا النتائج في نباتات الحنيطة مع الرويطة . 2- تم الكشف عن عدد من الطف ارت في جين Acetolactate Synthase( ALS ) في تتابعات mRNA
لنباتات محافظة كربلاء المقدسة وواسط وبابل المقاومة لفعل المبيدين Chevalier و Pallas, وذلك باستبدال قواعد نتروجينية بأخرى في الكودونات 195 و200 من AGC وAGT التي تشفر للحامض الاميني Serine الى ACC وGGT التي تشفر للحامضين الامينيين Theonine وGlycine , تطابقت هذه الطفرات في الادغال العراقية مع الطفرات المسجلة عالميا, كذلك تم الكشف عن وجود طفرتين مغلطة في الكودونات 175 و266 لتتابع نباتات محافظة واسط, وذلك باستبدال الكودونات GTC وCGC التي تشفر للاحماض الامينية Valine وArginine بالكودونات GGC وTGC والتي تشفر للاحماض الامينية Glycine وCysteine بالتتابع , تطابقت نتائج هذا الجين في ادغال الرويطة (Lolium temulentum) مع ادغال الحنيطة )Lolium rigidum), ما عدا وجود طفرة صامتة واحدة في الكودون رقم 150 GCT الذي يشفر للحامض الاميني Alanine الذي تغيرت الى الكودون GCC الذي يشفر لنفس الحامض الاميني في ادغال
محافظة واسط .
3-تفوق رش مبيد الـ Chevalier معنويا على المبيدات الخرى (Pallas و Tobic و Axial) في تقليل صفات ادغال Lolium كارتفاع النبات و دليل الكلوروفيل و كثافة الدغال و الوزن الجاف وتفوق النسبة المئوية للمكافحة و النسبة
4- وجود اختلاف معنوي بين بذور محافظة كربلاء المقدسة وبابل و واسط في معظم الصفات قيد الد ارسة من ارتفاع ادغال Lolium, دليل الكلوروفيل, عدد التفرعات, الوزن الجاف لدغال Lolium بعد 60 و90 يوم من الرش.
5- إن المبيد Chevalier اعطى اعلى نسبة تثبيط للادغال المأخوذ بذورها من محافظة بابل, بلغت 5.72 % بينما اعطى المبيد Axial اقل نسبة تثبيط للأدغال المأخوذ بذورها من محافظة واسط بلغت 0.48 %بعد 90 يوم من الرش.
6- تفوقت التوليفة Chevalier + Pallas + Tobik +Axial في خفض معظم الصفات كأرتفاع النبات ودليل الكلورفيل وكثافة الدغال والوزن الجاف للادغال بعد 60 و90 يوماً من الرش , وتفوق الصفات ارتفاع النبات وكثافة النبات و دليل الكلورفيل وعدد الحبوب بالسنبلة ووزن 1000 حبة والحاصل البايولوجي وحاصل الحبوب لمحصول الحنطة 98.90 سم,308 نبات م-2, 30.33, 32.33, 30.79غم, 14.29
ميغا غ ارم هــ-1, 5.12 ميغا غ ارم هــ-1.
7- تفوقت التوليفة Chevalier + Pallas بإعطائها اعلى عدد اشطاء وعدد سنابل و وزن 1000 حبة والحاصل البايولوجي وحاصل حبوب لمحصول الحنطة 391سم و368.67 سنبلة م-2 و49.46 غم و17.55 ميغا غ ارم هـ-1 و 6.25 ميغا غ ارم هـ-1 على التوالي .
III

Detection of potential mutations of the herbicide-resistant ACCase and ALS genes in the genus Lolium

