بررسي وضعيت باروري و پراكندگي آلل‌هاي تيپ‌ آميزشي

نویسنده: صديقه موسي‌نژاد

بررسي وضعيت باروري و پراكندگي آلل‌هاي تيپ‌ آميزشي

قارچ عامل بلاست برنج، Magnaporthe grisea  در استان گيلان

چكيده

          يكصد و پنجاه و هشت جدايه از قارچ Magnaporthe grisea شامل 94 جدايه از نمونه‌هاي بلاست برگ يا گردن خوشه برنج جمع‌آوري شده از مناطق مختلف استان گيلان و 64 جدايه از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي به منظور بررسي وضعيت باروري و تعيين پراكندگي آلل‌هاي تيپ آميزشي مورد مطالعه قرار گرفتند.  در اين مطالعه، از چهار جدايه مرجع هرمافروديت به نام‌هاي KA3 و TH12 (نماينده‌هاي تيپ آميزشي Mat1-1 ) و KA9 و TH16    ( نماينده‌هاي تيپ آميزشي Mat1-2 ) استفاده گرديد.  نتايج حاصل از تلاقي جدايه‌هاي مورد مطالعه با جدايه‌هاي مرجع روي محيط غذايي آرد برنج- آگار نشان داد كه 76/62 درصد از جدايه‌هاي نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و 81/32 درصد از جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي، بارور و بقيه جدايه‌ها نابارور بودند.  تمامي جدايه‌هاي بارور، از نوع نر‌بارور و تنها از تيپ آميزشي Mat1-1 بودند.

بيماري بلاست برنج يكي از مهمترين و شايعترين بيماري هاي قارچي برنج در بيشتر مناطق برنج‌كاري دنيا مي‌باشد كه تحت شرايط مساعد محيطي و درارقام حساس موجب
خسارت شديد مي‌گردد(Zeigler, 1998) .  اگرچه تاكنون قارچكش‌هاي مؤثري براي كنترل اين بيماري معرفي‌شده است اما همانند اغلب بيماري هاي گياهي ديگر، استفاده از ارقام مقاوم براي كنترل آن بيشتر از ساير روش‌ها مورد توجه قرار گرفته است(Zeigle,1998).

          تحقيـــقات نشان داده‌ است كه قارچ عامل بلاست برنج،
 Magnaporthe grisea (Hebert) Barr  با آنا‌مورف  Pyricularia grisea (Cooke) Sacc. از نظر ژنتيكي تغييرپذير بوده و با توليد نژاد‌هاي بيماريزاي جديد قادر است بر مقاومت ميزبان غلبه نمايد و طي چند سال بعد از بوجود آمدن رقم مقاوم باعث شكسته‌شدن مقاومت آن گردد. تغييرات ژنتيكي و ظهور نژاد‌هاي جديد قارچ به علت بروز جهش‌ها و نوتركيبي‌هاي ژنتيكي اتفاق مي‌افتد.  سازگاري جنسي و نوتركيبي حاصل از آن در جمعيت قارچ مكانيزم‌هايي را براي ايجاد تنوع ژنتيكي از طريق ميوز فراهـم مي‌كند و موجب توليد ژنوتيپ‌هاي جديد مي‌گردد(Zeigler, 1998). ازعلف پنجه‌كلاغ
 (Digitaria sanguinalis (L.) Scopoli) از كاروليناي شمالي مرحله كامل قارچ را در محيط كشت مصنوعي شناسايي نمود.  قارچ عامل بيماري بلاست برنج از نظر ژنتيكي يك آسكوميست هرمافروديت و هتروتال مي‌باشد كه در مرحله جنسي خود توليد پريتسيوم مي‌كند.  باروري در جدايه‌هاي مزرعه‌ايM. grisea  دامنه‌اي از عقيمي كامل، نرباروري تا باروري كامل دارد
 (Valent et al.,  1986).  از دست‌ دادن صفت ماده‌باروري يا ماده و نرباروري قارچ در طبيعت طي تغيير و تحولات ناشي از پديده تكامل صورت مي‌گيرد(Zeigler, 1998).  تيپ آميزشي
در M. grisea به وسيله يك ژن‌جايگاه منفرد به نام Mat1 با دو آلل به نام‌هاي Mat1-1 و Mat1-2 بر اساس نامگذاري ژنتيكي يودر و همكاران [(Yoder et al.,  1986) كنترل مي‌شود و توليد‌مثل جنسي تنها با وجود افرادي از دو تيپ آميزشي مخالف امكان‌پذير است .

 جدايه‌هاي برنج نسبت به جدايه‌هاي ساير گندميان ميزبان مانند جدايه‌هاي
 ارزن پنجه‌اي(Eleusine coracana)، علف غاز(Eleusine indica)، علف عشق
(Eragrostis curvula) وسوازي (Brachiaria mutica) باروري خيلي پائين‌تري دارند و حتي با وجود هر دو تيپ آميزشي در يك منطقه جغرافيايي تلاقي‌هاي كمي بين جدايه‌هاي برنج امكان‌پذير است، زيرا اكثر جدايه‌هاي برنج نربارور هستند، در صورتي كه جدايه‌هاي ميزبان‌هاي غير‌برنج اغلب هرمافروديت هستند و در صورت وجود هر دو تيپ آميزشي در جمعيت آنها، توليد‌مثل جنسي امكان‌پذير است.

          اين تحقيق اولين مطالعه در ارتباط با تشكيل فرم جنسي قارچ عامل بلاست برنج و تعيين تيپ آميزشي جدايه‌هاي آن در ايران مي‌باشد، اما مطالعات متعددي در اين رابطه دركشور‌هايي
نظير ژاپن(Kato et al., 1976; Ueyama et al., 1977; Yaegashi, 1977; Itoi et al., 1983) ، هند (Kumar and Zeigler, 1995; Viji and Gnanamanickam, 1998; Kumar et al., 1999;
  Dayakar et al., 2000)، چين (Hayashi et al., 1997) ، تايلند(Mekwatanakarn et al., 1999) و ديگر كشور‌هاي جهان (Kato and Yamaguchi, 1982; Yaegashi and Yamada , 1986; Notteghem and Silue, 1992; Kato et al., 2000) انجام شده است.

          اهميت بررسي وضعيت باروري و تعيين پراكندگي آلل‌هاي تيپ آميزشي قارچ عامل بلاست اين است كه نتايج حاصل از آن مي‌تواند امكان وقوع توليد‌مثل جنسي قارچ و در نتيجه امكان بروز تغييرات ژنتيكي ناشي از آن را در منطقه مشخص سازد.  در صورتي كه قارچ عامل بيماري به واسطه توانايي توليد‌مثل جنسي از پتانسيل تغييرپذيري ژنتيكي بالايي برخوردار باشد، امكان ظهور نژادهاي بيماريزاي جديد نيز در منطقه زياد خواهد بود كه بايستي در برنامه‌هاي اصلاحي براي معرفي ارقام مقاوم برنج به بلاست مورد توجه قرار گيرد.

روش بررسي

 1- آماده‌سازي جدايه‌هاي قارچ Magnaporthe grisea

 1-1-  نمونه‌برداري

نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه آلوده به بيماري بلاست در فاصله سالهاي 1378 تا 1380 از شاليزارهاي برنج استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور در رشت جمع‌آوري شدند.  علت نمونه‌برداري از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج اين است كه با توجه به اجراي طرحهاي تحقيقاتي مختلف در سطح اين مزرعه و نياز آن طرحها، ارقام برنج متفاوت شامل ارقام بومي، اصلاح‌شده و بين‌المللي هرساله در اين مزرعه كشت مي‌شوند و لذا مي‌توان اين مزرعه را به عنوان يك نقطه داغ (hot spot) براي بيماري بلاست در نظر گرفت.  لازم به ذكر است كه مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج تقريباً در نقطه‌اي جدا از ساير شاليزارهاي استان و با فاصله مناسب از آنها (چندين كيلومتر) قرار گرفته است و انتظار مي‌رود كه جمعيت عامل بلاست موجود در مزرعه از ويژگي‌هاي خاص و تنوع ژنتيكي بالاتري برخوردار باشد.  نمونه‌برداري از شاليزارهاي سطح استان گيلان به صورت پراكنده از مزارع و ارقام مختلف موجود در منطقه انجام شد.  نمونه‌برداري از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج به صورت جداگانه براي هر رقم صورت گرفت.  بدين منظور سطح كشت هر رقم به رديف‌هايي با فاصله پنج متر تقسيم و روي هر رديف در نقاطي به فاصله 10 متر از يكديگر نمونه‌برداري انجام شد.  در نقطه نمونه‌برداري در حدود 20 نمونه برگ يا گردن خوشه آلوده
(با توجه به زمان نمونه‌برداري) برداشته شد.  نمونه‌برداري در مرحله بلاست برگ از اواخر خرداد هر سال با پيدايش لكه‌هاي بيماري روي برگهاي ارقام حساس شروع گرديد و تا اوايل تير ادامه داشت.  نمونه‌برداري در مرحله بلاست گردن خوشه از اوايل مرداد شروع و تا پايان فصل برداشت ادامه پيدا كرد.  نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه از محل لكه‌ها، به صورت قطعات دو تا سه سانتي‌متري برش داده شدند و درون پاكتهاي كاغذي كوچك قرار گرفتند.  اين پاكتها به مدت چند روز در شرايط دماي آزمايشگاه قرار گرفتند تا نمونه‌هاي داخل آنها خشك گردند و سپس تا مرحله جدا‌سازي قارچ در دماي Cْ20- درون فريزر نگهداري شدند.  نمونه‌هاي مربوط به هر نقطه نمونه‌برداري درون يك پاكت جداگانه قرار گرفتند.

1-2- جداسازي، خالص‌سازي و نگهداري جدايه‌ها

          براي جدا‌سازي و خالص‌سازي قارچ، نمونه‌هاي برگ و گردن خوشه آلوده به تدريج از فريزر خارج و بعد از ضد‌عفوني سطحي با محلول 30 درصد هيپوكلريت سديم، درون ظروف پتري سترون و روي كاغذ صافي سترون و مرطوب (در شرايط دماي آزمايشگاه) قرار گرفتند تا قارچ عامل بيماري در محل لكه‌ها اسپورزايي كند. آنگاه سوسپانسيون رقيقي از اسپور‌ها در آب مقطر سترون تهيه شد و روي محيط كشت آب-آگار 5/2 در صد پخش گرديد.  بعد از 24 ساعت تك اسپور‌هاي جوانه‌زده روي محيط آب-آگار به كمك ميكروسكوپ انتخاب و به محيط غذايي
 (Potato Dextrose Agar) PDA منتقل گرديدند.  به اين ترتيب كشت تك اسپور و خالص جدايه‌ها بدست آمد كه روي كاغذ صافي سترون و درون ميكروتيوبهاي دو ميلي‌ليتري پلاستيكي يا درون ظروف شيشه‌اي پني‌سيلين در فريزر (دماي  Cْ20-) نگهداري شدند.  در مجموع 94 جدايه از نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از مزارع سطح استان گيلان و 64 جدايه از نمونه‌هاي جمع‌‌‌‌آوري شده از مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج خالص‌سازي و نگهداري گرديدند.

  2 -  بررسي وضعيت باروري و تعيين پراكندگي آلل‌هاي تيپ آميزشي

به منظور بررسي وضعيت باروري و تعيين تيپ آميزشي جدايه‌هاي M. grisea، از محيط غذايي آرد برنج-آگار (Notteghem and Silue, 1992) و جدايه‌هاي مرجع هرمافروديت شامل KA3  و TH12  ( نمــاينده‌هاي تيپ آميــزشي Mat1-1  ) و KA9  و TH16  (نماينــده‌هاي تيپ آميزشي Mat1-2 ) استفــاده گرديد.  جدايـــه‌هاي مرجع از پروفـسور J.L. Notteghem   از كشور فرانسه دريافت شدند.  مشخصات اين جدايه‌ها در جدول 1 آمده است.

