اسم الباحث : زينب لطيف حميد التميمي
اسم المشرف : أ.د. بان طه محمد
الكلمات المفتاحية :
الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة
الاختصاص : علوم الحياة-النبات
سنة نشر البحث : 2025
تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث
يعد محصول الحنطة Triticum aestivum من أهم محاصيل الحبوب التابعة للعائلة النجيلية Poaceae إذ يحتل المرتبة الثالثة بعد محصولي الرز والذرة وهو إيضا واحداً من المحاصيل الاستراتيجية ذات العلاقة المباشرة بتحقيق مفهوم الأمن الغذائي .
هدفت هذه الدراسة إلى عزل وتشخيص الفطريات الاجبارية والاختيارية التطفل المنقولة في حبوب الحنطة في محافظة كربلاء مع تقييم كفاءة بعض العوامل الاحيائية والطرق المكافحة الأخرى لغرض ايجاد صيغة تكاملية بينها لمكافحة هذا الفطريات الممرضة.
جمعت 69 عينة ( من 69 حقل من كل حقل عينة واحدة) من حبوب الحنطة المحصودة في الموسم الزراعي 2022-2023 وبصوره عشوائية من حقول الحنطة المنتشرة في أقضية ونواحي محافظة كربلاء وعزلت منها الفطريات المرافقة التي شخصت مظهريا وجزيئياً واختبرت قدراتها الأمراضية. كما تم تقييم بعض المستحضرات الاحيائية والمبيدات الكيميائية والتراكيب الوراثية للحنطة في مكافحة اكثر أنواع الفطريات ظهوراً وتردداً وأمراضية.
اظهرت نتائج عملية المسح الحقلي أن الحبوب المصابة كانت منتشرة في جميع المناطق الرئيسية المشمولة بالدراسة وعلى جميع التراكيب الوراثية الشائعة للحنطة في محافظة كربلاء، إذ عزل 172 عزلة فطرية متوزعة بنسب مختلفة في المناطق المشمولة بالدراسة وكان أكثر العزلات الفطرية موجودة في حقول الحنطة المنتشرة في منطقة عين التمر وبنسبة 56% تلتها حقول مناطق الخيرات والجدول الغربي وبنسبة 18% بينما سجلت اقل نسبة في حقول منطقتي الحر والصحراوية 4%.
بينت نتائج عملية التشخيص المظهري أن من بين الـ 172 عزلة فطرية تم الحصول عليها من الحبوب المصابة، هنالك 120 عزلة تعود للجنس Alternaria و 17 عزلة تعود إلى الجنس Stemphylium و13 عزلة من الجنس Cladosporium فضلاً عن الى تشخيص 22 عزلة ذات الصفات المظهرية المتباينة والتي تعود إلى أجناس فطرية المختلفة.
كما اظهرت نتائج اختبار الإمراضية أن جميع العزلات الفطرية الـ 172 المرافقة لحبوب الحنطة ذات إمراضيه عالية على حبوب الحنطة وبنسب تثبيط مختلفة من 55.55% إلى 100%.
بينت نتائج التشخيص الجزيئي أن الأنواع التابعة للجنس Alternaria وعددها ثمانية كانت هي السائدة وبنسة 74% بين العزلات الفطرية الكلية ومنتشرة في جميع المناطق التي شملها المسح في محافظة كربلاء ، إذ كان النوع Alternaria alternata هو الاكثر ظهورا 19.32% وترددا 28% يليه النوع A. chlamydosporigena بنسبة ظهور بلغت 13.8% وتردد 10% والنوع A. sorghi الذي ظهر بسبة ظهور أقل بلغت 7% ونسبة تردد 10 % أيضا شخصت خمسة أنواع أخرى مختلفة ذات أمراضية عالية تابعة للجنس Stemphylium وبنسة 10% ابرزها النوع S. simmonsii ذو القدرة الإمراضية العالية (100%) والذي لم يسجل مسبقا في العراق. أما الجنس Cladosporium فقد بلغت انواعه الثلاث وبنسبة تواجد 6%. فضلاً عن الى وجود أنواع متعددة أخرى تعود الى اجناس اخرى وبنسب ظهور وتردد أقل.