Abstract
Two field experiments were carried out in one of the fields of Al-Hindiyah District, Holy Karbala Governorate, during the winter agricultural season 2021-2022 in order to study potential mutations resistant to the action of some Lolium herbicides. The first experiment was designed according to the randomized complete block design (RCBD) with split plot arrangements and three replications, as the main plots included four types of herbicides: Chevalier, Pallas, Tobik, and Axial, with a comparison treatment (spraying with water only), while the sub plots included planting seeds of Lolium weed which collected from three Iraqi provinces: holy Karbala, Babil, and Wasit. As for the second experiment, it was carried out according to the randomized complete block design with one factor and three replications, as the factor included spraying 11 combinations of Chevalier, Pallas, Tobic, and Axial herbicides as well. spraying with water only . Wheat seeds of the Latifia cultivar were sown, and artificial infection was carried out by adding Lolium seeds. Some characteristics of growth, yield, and its components in wheat were measured, and the ALS and ACCase genes were detected and analyzed. The measurements were recorded for the weeds in two stages after 60 and 90 days.
The results of the study showed the following:
1- A number of mutations resistant to the action of the two herbicides, Tobic and Axial, were detected in the ACCase gene in the mRNA sequences of plants in holy Karbala, Wasit and Babel governorates, which are similar to the mutation found in resistant plants recorded globally, by substitution one nucleotide with another in codons 25, 29, 33, 167 and 209 from CGA, GAA, AAT, TTG, and ACA that code for amino acids to Arg, Glu, Asn, Leu, and Thr to CCA, GCA, CAT, ATG, and ATA that code for Pro, Ala, His, Met, and Ile, matched These mutations in the Iraqi weeds with the mutations recorded globally, also the results showed the presence of a missense mutation in codon 161 of the sequence of Wasit and Karbala plants resistant to the action of the herbicides, by substitution 2 nucleotides from the AAG codon, which encodes to Lys, to AGA, which encodes to Arg. Also, two frame shift mutations were observed in plants resistant to the action of the substitution in the provinces of Karbala and Wasit , The results of this gene were identical in Lolium temulentum bushes with Lolium rigidum bushes
2- A number of mutations were detected in the ALS gene of the mRNA sequences of plants of Karbala, Wasit and Babel governorates resistant to the action of herbicides Chevalier and Pallas, by substitution a nucleotide with another in codons 195 and 200 of AGC and AGT that encodes for the amino acid Ser to ACC and GGT that encodes for the two amino acids Thr and Gly, these mutations in the Iraqi weeds coincided with the mutations recorded globally. Also, two missense mutations were detected in codons 175 and 266 of the sequence of Wasit governorate plants, by substitution the codons GTC and CGC that encode for the amino acids Val and Arg with codons GGC and TGC that encode for the amino acids Gly and Cys sequentially, The results of this gene were identical in Lolium temulentum bushes with Lolium rigidum bushes, except for the presence of one silent mutation in codon number 150 GCT that encodes for the amino acid Ala, which changed to the codon GCC that encodes for the same amino acid in the bushes of Wasit province.
3- Chevalier was significantly superior to other herbicides (Pallas, Tobic, and Axial) in reducing Lolium weed characteristics such as plant height, chlorophyll index, weed density, control ratio, dry weight, and inhibition percentage.
4- There is a significant difference between the seeds of holy Karbala, Babylon and Wasit governorates in most of the traits under study such as Lolium weed height, chlorophyll index, number of tillers, Lolium weed dry weight after 60 and 90 days of spraying.
5- The Chevalier herbicide gave the highest inhibition rate to weeds whose seeds were taken from Babylon province attain5.72% , while the herbicides Axial gave the lowest inhibition rate to weeds whose seeds were taken from Wasit province attain 0.48 % after 90 days .
6-The combination Chevalier + Pallas + Tobik + Axial excelled in reducing most of the traits such as plant height, chlorophyll index, weed density and weed dry weight after 60 and 90 days of spraying, and the superiority of the traits was plant height, plant density, chlorophyll index, number of grains per spike, weight of 1000 grains, biological yield and grain yield of wheat crop. 98.90 cm, 308 plants M-2, 30.33, 32.33, 30.79g, 14.29 mg E-1, 5.12 mg E-1
7- The Chevalier + Pallas combination excelled by giving the highest number of tillers, number of spikes, weight of 1000 grains, biological yield and grain yield for wheat crop 391 cm, 368.67 spike m-2, 49.46 g, 17.55 mg e-1 and 6.25 mg g e-1, respectively.

II