          به منظور تهيه محيط آرد برنج – آگار(Rice Flour – Agar) ، جوشانده 30 گرم كاه خشك برنج (به مدت 20 دقيقه) با افزودن آب دوبار تقطير به يك ليتر رسانده شد و سپس 14 گرم آرد برنج، 5/2 گرم عصاره مخمر و 17 گرم آگار به آن اضافه گرديد.  هر جدايه M. grisea درون تشتك‌هاي پتري هشت سانتي‌متري حاوي محيط RFA بين دو جدايه مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف ( با فاصله حدود دو سانتي‌متر) كشت گرديد.  جدايه‌هاي مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف نيز در كنار يكديگر به عنوان شاهد كشت شدند.  تمامي كشت‌ها در هر زمان با سه تكرار انجام شدند و آزمايش نيز دو بار تكرار گرديد.  كشت‌ها به مدت سه تا پنج روز در دماي   Cْ 28 و در تاريكي قرار گرفتند.  بعد از تماس ميسليوم‌هاي جدايه مرجع و جدايه مورد مطالعه، كشت‌ها در دماي
 C ْ 21 درجه سانتي‌گراد و زير نور فلورسنت قرار گرفتند.  پانزده روز تا دو ماه  بعد از كشت، تشكيل پريتسيوم‌ها مورد مطالعه قرار گرفت.

جدول1- مشخصات جدايه‌هاي مرجع Magnaporthe grisea كه براي تعيين وضعيت باروري و تيپ‌ آميزشي جدايه‌هاي اين قارچ از استان گيلان مورد استفاده قرار گرفتند.

Source

Mating type

Host       

Location

Reference isolate code

Notteghem

1-1     

Eleusine  coracana

Uganda

KA3 (OG2, UG77-15-1-1)

Notteghem

1-2    

Eleusine  coracana

Uganda

KA9 (OG5, UG77-14-1-1)

Notteghem

1-1    

Hordeum sp.

Thailand

TH12

Notteghem

1-2   

Hordeum sp.

Thailand

TH16

 

نتيجه

          با توجه به اينكه جدايه‌هاي مرجع، هرمافروديت بودند، نواري از پريتسيوم‌ها بعد از دو تا سه هفته ( از زمان قرار گرفتن در دماي  Cْ 21 و زير نور فلورسنت) در دو طرف محل تماس دو جدايه مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف توليد گرديد.  تمامي جدايه‌هاي مرجع از توانايي توليد پريتسيوم بالايي برخوردار بودند و تعداد زيادي از پريتسيوم‌ها را در محل تماس با جدايه مرجع ديگر از تيپ آميزشي مخالف توليد كردند.  فنوتيپ پريتسيوم‌هاي توليد شده بسته به جدايه مرجع متفاوت بود.  جدايه‌هاي مرجع KA3 و KA9 در سمت خود توليد پريتسيوم‌هايي كردند كه داراي گردن‌هايي كوتاه، ضخيم و تيره بودند. اين پريتسيوم‌ها بسيار نزديك به يكديگر توليد شدند، لذا باندي از پريتسيوم را كه بسيار متراكم ولي از پهناي كمي برخوردار بود توليد كردند.  جدايه‌هاي مرجع TH12 و TH16 توليد باندي از پريتسيوم كردند كه از پهناي بيشتر و تراكم كمتري نسبت به جدايه‌هاي KA3 و KA9 برخوردار بودند.  پريتسيوم‌هاي توليد شده توسط اين جدايه‌ها داراي گردن‌هايي بلند، باريك و به رنگ روشن بودند و با فاصله اندكي از يكديگر روي محيط كشت توليد شدند.  تشكيل پريتسيوم در محل تماس 59 جدايه از 94 جدايه نقاط مختلف استان گيلان و 21 جدايه از 64 جدايه مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج با جدايه‌هاي مرجع بعد از سپري شدن چهار تا پنج هفته ( از زمان قرار گرفتن در دماي  Cْ 21 و زير نور فلورسنت) مشاهده گرديد (جدول‌ 2).  پريتسيوم‌ها در تمام تلاقي‌هاي بارور، در سمت جدايه مرجع (KA9 ياTH16 ) توليد شدند و هيچ‌گونه پريتسيومي در سمت جدايه مورد مطالعه در اين تلاقي‌ها توليد نشد.  بنابراين تمامي جدايه‌هاي بارور از تيپ آميـــزشي Mat1-1 و نربارور بودند.  هيچ‌گونه پريتسيومي در محل تماس جدايه‌هاي مورد مطالعه با جدايه‌هاي مرجع KA3 يا TH12 توليد نگرديد.

جدول 2- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe grisea از نقاط مختلف استان گيلان و مزرعه آزمايشي.

 

رديف

No.

 

  محل جمع‌آوري

Site of collection

تعداد جدايه

Number of isolates

 

Mat1-1(%)

 

Mat1-2(%)

 

نابارور

Sterile(%)

 1

نقاط مختلف استان گيلان

Different sites of Guilan

94

62.76

-

37.23

2

مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور

Rice Research Institute test field

64

32.81

-

67.18

3

مجموع جدايه‌ها

Total

158

50.63

-

49.36

 

جدول‌هاي 3 و 4 به ترتيب وضعيت باروري جدايه‌هاي M. grisea از نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج را به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است نشان مي‌دهند.  با توجه به جدول 3 مشاهده مي‌شود جدايه‌هايي كه از ارقامي نظير بينام، طارم مولايي و دم‌سياه جدا شده‌اند از درصد باروري بالاتري نسبت به جدايه‌هاي رقمي نظير هاشمي برخوردار هستند، اما چنين تفاوتي در جدول 4 مشاهده نمي‌شود.  وضعيت باروري جدايه‌هاي M. grisea از استان گيلان به تفكيك شهر يا بخش محل نمونه‌برداري نيز در جدول 5 نشان‌ داده شده است.  تنها نكته مورد توجه در اين جدول درصد باروري بالاتر در جمعيت‌هاي
M. grisea از شهرستانهاي شفت و صومعه‌سرا مي‌باشد.

          تعداد پريتسيومي كه در محل تماس جدايه مورد مطالعه و جدايه مرجع KA9 يا TH16 و در سمت جدايه مرجع توليد شد براي جدايه‌هاي مختلف متفاوت بود.  در مورد بعضي از جدايه‌ها نواري مشخص از پريتسيوم‌ها در سمت جدايه مرجع توليد مي‌گرديد و  براي بعضي از آنها تعداد پريتسيوم‌ها از چند عدد تجاوز نمي‌كرد.  فنوتيپ پريتسيوم‌هاي توليد شده نيز بستگي به جدايه مرجع داشت.  از تعدادي از تلاقي‌هاي انجام‌شده پريتسيوم‌هايي انتخاب گرديد.  اين پريتسيوم‌ها به كمك سوزن از روي محيط برداشته شدند، روي لام ميكروسكوپ قرار گرفتند و به كمك سوزن پاره شدند تا آسك‌ها و آسكوسپورها آزاد گردند.  از آنجايي كه M. grisea  توليد پريتسيوم‌هايي مي‌كند كه حاوي آسك‌هايي با ديواره ناپايدار مي‌باشند،  امكان مشاهده آسك‌هاي كامل و دست‌نخورده وجود نداشت تنها گاهي بقايايي از آسك‌ها بعد از باز شدن پريتسيوم روي لام مشاهده گرديد.  آسكوسپورها اغلب چهار‌سلولي بودند كه دو سلول وسطي آنها تيره و دو سلول انتهايي روشن بود(شكل7 ).  آسكوسپور‌هايي با تعداد سلولهاي كمتر يا بيشتر نيز مشاهده شدند.  اغلب سلولهايي متورم يا تحليل‌رفته در آسكوسپورها مشاهده گرديد.

 جدول 3- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe  grisea از نمونه‌هاي نقاط ‌‌‌‌‌مختف استان گيلان به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است.

 

 رديف

 

     نوع رقم

 

تعداد جدايه

 

MAT1-1

 

 

MAT1-2

 

نابارور

 1

بينام(Binam)

33

23

-

10

2

طارم‌مولايي((Tarom-Molai

5

4

-

1

3

هاشمي(Hashemi)

15

6

-

9

4

خزر(Khazar)

2

1

-

1

5

حسني(Hasani)

1

0

-

1

6

حسن‌سرايي(Hasan-Sarai)

4

3

-

1

7

علي‌كاظمي(Ali-Kazemi)

2

1

-

1

8

دم‌سياه(Domsiah)

9

9

-

0

9

دم‌سرخ(Domsorkh)

2

1

-

1

10

دم‌زرد(Domzard)

4

3

-

1

11

نامشخص(Unknown)

17

8

-

9

 

جدول 4- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe  grisea از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج به تفكيك ارقامي كه نمونه‌برداري از آنها انجام شده است.

 

رديف

 

       نوع رقم

 

 

تعداد جدايه

 

MAT1-1

 

MAT1-2

 

نابارور

(Sterile)

 1

بينام(Binam)

21

6

-

15

2

طارم‌مولايي((Tarom-Molai

15

6

-

9

3

هاشمي(Hashemi)

10

4

-

6

4

خزر(Khazar)

13

5

-

8

5

حسني(Hasani)

4

0

-

4

6

حسن‌سرايي(Hasan-Sarai)

1

0

-

1

جدول 5- وضعيت باروري و تيپ آميزشي جدايه‌هاي Magnaporthe  grisea از استان گيلان به تفكيك شهر يا بخشي كه نمونه برداري از آن انجام شده است..

 

رديف

(No.)

 

محل نمونه‌برداري

(Site of collection)

 

تعداد جدايه

(Number of isolates)

 

MAT1-1

 

MAT1-2

 

نابارور

(Sterile)

1

شفت(Shaft)

9

7

-

2

2

فومن(Phoman)

8

5

-

3

3

آستانه(Astaneh)

4

3

-

1

4

ماسال(Masal)

4

3

-

1

5

لشت‌نشاء(Lashteneshah)

8

4

-

4

6

سياهكل(Siahkal)

3

2

-

1

7

رشت(Rasht)

11

6

-

5

8

خشكبيجار(Khoshkebijar)

2

0

-

2

9

صومعه‌سرا(Somehsara)

17

14

-

3

10

رستم‌آباد(Rostamabad)

1

0

-

1

11

سنگر(Sangar)

1

1

-

0

12

كوچصفهان(Kouchesfahan)

11

6

-

5

13

تالش(Talesh)

1

0

-

1

14

انزلي(Anzali)

5

2

-

3

15

رضوانشهر(Rezvanshahr)

2

2

-

0

16

لنگرود(Langeroud)

2

1

-

1

17

آستارا(Astara)

1

0

-

1

18

خمام(Khomam)

1

1

-

0

19

زيباكنار(Zibakenar)

3

2

-

1

20

مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج

(Test field of Rice Research Institute)

64

21

-

43

بحث

تحقيقات زيادي كه به منظور تعيين وضـــعيت باروري و پراكندگي تيپ‌هاي آميــزشي
  M.  grisea در مناطق و كشورهاي مختلف انجام شده‌است نشان داده‌اند كه وضعيت باروري و پراكندگي تيپ‌هاي آميزشي جدايه‌هاي برنج در مناطق جغرافيايي مختلف بسيار متفاوت است.  جدايه‌هاي M.  grisea در تعدادي از كشورها از توانايي باروري بسيار پائيني برخوردار هستند و اغلب كاملاً عقيم هستند، اما در مناطق ديگري جمعيت موجود در آنها از توانايي باروري بالايي برخوردار بوده و حتي جدايه‌هاي هرمافروديت نيز در آن مناطق شناسايي شده‌اند
 (Chengyun et al., 1991; Chengyun et al., 1992; Shen et al., 1994) . پراكندگي تيپ‌هاي آميزشي نيز در مناطق مختلف نوسانات زيادي دارد.  در بعضي مناطق تنها تيپ آميزشي Mat1-1 و در مناطق ديگر تنها تيپ آميزشي Mat1-2  يا هر دو تيپ آميزشي با درصد‌هاي فراواني مختلف ديده مي‌شوند (Kato and Yamaguchi, 1982; Yaegashi and Yamada,1986; Notteghem and Silue, 1992; Kumar and Zeigler, 1995; Hayashi et al., 1997; Viji and Gnanamanickam,1998; Mekwatanakarn et al., 1999; Kumar et al., 1999; Dayakar et al., 2000) . جابجايي جدايه‌هاي M. grisea  با توانايي‌هاي جنسي مختلف در كشور‌ها و مناطق مختلف، ترجيح ميزباني اين جدايه‌ها در هر منطقه، موانع جغرافيايي كه از ورود جدايه‌هاي جديد به يك منطقه جلو‌گيري مي‌كنند، تغييرات ژنتيكي ايجاد شده در جدايه‌هاي يك منطقه كه در غيرفعال يا فعال‌شدن لوكوس‌هاي باروري نقش دارند و عوامل ديگر موجب اين تفاوت‌ها مي‌گردند.