كشفت نتائج دراسة التباين الوراثي بين عزلات الفطر A. alternata و الفطرA. chlamydosporigena كلُ على حدى تشابهًا عاليًا للغاية يتجاوز 99% بين جميع العزلات المأخوذة من حقول الحنطة لمختلف المناطق مما يشير إلى أن عزلات هذين الفطرين المرافقة لحبوب الحنطة تمتاز بتجانس وراثي واضح يعكس استقرارًا في التسلسلات الجينية، وعدم تعرضها لتغيرات بيئية أو تطورية كبيرة. أما عزلات الفطر A. sorgi المنتشرة في حقول الحنطة لبعض مناطق محافظة كربلاء ان هنالك نسبة تشابة عالية جدا بلغت اكثر من 99% بين عزلات منطقة عين التمر وعزلة منطقة الخيرات في حين كانت عزلة منطقة الصحراوية تختلف معهما اختلافا كبيرا بلغ اكثر من 60%.
اظهرت النتائج أيضا أن تطبيق طريقة Metagenomics على حبوب الحنطة كانت فعالة في التشخيص الجزيئي المباشر لمجتمع الاحياء المجهرية والتي تشمل الفطريات البعض منها اجبارية التطفل بجانب بعض انواع البكتريا المرافقة للحبوب ولأول مرة بهذه الطريقة في العراق.
كما تم تطبيق وبنجاح تطبيق تقنية تسلسل الجينوم الكامل WGS ولاول مرة في العراق لتسلسل الجينوم الكامل لثلاثة فطريات شملت الفطر A. alternata و A. chlamydosporigena وsimmonsii S.الاكثر تردداً وظهوراً. إذ بلغت عدد القراءت المتجاورة 864 ومجموع اطوال هذه المتجاورات بلغ 34,308,422 قاعدة نايتروجينية والتي تمثل طول جينوم الفطر A. alternata الذي احتوى على 15,153 جين مشفرة للبروتينات يشمل بعض الواسمات الجينية التشخيصية والجينات الامراضية بجانب تحديد الجينوم الكامل للمايتوكوندريا. كذلك تم تجميع الجينوم الكامل للفطر A. chlamydosporigena إذ بلغت عدد القراءت المتجاورة 2,239 وبطول جينوم بلغ 32,410,928 قاعدة نايتروجينية في حين بلغت عدد الجينات المشفرة للبروتينات في هذا الجينوم 15,122 جين تشمل بعض الواسمات الجينية التشخيصية والإمراضية بجانب الجينوم الكامل للمايتوكوندريا له. فضلاً عن الى تحديد تسلسل الجينوم الكامل للفطر S. simmonsii بعدد المتجاورات 2,447 وبطول جينوم 36,653,225 قاعدة نايتروجينية وكان عدد الجينات المشفرة للبروتينات في هذا الجينوم 15,153 جين من ضمنها بعض الواسمات الجينية والامراضية وتحديد جينوم المايتوكوندريا الخاص به.
أظهرت النتائج تأثيرًا واضحًا للمستحضرين الاحيائيين BioHealth وEM1 على الفطريات الثلاث المرافقة لحبوب الحنطة، مع تفوق مستحضر BioHealth بشكل كبير وبفروق معنوي مقارنة بالمستحضر EM1.إذ حقق مستحضر BioHealth أعلى نسب تأثير على جميع الفطريات، بلغت متوسط التأثير العام من 85.85% إلى 86.50% مما يشير إلى أنه كان فَعَال بينما حقق مستحضرEM1 أقل نسب تاثير على الفطريات الثلاث والتي تراوحت من 11.02 % الى 22.45%. كما اشارات النتائج إلى أن المستحضر BioHealth هو الخيار الأفضل للاستخدام في مكافحة هذه الفطريات الثلاث، اذ حقق التركيز الاعلى (3.5 غم/لتر) من هذا المستحضر الافضلية ولكن بشكل طفيف، بوساطة تسجيله أعلى متوسط تأثير بلغ 86.1 % على الفطريات الثلاث.
كما تبين التأثير الواضح للمبيدين الكيميائيين Raxil و Swarm في تثبيط نمو ثلاث عزلات فطرية الممرضة، مع افضلية طفيفة للمبيد Raxil من خلال تخقيق معدل تثبيط بلغ 78.10% مقارنة 78.02% للمبيد Swarm.
لقد اظهر نتائج التجربة الحقلية ان المستحضر الاحيائية BioHealth حقق افضلية عند استعماله بطريق Biopriming ضد الفطريات الممرضة الثلاث من خلال خفض نسبة الإصابة وبشكل معنوي مع زيادة بعض معايير النمو مقارنة مع بقية المعاملات بينما أظهرت المعاملات التكاملية باستعمال المستحضر الأحيائي BioHealth والمبيد الكيميائي Raxil نتائج متباينة. لذلك هنالك ضرورة للاستمرار بالتحري عن أصناف الحنطة المقاومة للفطريات المرافقة للحبوب (Seed-borne) لغرض استعمالها بجانب المستحضر الاحيائي BioHealth بعدِّها من الوسائل المستدامة التي تقلل من مخاطر وأضرار تطبيق المبيدات الكيميائية.