          در اين تحقيق، نتايج حاصل از تلاقي جدايه‌هاي برنج با جدايه‌هاي مرجع از دو تيپ آميزشي مخالف نشان داد كه جمعيت M. grisea از استان گيلان از درصد باروري بالايي نسبت به بعضي از مناطق برنج‌كاري دنيا برخوردار است.  براساس نتايج حاصل، مشخص شد كه بيش از 60 درصد جدايه‌هاي M. grisea از نمونه‌هاي نقاط مختلف استان گيلان و بيش از 30 درصد جدايه‌هاي نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج كشور از قدرت باروري برخوردارهستند.  تمامي اين جدايه‌ها از تيپ آميزشي Mat1-1 و نربارور بودند و هيچ پريتسيومي در سمت جدايه مورد مطالعه هنگام تماس با جدايه‌هاي مرجع از تيپ آميزشي مخالف توليد نگرديد.

           تعداد پريتسيوم‌هاي توليد شده در سمت جدايه مرجع، در محل تماس جدايه مورد مطالعه و جدايه مرجع، براي جدايه‌هاي مختلف متفاوت بود.  اين امر به قدرت باروري جدايه مورد مطالعه(توانايي توليد آنتريديوم بيشتر) مربوط مي‌شود، زيرا قدرت باروري جدايه مرجع از نظر توليد اندام‌هاي جنسي نر و ماده همواره در تلاقي‌هاي مختلف ثابت است.  

     درصد باروري پائين جدايه‌هاي M. grisea از نمونه‌هاي مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج ممكن است به علت جدايي جغرافيايي اين مزرعه از نقاط ديگر استان گيلان باشد.  عدم وجود جدايه‌هايي از تيپ آميزشي Mat1-2 در جمعيت‌هاي مطالعه شده مي‌تواند به دليل جدايي جغرافيايي مناطق شمالي كشور از ساير مناطق برنج‌كاري دنيا باشد.  همچنين اين احتمال وجود دارد كه جدايه‌هايي كه حاوي آلل Mat1-2 هستند نياز‌هاي غذايي يا آب و هوايي خاصي داشته باشند و به ارقام خاصي از برنج وابسته باشند، لذا امكان تكثير و گسترش را در كشتزارهاي استان گيلان پيدا نكرده‌اند.  به عنوان مثال ممكن است ‌آلل Mat1-2 به يك سري از ژنها يا آلل‌هاي بيماريزايي پيوستگي داشته باشد، لذا امكان توليد‌مثل و گسترش جدايه‌هاي داراي آلل Mat1-2  نيازمند كشت ارقام خاصي از برنج در منطقه باشد (Zeigler, 1998).  با توجه به پيوستگي كامل شاليزارهاي استانهاي گيلان و مازندران انتظار مي‌رود كه تنوع ژنتيكي جمعيت قارچ عامل بلاست در استان مازندران نيز مشابه جمعيت اين قارچ در استان گيلان باشد.

تفاوت بين درصد باروري جمعيت‌هاي M. grisea از ارقام و شهر‌هاي مختلف در استان گيلان احتمالاً مربوط به دور يا نزديك بودن نقاط نمونه‌برداري از يكديگر مي‌باشد كه تنوع ژنتيكي جمعيت را تحت تأثير قرار داده است.  به عنوان مثال درصد باروري پايين‌تر جمعيت
M. grisea كه از رقم هاشمي جداسازي شده‌ است به اين دليل است كه اكثر نمونه‌هايي كه از اين رقم جمع‌آوري شده‌اند مربوط به بخش كوچصفهان مي‌باشند.  چنين تفاوتي بين درصد باروري جمعيت‌هاي M. grisea از ارقام مختلف در مزرعه آزمايشي مؤسسه تحقيقات برنج مشاهده نشد و به نظر مي‌رسد رابطه‌اي بين وضعيت باروري جدايه‌ها و ترجيح ميزباني آنها وجود نداشته باشد. 

اكثر جدايه‌هاي M. grisea به دليل از دست دادن صفت ماده باروري طي تغيير و تحولات ناشي از پديده تكامل در طبيعت، غالباً به حالت نربارور ظهور مي‌يابند و لذا خود توانايي توليد هيچ گونه پريتسيومي را ندارند.  در چنين حالتي حتي با وجود هر دو تيپ آميزشي در جمعيت، امكان وقوع توليد‌مثل جنسي وجود ندارد(Zeigler, 1998).  جدايه‌هاي بارور M. grisea در اين مطالعه نيز نربارور بودند و هيچ جدايه هرمافروديت يا ماده‌بارور در اين جمعيت‌ها مشاهده نگرديد.  اين در حالي است كه گزارش‌هايي از وجود جدايه‌هاي هرمافروديت M.  grisea از گياه برنج طي سالهاي گذشته وجود دارد (Leung and Williams, 1985; Leung et al., 1988; Chao and Ellingboe, 1991; Chengyun et al., 1992; Kumar and Zeigler, 1995).  تيپ آميزشي تعداد زيادي از جدايه‌هاي M. grisea تعيين نگرديد.  اين امر به دليل عقيمي كامل اين جدايه‌ها مي‌باشد كه اجازه توليد هيچ‌گونه پريتسيومي را در محل تماس با جدايه مرجع نمي‌دهد.

          نوتركيبي جنسي به عنوان يك ابزار مهم براي تغييرات ژنتيكي و بيماريزايي در قارچهايي است كه مرحله جنسي را به عنوان قسمتي از سيكل زندگي خود دارند.  براي قارچهاي هتروتال توليد مثل جنسي نيازمند وجود هر دو تيپ آميزشي در يك منطقه جغرافيايي و در يك جمعيت مي‌باشد.  اما در صورت از دست رفتن يا دژنره شدن بخشي از جنسيت يا تمام آن در جدايه‌هاي يك قارچ، وجود يا عدم وجود هردو تيپ آميزشي در يك جمعيت از اهميت زيادي برخوردار نخواهد بود.  در M. grisea عدم وجود توليد‌مثل جنسي حتي در مناطقي كه هر دو تيپ آميزشي را دارا مي‌باشند به دليل از دست رفتن جنسيت مي‌باشد (Zeigler, 1998).

امروزه با فهم بهتر سازمان ژنومي M. grisea (يا ساير قارچها) و فراهم شدن روش‌هاي مولكولي دقيق و آغازگر‌هاي مربوط به آلل‌هاي تيپ آميزشي در بسياري از مناطق دنيا، وجود و پراكندگي تيپ‌هاي آميزشي در هر منطقه و هر جمعيت بدون نياز به توانايي باروري جدايه‌ها و با دقت بسيار بيشتر تعيين مي‌گردد(Xu and Hamer, 1995) .

          با توجه به نتايج حاصل از تحقيق انجام‌شده، امكان وقوع توليد‌مثل جنسي قارچ عامل بيماري بلاست در استان گيلان به دليل از دست رفتن صفت ماده‌باروري و همچنين وجود تنها يك تيپ آميزشي در جمعيت قارچ، بسيار بعيد به نظر مي‌رسد.  اين واقعيت بيانگر اين مطلب است كه جمعيت قارچ در اين استان از پتانسيل تغييرپذيري ژنتيكي بالايي برخوردار نيست و تنها مي‌توان عواملي نظير جهش يا تشكيل هتروكاريون در اثر پديده سازگاري رويشي را به عنوان عوامل مؤثر در بروز تغييرات ژنتيكي نام برد.  بنابراين ظهور نژادهاي بيماريزاي جديد قارچ در استان گيلان و در نتيجه شكست مقاومت ارقام نيز از روند كندتري نسبت به ساير عوامل بيماريزا با توانايي توليدمثل جنسي در طبيعت برخوردار مي‌بابد.

+ نوشته شده در شنبه دوازدهم آذر ۱۳۸۴ ساعت 14:22 توسط فردوس عادلي مسبب  | 

شستشوی ظروف شیشه ای با محلول اسید سولفو کرمیک - فردوس عادلی مسبب

شستشوی ظروف شیشه ای با محلول اسید سولفو کرمیک

برای شستشو و تمیز کردن کثیفی ظروف آزمایشگاهی در نقاطی از داخل آن ها که امکان دسترسی وجود ندارد از محلول اسید سولفو کرمیک استفاده می شود. برای لکه های معمولی از محلول رقیق و برای رسوبات سخت مواد آلی از محلول غلیظ استفاده می گردد.  

رعایت نکته های ایمنی

در حین کار دستکش لاستیکی،  پیش بند چرمی و عینک ضد ترشح را به کار ببرید. تمام مراحل تهیه محلول و تمیز کردن ظروف را در زیر هود شیمیایی انجام دهید. این محلول را جدا از مواد شیمیایی دیگر نگهداری کنید.

توجه: برای رقیق کردن محلول اسید سولفو کرمیک مقداری از آن را به آب اضافه کنید و از اضافه کردن آب به آن خودداری نمایید.

روش تهیه محلول

در داخل یک ارلن 5 لیتری مقدار 15 گرم بی کرمات پتاسیم را به 15 میلی لیتر آب مقطر اضافه کنید. در حین چرخاندن کم کم اسید سولفوریک غلیظ افزوده تا توده قرمز رنگ داخل محلول حل شود.       

+ نوشته شده در شنبه دوازدهم آذر ۱۳۸۴ ساعت 8:3 توسط فردوس عادلي مسبب  | 

بررسی ژنتیکی کیفیت برنج‌هاي معطر - فردوس عادلی مسبب- fadeli22@gmail.com

بررسی ژنتیکی کیفیت برنج‌هاي معطر

توضیح: این مقاله که برای اولین بار به بررسی زادشناسی برنج های معطر می پردازد و به مطالبی اشاره می کند که تاکنون در هیچ نشریه فارسی زبانی به چاپ نرسیده است. کپی برداری با ذکر منبع آزاد است، حتی هنگام تدریس در کلاس های درس و اجرای طرح های تحقیقاتی.  

برنج زراعي گياهي است يك‌ساله و به سه صورت آبي، ديم و شناور در زمين‌هاي باتلاقي، خشك و در داخل مرداب‌ها‌ي آب عميق كشت مي‌شود. از لحاظ رده بندي به جنس اوريزا، تيره‌ي گندميان، راسته‌ي سبوس‌داران، رده‌ي تك لپه‌اي‌ها و شاخه‌ي نهان‌دانگان تعلق دارد. بعد از گندم از مهم‌ترين گياهان اقتصادي جهاني محسوب مي‌گردد و تاريخ كشت آن به 10000 سال پيش مي‌رسد. اهلي سازي برنج از اجداد وحشي يك‌ساله آن دومسير تكاملي مجزايي را در آسيا و آفريقا طي كرده است كه در نتيجه‌ي آن، دو گونه‌ي اصلي اوريزا ساتيوا در آسيا و اوريزا گلابريما در آفريقا به وجودآمدند كه از نظر زراعي ارزش اقتصادي مهمي دارند. اما اجداد اوليه آن‌ها برنج‌هاي وحشي پايايي بوده‌اند كه در باتلاق‌هاي دامنه كوه‌هاي هيماليا و در داخل آب زيست داشته‌اند. اوريزا ساتيوا در مسير تكاملي خود نسبت به اوريزا گلابريما ازتنوع بيشتري برخوردار بوده و خود به دو زيرگونه‌ي ژاپني و هندي تنوع يافته‌است. ارقام صدري محلي ايراني كه اهميت زيادي دارد، متعلق به زير گونه‌ي هندي مي‌باشند.

            تحقيقات برنج در ايران از سال 1338 (1959) برای اولین بار بنا نهاده شد و دوسال بعد اصلاح برنج به روش دورگ‌گيري براساس اصول مندل كه مصادف با شصت‌و يك‌مين سال كشف زادشناسي گياهي وي بود، آغاز گرديد. در حال حاضر اكثر محققان كشور از اين روش سنتي و قديمي در اصلاح برنج استفاده مي‌كنند و معرفي ارقام اصلاح شده‌ي سپيدرود و خزر كه ازكار‌هاي بزرگ و بياد ماندني كشور ماست، در ايستگاه تحقيقاتي برنج رشت در سال‌هاي 1360 تا 1370 با استفاده از روش دورگ گيري سنتي فراهم گرديده‌‌است. از سال 1377 نيز از روش‌هاي جديد زيست‌فن‌شناسي با استفاده از ياخته‌هاي جنسي و غير جنسي فعليت‌هاي جديدي در اصلاح برنج شروع شده است، كه خود تا اندازه‌اي بر بستر روش‌هاي سنتي استوار مي‌باشد. نويسنده در سال 1378 در مجله فارسي زبان سنبله يكي از اين روش‌ها را با عنوان «اصلاح برنج به روش كشت بساك و توليد گياهان تك لاد» به چاپ رسانيده است. استفاده از روش‌هاي جديد علمي  زيست‌فن‌شناسي مي‌تواند توليد ارقام پر محصول كيفيتي را بهتر از گذشته تسهيل نمايد.

            كيفيت دانه از مهم‌ترين اهداف به نژادي در بسياري از كشورها به ويژه ايران است. حتّي در بعضي از برنامه هاي اصلاح نژادي بيش‌تراز پرمحصولي (افزايش محصول در واحد سطح) و مقاومت به آفات مورد توجه قرار مي‌گيرد. خودكفايي غذايي به منظور پاسخ‌گويي به افزايش جمعيت لزوما دومين هدف است. تعداد زيادي از كشورهاي صادركننده برنج، خودكفايي را انتخاب كرده‌اند و در دودهه‌ي گذشته در بسياري از كشورها و بازارجهاني قيمت واقعي برنج رو به كاهش گذاشته است. اين كاهش قيمت در برنامه‌ هاي تحقيقات ملي و بين‌المللي تقاضاي تازه‌اي را در عرصه‌ي كيفيت دانه مطرح كرده است. با اين‌كه هدف ثانوي اين برنامه افزايش ميزان محصول است، اما كيفيت دانه به دليل حمايت از مصرف‌كنندگان و توسعه‌ي بازار آن اهميت زيادي دارد. نشانويژگي‌هاي كيفي به دودسته‌ي زادشناختي و محيطي تقسيم مي‌شوند و به دو روش شيميايي و فيزيكي مورد سنجش قرار مي‌گيرند. در ميان اين نشانويژگي‌ها، عطر برنج بيش‌ترين ارزش مصرفي آن را برجسته مي‌سازد و در حال حاضر مطالعات زادشناختي آن براي محققان كاري پر زحمت و اغلب اوقات غير ممكن مي‌باشد. از طرف ديگر براي بسياري از مصرف كنندگان، كيفت عطري برنج اهميت زيادي دارد و برنج بدون عطر را مانند غذاي بي‌نمك مي‌دانند. بحث اصلي اين مقاله درباره‌ي ماهيت شيميايي و زادشناختي عطر برنج است.

            پيش از پرداختن به موضوع اصلي، بايد گفته شود كه مصرف محصولات كشاورزي با كيفيت مطلوب به منزله‌ي تأمين سلامتي محسوب مي‌گردد و كشورهاي وارد كننده‌ي مواد غذايي با كيفيت بالا، در حقيقت به سلامتي مردمشان مي‌‌انديشند. بي‌جهت نيست كه ايالات متحده به بزرگ‌ترين كشور وارد كننده زيتون و فرآورده‌هاي آن از كشور‌هاي نواحي مديترانه اي و اروپا به واردكننده برنج‌هاي خوش كيفيت هند و پاكستان به ويژه رقم باسماتي تبديل شده‌اند. در تحقيق برنج، كيفيت دانه اولين ضرورتي است كه تحت شعاع مطالعه افزايش ميزان محصول در واحد سطح و مقاومت بيشتر به آفات و بيماري‌هاي گياهي و خواص زراعي قرار دارد. تحقيقات ملي و بين‌المللي براي حمايت از توليد كنندگان و مصرف كنندگان و توسعه بازار برنج فعاليت‌هاي تازه‌اي را در عرصه كيفيت دانه آغاز كرده‌است. اگر چه عطر يكي از مهم‌ترين نشانويژگي‌هاي كيفي برنج‌هاي خوش كيفيت است، اما تا كنون به دليل تقدم پايين این صفت و فقر دانش علمي در حل مشكلات عدم انتقال ژن عطر از ارقام معطر به خط های اصلاح شده پرمحصول پيشرفت‌هاي زيادي در تولید معرفی ارقام معطر به عمل انجام نشده است. از سال 1378 تا کنون توليدكنندگان گيلاني كه از هوش وذكاوت بيشتري برخوردارند، زودتراز نواحي ديگر به تبعيت از شرايط مشخص بازار مصرف، تمام توجه خود را به توليد ارقام محلي معطر و خوش كيفيت معطوف داشته اند. در حالي آن‌ها به توليد ارقام با كيفيت خوب اصرار مي‌ورزند كه ارقام پرمحصول از مزاياي خريد تضميني بر خوردارند و علاوه بر اين، ارقام معطر اختصاصات زراعي نامطلوبي مانند كم محصولي، حساسيت به آفات و بيماري‌ها، ريزش دانه شديدي را حايزند. اين بهترين راه براي به حركت درآوردن چرخ تحقيقات در انتقال صفات كيفي مطلوب دانه به ارقام پر محصول است. همه‌ي ارقام و پروره‌هاي معطر ژن عطري مغلوبي را حمل مي‌كنند كه بر روي كروموزوم شماره 8 مستقر است. تفاوت‌هاي بين پروره‌ها به دليل جهش‌هاي همين ژن مي‌باشد. توانايي وارد كردن ژن اصلي عطر به كمك نشانگرهاي مولكولي به ارقام پرمحصول سپيدرود و خزر سريع‌تر از دورگ‌گيري سنتي است. دلايل برتري روش نشانگر‌هاي مولكولي عبارتنداز: كاهش تعداد نسل‌هاي لازم به دو نسل، حذف كامل كشش پيوستگي و دنبال كردن مسقيم آلل عطر در نسل‌هاي متوالي به وسيله‌ي نشانگرهاي مولكولي بدون نياز به مراحل خودگرده‌افشاني كه در طرح‌هاي دورگ گیری سنتي، وارد كردن صفات مغلوب ضروري بوده است.  

              

            برنج‌هاي معطر نه‌تنها در ايران بلكه در نواحي وسيعي از آسيا كه عمده توليد و مصرف كنندگان برنج اند از اهميت خاصّي برخوردارند. در اروپا و آمريكا نيز مردم به مصرف ارقام خوش كيفيت و معطر تمايل بيشتري نشان مي‌دهند. بنابر اين، عطر، ارزش برنج را زياد مي‌كند و در بيشتر كشورها، برنج‌هاي معطر بالاترين قيمت را دارند و در تجارت جهاني نيز برنج‌هاي معطري مانند باسماتي به قيمت‌هاي تضميني به فروش مي‌رسند. مصرف كنندگان شرق ميانه برنج‌هاي دانه بلند و خوب سفيد شده با عطر قوي را ترجيح مي‌دهند و برنج‌هاي فاقد عطر را به مانند غذاي بي مزه تلقي مي‌كنند. مصرف كنندگان اروپايي كه در گذشته برنج‌هاي دانه بلند غير معطر را مي‌پسنديدند، اكنون در مصرف نوع معطر آن اصرار مي‌ورزند. نا گفته نماند، احساس مصرف كنندگان  برنج‌هاي معطر در حال حاضر به سرعت در حال تغيير است و به هر حال ممكن است مورد نظر گروهي از افراد جامعه باشد، اما براي دسته‌ي ديگري از آن ‌ها اهميتي نداشته باشد. آن‌چه مسلم است، كيفيت بيش تر، مفهوم عطر را مي‌رساند و در ماهيت وراثت صفات عطري ضروري است و در اين مقاله براي تجديد نظر و ضعيت كنوني فهم ما از زادشناسي و زيست‌فن‌شناسي آن و شناسايي چالش‌ها براي مطالعات آينده تلاش خواهد شد. در حال حاضر همه‌ي ارقام محلي ايراني كه در گيلان و مازندران بيشتر از ساير استان‌هاي كشور كشت مي‌شوند، مانند: دمسياه، بينام، حسني، حسن‌سرايي، هاشمي، علي كاظمي، غريب و عنبربو بسيار معطر بوده، طعم بسيار عالي دارند و به ويژه ارقام محلي عنبربو  و صدری عطری داراي عطري بسيار شديدتراز بقيه هستند. واقعيت اين است كه برنج‌هاي معطر دانه كوتاه ودانه متوسط براي مصارف خانگي توليدكنندگان كشت مي‌شوند، از سازگاري محلي خوبي برخوردار است و پس از پخت علاوه بر عطر خوش، افزايش طول پس از پخت و مزه‌ي خوبي دارند. اين ارقام مي‌توانند منابع خوبي براي اصلاح كيفيت ارقام پر محصول باشند. با دسترسي به ابزار و فنون جديد زيست‌فن‌شناسي، انتقال اين خواص به ارقام هندي پر محصول ممانعتي ايجاد نمي‌گردد. هم اكنون، نياز به درك صحيح زادشناسي اين صفات و زادگيري درست به منظور توسعه روند اصلاح ارقام برنج پر محصول با كيفيت عطر خوب محسوس است.

            برنج‌هاي معطر در مزارع، زمان برداشت، درحين خشك شدن در آفتاب يا در كارخانه، در انبار، در حين تبديل به برنج سفيد، هنگام پخت و خوردن، عطر خاصّي را آزاد مي‌نمايند كه شدت احساس آن در هنگام پخت بيش تر از موارد ديگر است. به اين ترتيب، مي‌توان تفاوت ارقام برنج محلي ايراني را از برنج‌هاي غير معطر وارداتي و پروره‌هاي اصلاح شده تشخيص داد. تركيبات عطري به ويژه 2- استيل-1- پيرولين در همه‌ي قسمت‌هاي گياه به استثناي ريشه وجود دارد. عطر برنج تحت كنترل هر دو عامل زادشناسي و محيطي قرار داشته و معلوم شده است كه برنج‌هاي معطر در مناطقي با درجه حرارت پايين دوره رسيدگي دانه بيش تر معطرند. عطر به وجود تركيبات شيميايي معيني در دانه مربوط است. اگر چه در برگ‌ها، ساقه‌ها و حتي در گل آن‌ها‌ شناسايي شده است، اما از حضور آن در ريشه‌ي برنج گرارشي وجود ندارد.

            تاكنون كوشش‌هاي زيادي درباره شناخت ماهيت شيميايي عطر انجام گرفته است و تركيباتي در آن اندازه گيري شده اند كه در خصوصيت عطر به طور منفي يا مثبت دخالت دارند. مواد قابل تبخير برنج شامل هيدروكربن‌ها، الكل‌ها، آلدهيد‌ها، ستن‌ها، اسيد‌هاي‌آلي، استر‌ها، فنل‌ها، پيريدين‌ها و پيرازين‌ها هستند كه به روش‌هاي كروماتوگرافي گازي و طيف‌سنجي جرمي از تجزيه بخار تقطيري برنج تازه پخته شده، تشخيص داده شده اند. سبوس برنج لايه نازكي كه سطح دانه برنج قهواي را مي‌پوشاند، حاوي مواد قابل تبخيري شامل فنل، گياكول، اورتوكرزول، 3-5-اگزيلول، 4- ونيل گوياكول و 2- ونيل فنيل مي‌باشد. عطر به علت وجود مواد شيميايي معيني در آندوسپرم دانه است و اساس زيست شيميايي آن، 2- استيل-1- پيرولين بوده كه در برنج‌های معطر داراي غلظت بيشتري است و از مواد تبخيري غالب مي‌باشد. با اين حال، وجود بيش از 146 تركيب قابل تبخير به ويژه تر كيب اسيدي 4- ونيل فنل كه بوي نا مطبوع توليد مي‌كند، در احساس عطر مؤثرند. بنابراين، تركيبات تبخيري برنج باعث به وجود آمدن خصوصيات عطري و طعم در آن مي‌گردد. كيم در سال 1999 تعدادي از تركيبات برنج‌ها ي معطر را شناسايي و دسته بندي كرد كه عبارت بودند از: 16 هيدروكربن، 15 الكل، 16 آلدهيد و ستن، 4 اسيد و 10 تركيب گوناگون ديگر. غلظت تر كيبات هيدروكربني بين برنج معطر و غير معطر به طور معني داري تفاوت دارند. برنج‌هاي معطر سطح بالاتري از الكل‌ها ، آلدهيدها وستن‌ها را حايزند. تر كيبات معطر از نوع الكل‌ها شامل n-پنتانول، 1- اوكتن تري اول، 1- منتول و استراگول مي‌باشند. الكل‌هاي n- بوتانول و n- هگزانول فقط پس از پخت برنج‌هاي معطر شناسايي شده‌اند. تركيبات آلدهيدي و ستني شامل n- پنتانال، n- هپتانال، n – نونانال مي‌باشند.