Molecular Characterization of Fungal Genetic Diversity Associated with Wheat Grains in Karbala Governorate and Their Control through Integrated Pest Control
Wheat (Triticum aestivum) is one of the most important cereal crops of the Poaceae family, ranking third globally after rice and maize. It is also a strategic crop with a direct impact on food security. This study aimed to isolate and identify obligate and facultative parasitic fungi transmitted through wheat seeds in Karbala Province, Iraq, and to evaluate the efficacy of selected biocontrol agents and other control methods in order to develop an integrated strategy to manage these pathogenic fungi.
A total of 69 wheat seed samples were randomly collected during the 2022–2023 growing season, each from a different field across districts and sub-districts of Karbala. Fungal isolates were recovered, morphologically and molecularly identified, and their pathogenicity was assessed. The study further evaluated the effectiveness of selected biocontrol formulations, chemical fungicides, and wheat genotypes in controlling the most prevalent and aggressive fungal species.
Field survey results showed that infected seeds were widespread across all main wheat-growing areas and genetic varieties in Karbala. A total of 172 fungal isolates were obtained with varying frequencies across regions. The highest isolation rate was recorded in Ain Al-Tamur (56%), followed by Al-Khayrat and Al-Jadwal Al-Gharbi (18%), and the lowest in Al-Hur and Al-Sahrawiyah (4%).
Morphological identification revealed that among the 172 fungal isolates, 120 belonged to the genus Alternaria, 17 to Stemphylium, and 13 to Cladosporium, in addition to 22 isolates representing various fungal genera with distinct phenotypic traits.
Pathogenicity tests showed that all 172 fungal isolates exhibited high virulence against wheat seeds, with inhibition rates ranging from 55.55% to 100%.
Molecular identification confirmed that eight species belonging to the genus Alternaria were dominant, accounting for 74% of all isolates. The most frequent and prevalent species was Alternaria alternata (19.32% occurrence, 28% frequency), followed by A. chlamydosporigena (13.8% occurrence, 10% frequency), and A. sorghi (7% occurrence, 10% frequency). Five additional Stemphylium species were identified, comprising 10% of the isolates, the most notable being S. simmonsii, which showed 100% virulence and was recorded for the first time in Iraq. The genus Cladosporium represented 6% of isolates, with three species identified, in addition to several other fungal genera present at lower frequencies.
Genetic variation analysis among isolates of A. alternata and A. chlamydosporigena from different fields in Karbala showed a high level of genetic similarity (>99%), indicating genetic homogeneity and stability across regions. Conversely, A. sorghi isolates showed >99% similarity between Ain Al-Tamur and Al-Khayrat isolates, while the Al-Sahrawiyah isolate differed significantly (>60%) from the others.
Results also demonstrated the successful application of metagenomics for the first time in Iraq to directly identify microbial communities—including obligate fungal pathogens and seed-associated bacteria—on wheat seeds.
Moreover, whole genome sequencing (WGS) technology was applied for the first time in Iraq to sequence the genomes of three dominant fungi: A. alternata, A. chlamydosporigena, and S. simmonsii. The A. alternata genome was 34,308,422 bp with 864 contigs and 15,153 protein-coding genes, including diagnostic and pathogenicity markers, as well as the complete mitochondrial genome. The A. chlamydosporigena genome comprised 2,239 contigs with a total length of 32,410,928 bp and 15,122 protein-coding genes. For S. simmonsii, the genome length was 36,653,225 bp with 2,447 contigs and 15,153 coding genes.
Biocontrol assessment revealed that the formulations BioHealth and EM1 had significant inhibitory effects on the three pathogenic fungi associated with wheat seeds, with BioHealth showing superior performance (85.85%–86.50% inhibition) compared to EM1 (11.02%–22.45%). BioHealth at 3.5 g/L showed the highest average inhibition (86.1%).
Chemical fungicides Raxil and Swarm also inhibited fungal growth, with Raxil showing slightly higher efficacy (78.10%) than Swarm (78.02%). Field trials confirmed that BioHealth applied via biopriming significantly reduced disease incidence and improved growth parameters. However, integrated treatments combining BioHealth and Raxil yielded variable results.
Thus, continued investigation into wheat cultivars resistant to seed-borne fungi is recommended, along with the sustainable use of BioHealth as a biocontrol strategy to minimize reliance on chemical fungicides.