            وجود غلظت بيشتر  2- استيل 1- پيرولين در برنج قهوه‌اي مؤيد اين نظر است كه اين تركيب در سبوس يعني لايه‌اي كه سطح برنج قهوه‌اي را مي‌پوشاند، به حد وفور حضور دارد. پس با افزايش درجه‌ي تبديل برنج قهوه‌اي به برنج سفيد اين تركيب كاهش مي‌يابد. كشاورزان گيلاني برنج‌هاي مصرفي خود را با درجه كم و برنج‌هاي فروشي را با درجه‌ي زياد تبديل مي‌نمايند، زيرا ميزان شفافيت و سفيدي دانه در سليقه مصرف كننده تأثير دارد. غلظت يك قسمت در ميليون (ppm) تركيب 2-استيل-1-پيرولين در برنج  سفيد بهترين عطر را آزاد مي‌كند، در حالي كه مقدار آن در بعضي از ارقام برنج به 4 تا 9  قسمت در ميليون  و در ارقام غير معطر گاهي به 01/0 قسمت در ميليون گزارش شده است. بنابراين، 2-استيل –1- پيرولين و غلظت آن در آزاد شدن عطر از ارقام مختلف برنج معطر تأثير دارد.

            اين مقاله نه تنها از نظر مطالعه علمي بلكه براي آگاهي كشاورزان در مورد عوامل مؤثر در عطر اهميت زيادي دارد و بايستي به نظرات كشاورزان و علايق آن‌ها پايبند باشد. زيرا آن‌ها از تجربه هزارن ساله سود مي‌برند. همه‌ي صفات برنج‌هاي معطر به طور زادشناختي هدايت و به ارث مي‌رسند. اما بروزشان تحت شرايط طبيعي به محيط رشدشان بستگي دارد و توليد يك رقم زراعي در دو مزرعه‌ي مجاور هم، مي‌تواند داراي عطر متفاوت باشد. كيفيت برنج به ويژه، عطر آن در نواحي مختلف فرق مي‌كند. تعدادي از برنج‌هاي معطري كه در گيلان كشت مي‌شوند، در شرايط محيطي وسيعي مي‌توانند سازگار باشند. ارقام باسماتي پاكستان نيز چنين خصوصياتي را دارند. اما در ويتنام ارقامي وجود دارند كه فقط در نواحي خاصي معطرند و در مناطق ديگر فاقد آنند. به طور كلي در محتويات عطري مشاهده شده در دانه برنج‌هاي حاصل از نواحي مختلف تنوع زيادي وجود دارد. رقم حسني در شهرستان طالش توليد و مصرف مي‌شود و داراي عطري قوي و پايدار است، اما در نواحي رودبار يا رشت زراعت نمي‌شود و به ندرت مصرف مي‌گردد.در گذشته رقم حسني با فرهنك مردم طالش عجين شده بود. در نواحي مختلف گيلان شدت عطر ارقام هاشمي و علي كاظمي به محل كشت، نوع خاك و مرغوبيت آن بستگي دارد.

            با اين‌كه برنج‌هاي معطر مدت زمان مديدي كشت مي‌شده اند، اما دستاوردهاي تحقيقاتي آن‌ها تنها در سال‌هاي اخير ارائه شده است و دانش ما از تأثير ابعاد زراعي و شرايط محيطي در بروز عطر بسيار كم و محدود است. با اين حال، عواملي از قبيل هواي خنك در دوره‌ي گلدهي، تكامل دانه، كود سبز، خاك مرغوب، كشت مستقيم، خاك سبك، رطوبت پايين خاك در زمان پرشدن دانه و تبديل دستي (سنتي) شلتوک به برنج سفید در بروز عطر مؤثرند . از طرف ديگر عواملي از قبيل هواي گرم در دوره‌ي گلدهي و تكامل دانه، كودهاي نيتروژني به ويژه اوره، خاك نامرغوب‌، كشت به روش نشاءكاري، خاك سنگين، تأخير در برداشت پس از رسيدگي و تبديل ماشيني، تأثير نامناسبي در عطر دارند.

 

تأثير درجه‌حرارت

            خصوصيات كيفي برنج‌هاي معطر شامل: درصد برنج سالم، درصد دانه‌هاي گچي، ميزان تأثير محلول قليايي، آميلوز دانه و محتويات پروتيين  به مقدار زيادي تحت تأثير درجه‌حرارت به ويژه در زمان گلدهي، پرشدن دانه و رسيدگي قرار دارد. كشاورزان دريافته اند كه تشكيل عطر برنج در درجه‌حرارت پايين در دوره‌ي گل‌دهي و پرشدن دانه آن افزايش مي‌يابد. برنج‌هاي باسماتي به منظور بهتركردن عطر در دوره‌ي پرشدن دانه به ندرت به درجه‌حرارت پايين احتیاج دارند. زو و منگ (1997) مشاهده كردند كه بهترين درجه‌حرارت براي تشكيل عطر برنج 18 درجه‌سانتي‌گراداست.

 

 

تأثيرعوامل خاك

            عامل خاك احتمالا از طريق تغذيه گياه در عطر و ساير صفات كيفي برنج تأثير مي‌گذارد. نه تنها عطر بلكه طول و ضخامت دانه، مزه و شفافيت آن در مزارعي كه ارقام معطر كشت مي‌شوند، دست‌خوش تغييراتي مي‌گردد. در دو مزرعه مجاور هم، حتّي اگر گياه زراعي در هردو از بذور يكساني كشت شده باشد، درعطر برنج‌هاي توليدي ممكن است تفاوت معني داري وجود داشته باشد. براي تشكيل عطر مطلوب خاك‌هاي سبك و شرايط ديم مناسب‌ترند. گیاه برنج در ایران به صورت دیم کشت نمی شود.

 

تأثير كوددهي و تغذيه‌ي گياه

            به‌كاربردن كودهاي نيتروژني اثر معكوسي در كيفيت پخت و خوراكي برنج دارد. عموما خاك‌هاي كم نيتروژن براي توليد برنج‌هاي با كيفيت عطري خوب مناسب ترند. اگرچه كودهاي پتاسيمي و منيزيمي بر ميزان محصول و بعضي از صفات كيفي مؤثرند، اما در مورد تأثير آن‌ها در عطر گزارش قابل قبولي وجود ندارد. بنابراين، ملاحظه مي‌گردد، كيفيت دانه به ويژه عطر شديدا تحت تأثير عوامل محيطي قرار دارد. هر رقمي كه بهترين كيفيت را داشته باشد و محصول اقتصادي خوبي را عايد سازد، حتّي بدون توجه به ميزان محصول ممكن است، كشت شود. بنابراين، براي اصلاح برنج‌هاي معطر و يا تعيين شرايط كشت‌شان بايستي ژن‌هاي مؤثر در عطر و صفات كيفي ديگر را شناسايي و به طور علمي تعريف كرد. پتانسيل زادشناختي صفات كيفي ارقام مختلف با اهميت‌تر از مناطق كشت‌شان است. مطالعات زادمون × محيط در فهميدن عوامل محيطي مؤثر در تشكيل تركيبات عطري براي تعيين مطلوبيت ارقام در نواحي كشت خاصّي به منظور ترقي و توسعه بيشتر، سودمند خواهد بود. شناسايي و به‌كارگيري روش‌هاي پس از برداشت نيز كاملا مفيد واقع خواهد شد.

 

تأثیر عوامل ژنتیکی

            براي تحقيق راه‌هاي دست‌يابي به ارقام معطر و پرمحصول در باره‌ي كنترل زادشناختي صفات عطري مطالعات زيادي انجام يافته است. بعضي از محققين نتيجه گرفتند كه وراثت تك ژني در اين صفت وجود دارد و بعضي ديگر دو يا سه ژن غالب يا مغلوب را در تعيين صفت عطر سهيم مي‌دانند. زادشناسي نشانويژگي‌هاي عطر تا اندازه‌اي پيچيده است. برنر  و هوف(1986) با مطالعه‌ي رقم معطر دِلا نتيجه گرفتند كه يك ژن مغلوب منفردي ماهيت عطري را هدايت مي‌كند. بعدا در درسال 1992 شناسايي پرشدگي ناحيه‌اي از كروموزوم 8 با ژن اصلي عطر با استفاده از انواع مختلف نشان‌گرهاي مولكولي به اجرا در آمد. بسياري از محققين ديگر نيز اعتقاد داشتند كه نشانويژگي عطر توسط يك ژن مغلوب منفردي اداره مي‌شود. ولي پيش از آن پاتان كار و كادام (1983) ژن غالب منفرد را گزارش داده بودند. دولاپ پاناوار (1969) نيز دو ژن عطري غالبي را معرفي كردند. ردي    (1980) نوشته بود كه سه ژن مغلوب عطري وجود دارد. در گزارش ديگري دولاپ‌پاناوار (1976 ) وجود چهار ژن مغلوب را پيشنهاد كرد. پينسون (1994) دلايل وجود نقطه‌نظرات متناقض در باره‌ي ژن عطر را تحليل‌هاي متفاوت از ارقام برنج ذكر‌كرد. او با مطالعه ژن عطر در شش پروره‌ي برنج معلوم كرد كه جاسمين 85 ، 301-A، دلا ايكس و 145917 P  هريك شامل ژن‌هاي منفردي براي عطر مي‌باشند كه آللي هستند. اما دو پروره‌ي ديگر يعني آمبر و دراگوايبال- 100 هريك داراي دو ژن عطر و يك ژن نوظهور به اضافه آللي براي اين ژن در 301- A، دلاايكس ، جاسمين 85 و 157917 P  بودند. از طرف ديگر ، دانستن اين موضوع اهميت دارد كه تفاوت بين برنج‌هاي معطر و غيرمعطر فقط به علت حضور يا عدم وجود 2- استيل-1- پيرولين در آن‌ها نيست، بلكه به دليل غلظت اين تركيب در دانه است. بنابراين، ممكن است تبديل برنج غيرمعطر به معطر نيازمند تغيير مسير متابوليك آن نيز باشد. مي‌توان تصور كرد كه برنج‌هاي معطر داراي يك آنزيم دگرگون شده اي هستند كه مرحله زيست‌سنتزي  2- استيل-1- پيرولين را به‌طور مؤثري تسريع مي‌نمايد. آلل‌هاي چندگانه‌ي يك ژن منفرد عطر، توليد اين آنزيم را در برنج باشدت متفاوتي مي‌تواند دگرگوني سازد. از طرف ديگر تشكيل اين تركيب از واكنش اسيدهاي آمينه، پروتيين و ارنتين با 2- اكسو پروپانول محرزگرديده است. تبخير شدن 2- استيل-1- پيرولين از برنج درحين حرارت دادن و پختن به مقدار يا نوع تركيب پروتيين يا نشاسته در دانه برنج بستگي دارد(سينگ، 2000).

            ارزيابي عطر برنج به روش بوييدن برگ‌ها يا جويدن دانه‌ها به دليل طبيعت ذهني اين آزمايش‌ها ممكن است با واقعيت مطابقت نداشته باشد. روش ساده‌ي ديگري نيز توسط سود وسديك (1978) ارائه گرديد كه برطبق آن به نمونه اي از قطعات ريز پهنك برگ در مرحله‌ي پنجه زني مقدار 10 ميلي‌ليتر محلول هيدروكسيد پتاسيم 5/1 درصد افزوده و پس از 10 دقيقه بخارات خارج شده، از طريق حسي مقايسه مي‌گردد. اين روش اندكي دقيق‌تر از جويدن برنج قهوه‌اي يا حرارت دادن برگ در مرحله‌ي پنجه زني است. سود و سديك با اين روش وراثت صفت عطر را در هفت تلاقي بين پروره‌هاي عطري و غير عطري مطالعه كردند. گياهان F1 اين تلاقي‌ها معطر نبودند. اين نتيجه هدايت يك ژن مغلوب منفرد را آشكار مي‌ساخت. برنر        (1986) با همين روش مشاهده كرد كه اين نسبت در توده‌هاي F2 تلاقي دلاي عطري × داون غيرمعطر ، 3غيعطري : 1 عطري است و صفت عطر توسط يك ژن مغلوب منفرد به همان روش سود و سديك ابراز شده بود، هدايت مي‌گردد. درمطالعاتي كه توسط محققان هندي در باره‌ي وراثت صفت عطر به عمل آمده‌بود، تناقضي وجود داشت. پاتانكار (1938) وراثت توده‌هاي دورگ عطري و غير عطري را با استفاده از روشي كه حضور عطر در اثر حرارت دادن برنج قهوه‌اي در داخل لوله آزمايش بر روي حمام آب جوش تشخيص داده مي‌شد، انجام داد. نتايج نشان داد كه دانه‌هاي نسل F1 عطري هستند، و لي در نتاج F2 دامنه‌ي وسيعي از افراد عطري قوي تا غير عطري وجود داشت. از آن‌جا كه برپايه چنين نتايجي نسبت تفرقه 27 عطري : 37 غير عطري بود، او تصور كرد كه 3 ژن مكمل oa   ، ob و  oc صفت عطر را كنترول مي‌كنند. ناگاراجي و همكاران (1975) با استفاده از روش تخمين عطر به روش نمونه برداري قطعات برگ در مرحله‌ي پنجه‌زني و حرارت دادن آن در بن ماري به مدت 5 دقيقه در درجه حرارت 50- 40 درجه‌سانتي‌گراد و استشمام بخار آن‌ها، دريافتند كه در تلاقي ارقام عطري با غير عطري، نسل F1 بدون عطرند و نسبت تفرق در F2 در همه‌ي تلاقي‌ها 37 عطري : 27 غير عطري است. علاوه بر اين ردي و ساتي (1980) چهار آميزه شامل تلاقي‌هاي باسماتي 370 × سونا (غير عطري ) و غيره را با استفاده از همان روش تخمين عطر فوق، مورد ارزيابي قرار دادند. آن‌ها كوشيدند. تا حضور 3 ژن غالب  ska   ، skb و skc  را بر پايه نتايجي كه از فقدان عطر در نسل F1 و نسبت تفرقه 37 عطري : 27 غير عطري را در نسل F2 در تمام تلاقي‌ها اثبات نمايند.

در ادامه‌ي اين مطالعات، رائو و تري‌پاتي(1979) آزمايش صفت عطر برنج را در تلاقي ارقام پانكاج غير معطر ´ كالاب‌هات معطر  به اجرا درآوردند و نتايج حاصل نسبت تفرقه‌ي 9 عطري : 7 غيرعطري را در نسل دوم نشان داد. بنابر اين، آن‌ها وجود ژن دوتايي sk1 و  sk2  را محتمل دانستند. از نتايج تفرقه F2 در نتاج پروره‌هاي غيرمعطر و معطر نسبت 3 عطري : 13 غيرعطري متصور گرديد، يك ژن منع كننده نيز به صفت عطری مربوط مي‌باشد. دهالاپاناوار (1976) براي تشخيص تركيب عطري از روش جويدن برنج قهوه‌اي در دهان استفاده كرد و وراثت صفت عطري را در نتاج دورگ 141- T ( غيرعطري) و 1- 439- 1- 44- Kagisali  ( معطر) مورد تحقيق قرار داد. وي از نسبت 175 غيرعطري : 81 عطري در نسل F2 چهار ژن مكمل را محتمل دانست. با اين حال، مشاهدات متعددي نشان داد كه صفت عطري توسط چند ژن كنترل مي‌شود. تفاوت در نسبت‌هاي تفرقه‌ي وراثت نشانويژگي عطر، حتي در يك تلاقي به روش اندازه‌گيري عطر بستگي دارد. در نتيجه بررسي وراثت عطر با استفاده از روش دقيق‌تري ضروري است. هم‌چنين، ملاحظه مي‌شود كه تفاوت‌هاي ارقام از نظر شدت عطر، مانند تفاوت ژن‌ها با وراثت صفت عطر مي‌تواند رابطه داشته‌باشد. اهميت بعدي شناسايي، به ژن‌هاي مورد استفاده در بسياري از پروره‌هاي برنج مربوط است. در باره‌ي رابطه‌ي بين نشانويژگي‌هاي عطر و صفات زادشناختي ديگر، دهالاپاناوار گزارش داد: يكي از چهار ژن مكمل كنترل كننده عطر با ژن رنگ پوشينه پيوستگي دارد.

اين مشاهدات نظر مارا به آغاز مطالعه وراثت عطر با استفاده از موقعيت كروموزومي ژن‌هاي موجد اين صفت معطوف مي‌سازد. نشان‌گرهاي مولكولي ابزار خيلي قدرت‌مندي را براي تحليل مدل‌هاي زيربنايي صفات كيفي و كمي به وجود آورده‌است. آهن و همكاران (1992) با استفاده از نشان‌گرهاي مولكولي همراه با خط‌هاي همزاد نزديك  مؤفق به شناسايي موقعيت ژن عطري برنج بر روي كروموزوم شماره 8 گرديدند(لوريكس و همكاران). تا قبل از مطالعه لوريكس هيچ‌گونه تحليل پيوستگي بين نشانگرها و 2- استيل- 1- پيرولين به عنوان صفت كمي براي تعيين ماهيت تك ژني يا چند ژني اين نشانويژگي صورت نگرفته بود. او براي اولين بار نقشه زادشناسي عطر را براي اين تركيب در دو زمينه‌ي زير توسعه داد:

تحليل دقيق كمي عطر با استفاده از كروماتوگرافي گازي در خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر(دابل هاپلوييد).

نقشه‌برداري زادشناختي با استفاده از نشانگرهاي مولكولي به منظور تعيين موقعيت ژن‌هاي مداخله كننده در بروز هرگونه تفرق نشانويژگي عطر در جمعيت‌هاي مورد ارزيابي.

هانگ در سال 1994 نقشه‌ي زادشناسي برنج را بر اساس مطالعات نشانگرهاي مولكوليRFLP   (چندشكلي طولي قطعات برشي) تهيه كرد. نقشه اصلي نشانگرهاي در برگيرنده همه‌ي ژنوم با تراكم متوسط يعني در فاصله كم‌تر از 25- 20 سانتي مورگان (cM) را شامل مي‌شوند. بنابر اين، براي ژن يا ژن‌هاي حامل هر صفت حداقل يك نشانگر كاملا پيوسته در cM 10  يا كم‌تر وجود خواهد داشت. با چنين استدلالي، يك جمعيت شامل 135 خط تك‌لاد دوبرابر مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين‌شياي فرانسه، پس از اندازه گيري تركيبات عطري خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر (دابل هاپلوييد) به روش كروماتوگرافي گازي، با استفاده از تحليل مندلي و QTL (لوكوس صفات كمي) قطعات كروموزومي آن‌ها شناسايي گرديد. يك QTL را به عنوان يك لوكوس (جايگاه يك يا چند ژن با اتصال محكم ) معرف بخشي از اختلاف زادشناختي صفت كمي مي‌توان تعريف كرد. بعدا در اورسئوم فرانسه تشخيص پرشدگي ناحيه كروموزوم 8 با ژن اصلي عطر با استفاده از انواع مختلف نشانگرهاي مولكولي به اجرا در آمد.

 

 

 

 

 

نقشه‌برداري زادشناختي

            نقشه برداری جمعيت خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر مشتق از نسل اول دورگ‌ رقم آزوسنا در IR64  به روش كشت بساك در سال 1992 توسط گايدردوني و همكاران به اجرا درآمد. آزوسنا يك رقم معطر ژاپني و IR64 يك رقم غير معطر هندي هستند. DNA به روش موري و تامپسون (1980) از نمونه‌هاي برگ خشك جدا گرديد. براي تكميل اين كار، نقشه‌برداري چندين نوع نشانگر مولكولي به كاربرده شد.  اطلاعات به دست آمده براي بعضي از RFLP ها و STS ها ( SEQUENCE - TAGGED SITES ) را براي كامل كردن نقشه‌ي كروموزوم 8 مورد استفاده قرار گرفت. همچنين روش تحليل تفرقه‌ي توده‌اي را براي پيدا كردن نشانگر RAPD (افزايش تصادفي چند‌ريختي DNA ) جديد، در حول ژن اصلي عطر به اجرا در آمد (براي اطلاعات بيش‌تر در باره‌ي نشانگرهاي مولكولي به مقاله‌ي لوريكس و همكاران، 1996 ، مراجعه شود). نتايج مولكولي، با استفاده از روش‌هاي چند نقطه‌اي استاندارد تحليل شدند (لاندر و همكاران، 1987). براي كروموزوم شماره‌ي 8 كه در آلل‌هاي غير معطر والدين  تفرقه‌ي شديدي را نشان مي‌داد، فرمول مناسبي به منظور تخمين اجزاي نوتركيبي ارائه گرديد (لوريكس و همكاران، 1995 ، 1996 ).  

            به دليل اهميت زياد تحقيقات لوريكس و همكاران در اين زمينه، مقاله‌ي وي  در اين‌جا به طور كامل بازنويسي مي‌شود. اولين تحليل QTL بر روي نقشه‌ي ژنوم كامل فقط در يك جايگاه ژني كروموزوم 8 با حداكثر درجه LOD برابر 5/14 در cM  4/6 از نشانگر RG28 مشاهده گرديد.  پس از تجزيه خط‌هاي معطر فقط دو QTL ديگر براي تركيب  2- استيل-1- پيرولين بر روي كروموزوم‌هاي 4  و 12 شناخته شد. ژن اصلي عطر بر روي كروموزوم 8 قرار داشته و در اين گروه پيوسته تراكم يافته است. بنابر اين 16 نشانگر ترسيم مي‌شود. از آن‌جا مي‌توان نتيجه گرفت كه اولا  2- استيل-1- پيرولين يك توزيع بي مودال را نشان مي‌دهد و دوما QTL روي كروموزوم 8 با توجه به درصد واريانس به‌دست‌آمده، يك ژن اصلي است. ما  تركيب  2- استيل-1- پيرولين رمز شده را به عنوان يك صفت تك ژني، يعني حضور يا عدم حضور آن شناسايي كرديم. این تحليل تفرقه، ما را براي تعيين محل اين تركيب بر روي كروموزوم شماره‌ي 8 بدون ابهام ترغيب مي‌كرد.

            اين مطالعه، گيرانداختن يك ژن اصلي را بين نشانگرهاي  عطر برنج بر عهده داشت. علاوه بر اين دو QTL ممكن شناسايي و تعيين محل گرديدند كه در شدت عطر خط‌هاي تك لاد دوبرابر مي‌توانند نقش داشته باشند. اين اولين بار است، ژن اصلي  2- استيل-1- پيرولين مربوط به خصوصيت عطري براساس آزمايش‌هاي حسّي تعيين شده است. در ضمن اين نتيجه نيز تأييد مي‌كند كه  2- استيل-1- پيرولين تركيب اصلي عطر در برنج است. مطالعه‌ي بعضي از خط‌ها با استفاده از آزمايش‌هاي حسّي مشكل بود. به علت تأثير پارامترهاي مختلف بر مقدار  2- استيل-1- پيرولين در برگ يا دانه (در درجه حرارت گلخانه و طول عمر گياه ) مشكلاتي وجود داشت. به علاوه بعضي از مواد تبخيري ممكن است دخالت كنند، به طوري كه با  2- استيل-1- پيرولين تركيب يا مخلوط شده و تخمين حسّي را دچار اشكال سازند. مشكلات بررسي عطر بعضي از خط‌ها احتمالا به دليل تركيبات نامطلوب مي‌باشد. در گذشته، پينسون (1994) امكان تفرقه را مطابق يك يا دو ژن مغلوب مستقل در تلاقي‌هاي بين ارقام معطر و غير معطر مشاهده كرده بود. اكنون ما در مي‌يابيم كه همه‌ي مطالعات پيوستگي جديد با استفاده از نتايج نشانگر‌هاي ملكولي بر اين اساس استوار است كه عطر توسط يك ژن مغلوب منفرد بر روي كروموزوم شماره‌ي 8 تحت قرار داشته باشد. علاوه براين، دریک تلاقی بررسی عطر باسماتی 370 معلوم شد که درcM 7 نشانگر RAPD به عطر گیاه تک لاد دوبرابر نزدیک بوده است. دو مطالعه جدید دیگری نیز بدون استفاده از نشانگر مولکولی این نتایج را تأیید می کنند. پینسون در سال 1994 دریافت که همه ارقام معطر شامل باسماتی، جاسمین85 و یک جهش یافته دلا، دارای ژن مغلوب یکسانی هستند و این ژن بر روی کروموزوم شماره 8 به سهولت قابل تشخیص است. کاتو و ایتان (1996) تفرق ژن مغلوب منفردی را در یک خط تک لاد جمعیت مشتق از تلاقی BG1 (معطر) در کوشی هیکاری (غیر معطر) تشخیص دادند. مطابق نظرات نویسندگان متعدد، استنتاج های متناقضی پیدا شده است که احتمال آن مي‌تواند به دليل مشكلات بررسي عطر درون دانه باشد. براي نمونه، در نتاج F2 اين تناقض مي‌تواند به ما كمك كند تا اين ژن را در عوض مغلوب بودن، غالب بدانيم. توزيع تفرق، الگوي تفرقه را نيز به شدت مي‌تواند تغيير دهد.

            در اين مطالعه دو ناحيه كروموزوم به عنوان QTL ممكن كنترول كننده سطح عطر شناسايي شد. اين QTL ها توضيح مي‌دهند كه چرا بعضي از خط‌هاي تك‌لاد دوبرابر داراي عطر كمتر از رقم آزوسنا (والد معطر) هستند. از اين نتايج مي‌توان تصور كرد كه چرا در شدت عطر ارقام برنج معطر يك شيبي وجود دارد. همه‌ي پروره‌هاي معطر ژن عطري مغلوب اصلي 2-استيل-1-پيرولين يكساني را حمل مي‌كنند كه برروي كروموزوم شماره 8 قرار گرفته است، ولي داراي  QTL هاي مختلف مؤثر بر شدت عطريشان خواهند بود. براي مثال، رقم جاسمين85 كه از برنج خائوداوك مالي105 به دست آمده، كمتر معطر است. ممكن است كه QTL‌هاي همانند آن‌ها در خلال به وجود آمدن  جاسمين85  به وسيله نوتركيبي از دست رفته باشند. اين مدل براي پينسون  (1994) انديشه‌ي خوبي را فراهم كند و او پيشنهاد كرد كه تفاوت‌هاي بين ارقام مختلف از نظر عطر به دليل ايجاد جهش‌هاي همين ژن برروي كروموزوم شماره‌ي 8 مي‌باشد.

 

 

 كاربرد

      درحال حاضر به‌كارگيري اين نتايج عبارت است از امكان واردكردن ژن اصلي عطر به كمك نشانگرهاي مولكولي به ارقام پرمحصول غير عطري كه سريع‌تر از تلاقي برگشتي به روش دورگ‌گيري مي‌باشد. سودمندي اين روش‌ها عبارتند از: (1) كاهش تعدادنسل‌هاي لازم تا دو نسل با استفاده از انتخاب تلاقي برگشتي (BC1) انفرادي با در صد زيادتر آلل‌هاي برگشتي، (2) حذف كامل كشش پيوستگي، (3) دنبال كردن مستقيم آلل‌هاي عطر در نسل‌هاي متوالي به وسيله‌ي نشانگرها، بدون نياز به مراحل خود گرده افشاني كه در طرح‌هاي زادگيري سنتي براي واردكردن صفات مغلوب ضروريند. در حال حاضر تلاش براي واردكردن ژن عطر به IR64 به كمك نشانگرها در جريان است (لوريكس،1997). انتخاب به كمك نشانگرها يكي ديگر از كاربردهاي پيشرفته است،كه ژن اصلي واطلاعات QTLها را مي‌تواند در شاخص‌هاي انتخاب دخالت دهد. براي ساير QTLها در جهت اثبات وجود عطر در نتاج بزرگ تر موانعي وجوددارد. براي اين كار، خط IR64 × تك لاد دوبرابر آزوسنا به منظور تعيين مقدار 2- استيل –1- پيرولين در سال 1998 براي تشخيص QTL مطالعه شد. يك نقشه‌ي خوب قطعات كروموزومي پيرامون عطر به صورت اولين مرحله جداسازي و همسان‌سازي ژن اصلي مي‌توانست آغاز شود. مقايسه توالي‌ها براي اين ژن بين ارقام معطر به منظور تأييد اين كه همه‌ي ارقام معطر به طور دقيق داراي آلل يكساني هستند، اهميت زيادي دارد. تغيير شكل هر رقمي را مي‌توان متصور نمود. با اين حال، نكات بسيار مهمي درباره‌ي انتخاب ارقام معطر پرمحصول بايستي روشن شود. همان‌طور كه بيان گرديد، ارقام معطر اغلب خصوصيات زراعي نامطلوبي مانند كم محصولي، كاهش تعداد خوشه و دانه، پوكي زياد و خرمنكوبي سختي را از خود نشان مي‌دهند. با اين حال، اين مطالعه نشان مي‌دهد كه حل مشكل انتخاب ارقام معطر پرمحصول امكان‌پذير است (كاتو و ايتاني1996). از اين گذشته مشكل كيفيت دانه به مشكل عطر نمي‌تواند محدود باشد. در حقيقت، تعدادي از نشانويژگي‌هاي ديگر مانند محتويات آميلوز، درجه حرارت ژلاتيني، پيوستگي ژل، انبسط حجمي پس از پخت دانه و غيره نقش مهمي در كيفيت يك رقم دارند. به همين دليل ماهيت ذهني كيفيت اندكي پيچيده ترمي‌شود.           

 

منابع:

       1-     Bienvenido O. Juliano (1985) Rice chemistry and Technology, International Rice research Institute, PHILIPPINES.

2 -  International Rice research Institute (1979) Chemical Aspects Of Rice Grain Quality,  International Rice research Institute, PHILIPPINES.

3 – Lorieux M. (1998) Genetic and biochemical analysis of aroma in rice, Orstom – Lrgapt, BP 5045, 34032 Montpellier Cedex 1, FRANCE.

  1- عادلی مسبب ف. (1380) بررسی کیفیت دانه در اصلاح برنج ، هفته نامه فلاحت ایران شماره های 583 – 575 ، اصفهان.

  2 -  عادلی مسبب ف. (1376)  بررسی کیفیت دانه در برنج دورگه، مجله زیتون شماره 135، وزارت جهاد کشاورزی، تهران.

3 –  عادلی مسبب ف. (1381)  تأثیر عناصر غذایی خاک در کیفیت برنج، هفته نامه فلاحت ایران شماره های 604 و 608، اصفهان

 

+ نوشته شده در سه شنبه هشتم آذر ۱۳۸۴ ساعت 19:56 توسط فردوس عادلي مسبب  | 

نویسنده: یوسف جعفری (حشره شناس)

 

کرم سبز برنج Naranga aenescens(Lep: Noctuidae)

 

کرم سبز برنج ازسال 1352در استان گیلان وجود داشته ولی به عنوان یک آقت تلقی نمی گردید تا اینکه در سال های 1357تا 1359 بدلیل بالا رفتن جمعیت آن مورد توجه قرار گرفت و بعد از کر م ساقه خوار برنج به عنوان آفت درجه دوم محسوب گردید.

کرم سبز برنج در اکثریت کشور های آسیایی از جمله فلیپین ، ژاپن ، هندوستان و......

وجود داشته و در این کشور ها نیز یک آفت درجه دوم است.

شکل شناسی:

 

حشرات بالغ کرم سبز برنج (پروانه ) نرو ماده از لحاظ رنگ بال و اندازه متفاوت بوده و به عبارت دیگر دو شکل جنسی می باشند .
پروانه ماده:

 

پروانه ماده زرد کم رنگ که لکه های تیره تر از آن (قهوه ای کم رنگ) سطح بال را می پوشاند دروضعیت استراحت که بال های پروانه به صورت شیروانی قرار می گیرند لکه های بال به هم متصل شده و به صورت دو عدد هشت  نزدیک بهم قرارمیگیرند.اندازه پروانه ماده دو سانتیمتر می باشد.

پروانه نر

 

رنگ پروانه نر متمایل به قرمز همرا ه با لکه هایی کمرنگتر از آن ودر حالت استراحت لکه ها بهم پیوسته و به شکل سه عدد هشت دیده می شوند . اندازه پروانه ماده یکی ونیم سانتی متر است.

تخم :

 

تخم های پروانه کرم سبز برنج به شکل کروی (پخ) و دارای شیار. تخم ها ابتدا به رنگ لیمویی و دوروز بعد هاله قهوهای رنگی در اطراف تخم را در بر می گیرد که نشانه رشد جنین است.اندازه تخم چهاردهم میلی متر است

 لارو:

 

لارو های کرم سبز برنج به رنگ سبز و دارای دو نوار سفید رنگ در قسمت پهلویی . در سنین لاروی پایین ، تمامی لارو ها دارای نوار ودرسنین بالا تعدادی فاقد نوارمی باشند

اندازه لارو های سنین آخر دو نیم سانتس متر می باشد. تعداد پا های شکمی لارو ها کامل نبوده و بنابراین در زمان راه رفتن پا های عقبی به پا های جلویی نزدیک شده و لارو به صورت وجبی حرکت می کند.

شفیره:

 

شفیره به رنگ قهوهای و اندازه آن پنج تا هفت میلی متر است

زیست شناسی:

 

کرم سبز برنج به صورت شفیره در داخل غلاف های باقیمانده برنج در مزرعه ، در داخل برگ های پیچ خورده علف های هرزحاشیه مزارع و همچنین درسطح خاک مزرعه زمستان گذرانی می کند . بنابراین شفیره های زمستان گذران داخل مزرعه در اثرعوامل مختلف از بین می روند به طوری که جمع آوری آنها در فصل زمستان مشکل می باشد. ازاواسط فروردین ماه تا اوایل اردیبهشت ماه حشرات کامل (پروانه) از شفیره های زمستان گذران خارج و در روی برگ های برنج در خزانه تخم ریزی می نماید. زمان فعال شدن پروانه ها در استان گیلان ده درجه سانتی گراد و بهترین زمان تخم گذاری 25 درجه سانتی گراداست.

پروانه های ماده بیش از شصت درصد تخم ها را روی برگ  و ما بقی را درپشت برگ و روی غلاف (بسیار کم) می گذارد. تحم ها  یک ردیفه و تعداد کمی نیز دو ردیفه که بین یک تا چهار عدد می باشد که اکثریت به صورت انفرادی و تعداد پنج تایی و شش تایی  بندرت مشاهده می شود تعداد تخم پروانه کرم سبز برنج تا 231 عد نیز شمارش شده است.. تخم گذاری از روزدوم شروع و می تواند تا روز سیزدهم ادامه یابد در شرایط  آزمایشکاه بیشترین تخم گذاری نیز در روز های هفتم و هشتم می باشد. تفریخ تخم ها بین 7-3 روز بوده که میانگین آن 4 روز می باشد طول عمر پروانه های ماده بین 13 -1 روز و طول عمر پروانه های نربین 9-1 روز  متفاوت است.

لارو های تفریخ شده از تخم در نزدیکی نوک برگ و تعداد کمی هم نیز در قسمت قاعده برگ مسقر شده و از پارانشیم برگ تغذیه می کنند که در اثر تغذیه برگ ها به صورت لکه یا نوار های سفید مشاهده می شوند. درسنین بالاتر لارو ها از دو طرف پایین کناره های برگ تغذیه کرده و وقط رگبرگ اصلی آنرا باقی می گذارند و در بعضی مواقع 3-2 سانتی متری انتهای برگ رگبرگ اصلی خورده شده و نوک برگ به اندازه همان 3-2 سانتی متر  در سطح خزانه شناور می شود از آنجاییکه لارو ها کوچک و همرنگ با برگ برنج هستند مشاهده آنها حتی در سطح خزانه مشکل می باشد . بنابراین با مشاهده نوک برگ های جدا شده در خرانه و همچنین مشاهده لکه های سفید روی برگ ها می تواند علایم آلودگی  خزانه به کرم سبز باشد. و در زمین اصلی نیز با تکان دادن بوته ی برنج که باعث افتادن لاروها در سطح مزرعه و همچنین  حرکت در داخل مزرعه که باعث چسبیدن لاروها به لباس می گردد به وجود آفت در مزرعه پی برد.و درمراحل بعد که برگ ها مورد تغذیه شدید قرار می گیرنداز نشانه های وجود آفت در مزرعه می باشد.

لارو های کرم سبز که در اثر تکان دادن بوته های برنج در سطح آب مزرعه قرار می گیرند از بین نمی روند و به عبارت دیگر غرق نمی شوند بلکه با مو هایی که درسطح بدن دارند در اب شناور باقی مانده و با حرکات کرمی شکل خود را به بوته های برنج  رسانده و نجات می ابند.ولی چنانچه لارو  ها در آب غوطه ور شود از بین خواهند رفت.

تغذیه لارو ها فقط ازبرگ برنج بوده و تغذیه  ازسوروف و دم روباهی نیز مشاهده شده است.

کرم سبز برنج 5 سن لاروی دارد و میانگین طول دوره لاروی آن 18 روز است که در مرحله آخر ،لاروها در نزدیکی نوک برگ مستقر شده و نوک برگ را به طرف پایین خم و با ترشحت دهانی خود آن را به قسمت پایین تر برگ می چسبانند و دو طرف آنرا با تار مسدود نمده ونوک برک برنج را به صورت پیله در می آورند. لارو ها در مرحله آخر پیله سازی نصف بدن خود را از پیله خارج و از دو طرف کناره برگ (قسمت پایین پیله) تغذیه می کنند و با این عمل پیله های برگی شکل که لارو در داخل آن می باشد از برگ جدا ودر سطح آب مزرعه شناور می شوند. در بعضی مواقع رگبرگ اصلی کاملا قطع نمی شود و در وزش باد در ناحیه تغذیه شده شکسته و روی برگ آویزان می شود و تعدادی از لارو نیز از کناره های برگ پایین پیله تغذیه نمی کنند و پیله برگی در نوک برگ باقی می مانند.

در شرایط آزمایشگاه لارو ها در داخل برگ علف های هرز نیز شفیره می شوند که این وضعیت در شرایط مزرعه کمتر اتفاق می افتد. لارو ها در داخل این پیله ها تبدیل به شفیره می شوند و پیله یا شفیره های شناور در جریان جرکت آب قرار می گیرند و چنانچه جریان آب شدید باشد شفیره های یک مزرعه به قسمت های پایین تر انتقال می یابند و این امر باعث می شود مزرعه ای که در نسل اول آلوده بوده در نسل دوم فاقد آلودگی به کرم سبز باشد.

تمامی شفیره های نسل اول و دوم  آفت در انتهای برگ تشکیل می شوند و اکثریت آن ها از برگ جدا شده و در جریان آب سطح مزرعه  قرار می گیرند. در نسل سوم آفت که اکثریت شفیره ها به دیاپوز می روند در داخل غلاف برگ های پایینی (نزدیکی طوقه) تبدیل به شفیره شده . شفیره هاییکه در انهای برگ یا در سطح آب قرار دارند نسل چهارم آفت را تشکیل می دهند که بعد از پایان این نسل تمام شفیره های آن در داخل غلاف پایینی برگ به شفیره تبدیل می شوند.بنابراین نتیجه گرفته می شود که کرک سبز برنج دارای چهار نسل بوده که جمعیت نسل چهارم آن پایین می باشد. شفیره هایی که در علاف برگ های پایینی تشکیل می شوند شفیره های زمستان گذران هستند و به عبارت دیگر زمستان گذرانی  کرم سبز برنج به صورت شفیره است.

لازم به ذکر است که در شرایط آزمایشگاه تعدادی از شفیره ها فاقد پیله برگی بوده وتعداد کمی ازشفیره های نسل دوم نیز به دیاپوز می روند.

روند پرواز پروانه کرم سبز برنج:

 

قبل از سال 1375 تحقیقاتی که در مورد این آفت انجام گرفته بود نتیجه گرفته شده بود که نسل اول آفت (پروانه های حاصل از شفیره های زمستان گذران) جلب نور نمی شوند بنابراین در رسم منحنی روند پرواز آفت روند پرواز نسل اول آفت خالی بود. که بعد از سال 1375 که مشخص گردید که بین شکل ظاهری پروانه های حاصل از نسل زمستان گذران با شفیره های حاصل از فصل زراعی  تفاوت بارزی وجود دارد و از طرفی جمعیت بسیار پایین نسل اول باعث گردید که روند پرواز نسل اول آفت از نظر پنهان بماند . که در این ارتباط شفیره های زمستان گذران آفت که در اواخر مرداد از مزرعه جمع آوری ودر زیر شیروانی  یک ساختمان  نگهداری شده بودند در سال بعد روند پرواز نسل اول آفت مشخص گردید .

لازم به ذکر است پروانه های ماده ای که از نسل زمستان گذران جمع آوری ، و به منظور تعیین ترجیح میزبانی در قفس های داخل مزرعه رهازی می شدند ، پروانه های نر هم زمان با آنها که در طبیعت وجود داشتند اطراف قفس های مذکورجلب می شدند.

روند پرواز های نسل های بعدی آفت را می توان با یک تله نوری مشخص نمود که منحنی جمعیت نر و ماده آن طبق شکل ضمیمه شده می باشد.

همان طوری که در منحنی پرواز مشخص است اوج پرواز نسل های اول ، دوم و سوم برای هردوجنس کاملا مشخص بوده ولی روند پرواز نسل چهارم آن مشخص نمی باشد و این نشان می دهد که جمعیت بسیار پایین نسل چهارم آفت با جمعیت اواخر نسل سوم ادغام گردیده است و چنانچه شرایط آزمایشگاهی و قفس های داخل مزرعه وجود نمی داشت جمعیت پایین نسل چهارم آفت مشخص نمی گردید.

با شکار پرونه های کرم سبز برنج با تله نوری و فانوسی نسبت جنسی نر به ماده بترتیب 8/15 و 5/4 می باشد در ضمن این نسبت جنسی برای پروانه های حاصل از شفیره های زمستان گذران 9/0 ، برای شفیره های فصل زراعی 8/0 و شفیره های پرورش یافته 2/1 می باشد.

دشمنان طبیعی کرم سبز برنج:

Naranga aenescens (Lep: Noctuidae)

 

 

زنبور پارازیتویید Trichogramma spp  

 

زنبور پارازیتویید Trichogramma spp که گونه غالب آن در استان گیلان  T.brasicae   می باشد یکی از دشمنان تخم کرم سبز برنج است که تخم های نسل های دوم به بعد آفت را به میزان زیاد پارازیته می نماید و از آنجاییکه جمعیت لارو های آفت در قسمت های سایه مزارع بیشتر می باشد وبه عبارت دیگر پروان های ماده قسمت سایه مزارع برنج را برای تخم ریزی نسبت به نفاط دیگر مزارع ترجیح می دهند به همان میزان نیز جمعیت زنبور (تخم های پارازیته شده آفت) در این گونه نقاط بیشتر می باشد. زنبور تریکوگراما که اکثریت تخم پروانه ها را پارازیته می نماید با این وصف میزان پارازیتسم  آن نسبت به تخم سایر پروانه ها بیشتر می باشد. آخرین میزبان این زنبور در استان گیلان تخم پروانه برگ خوار توری تبریزی (Nyctiola  asisatica) می باشد.  

زنبور پارازیتویید  Itoplectes sp

 

در بیشتر منابع  این زنبور که پارازیتویید شفیره کرم سبز برنج می باشد با نام I.narangae گزارش شده است از آنجاییکه گونه آن از یک منبع موثق تایید نشده است بهتر است زنبور مذکور با گونه نا مشخص ذکر گردد. با این وصف این زنبور روی شفیره های زمستان گذران فعال بوده و بیش از70% شفیره های زمستان گذران را پارازیته می نماید که این  می تواند در کنترل آفت بسیار موثر باشد. این زنبور پارازیتویید حداقل دو نسل روی شفیره های مذکور ایجاد می کند.

زنبور پارازیتویید Apanteles sp

 

در بعضی از منابع گونه این زنبور با نام Apanteles ruficrus  گزارش نموده اند که پارازیتویید لارو کرم سبز برنج می باشد لارو های این زنبور به تعداد 5-3 عدد از داخل بدن لارو تغذیه می کنند بعد از پایان تغذیه که متلاشی  کردن  بدن لارو را به همراه دارد روی سطح بدن متلاشی شده و یا در نزدیکی آن پیله های بسیار کوچکی ایجاد کرده و حشره کامل زنبور بعد از پایان شفیرگی پیله را سوراخ و زنبور از آن خارج می گردد. این زنبور می تواند تا 80% لارو کرم سبز برنج و 12% لارو کرم ساقه خوار برنج را پارازیته نمایید. در ضمن زنبور پارازیتویید دیگر  با نام Carops  با جمعیت بسیار پایین لارو های کرم سبز برنج را پارازیته می نماید. از رفتار تخم گذاری زنبور  اینکه تخم را در نزدیکی لارو گذاشته و لارو زنبور بعد از تفریخ وارد بدن لار کرم سبز برنج می گردد.

سن Andrallus spinidens

 

یکاز شکارگر های لارو کرم سبز برنج سن Andrallus spinidens  می باشد تعداد تخم های این شکارگر را بین 1084- 11 و متوسط آن را 370 عدد گزارش نموده اند .این سن چند میزبانه بوده و پوره های سنین پایین آن در روز 2-1 و سنین بالای آن از 7-2  لارو آفت را از بین می برند . این شکارچی از خزانه تا برداشت برنج در مزرعه فعال بوده که بیشترین فعالیت آن بعد از برداشت برنج روی لارو کرم ساق خوار برنج می باشد.

 

از شکاگر های دیگر این آفت می توان ازسیرسیرک (Gryllus sp ) ، سوسک دراکولا (Paederus fuscipes) ، انواع عنکبوت ها که مهمترین آن Lycosa pseudonnuata ، زنبور زرد خانگی( Polistis gallicus ) و پرنده آکایی (sp Larus ) می باشند.

 عوامل بیماری زا:

 

موسکاردین سفید Beauveria bassiana

 

موسکاردین یک کلمه ایتالیایی و به معنی شکلات (نقل) است و از آنجاییکه لارو های آلوده به این بیماری قارچی بعد ازمرگ به شکل نقل در می آیند ، این بیماری به این نام معروف شده است. در رطوبت بالا مسلیوم های قارچ در بدن لارو نفوذ کرده و باعث متلاشی شدن محتویات داخلی بدن لارو می گردد. لارو ها 5-3 روز بعد از آلودگی می میرند و بعد از آن هیف و کنیدی های همراه آن تمام سطح بدن لارو را می پوشانند.و آنرا به شکل نقل در می آورند. در بعضی از کشور ها این قارچ را همراه با یک حشره کش دز پایین بر علیه آفات بکار می برند.این قارچ را در محیط های کشت  جوشانده آرد ،دانه ذرت و همچنین در محیط های آبکی تولید انبوه می کنند. از آنجاییکه  قارچ موسکاردین در حرارت وبویژه در رطوبت بالا فعال می باشد و این شرایط برای مزارع برنج استان گیلان از اواخر تیر ماه لغایت اواسط شهریور ماه فراهم است بنابراین لارو های نسل سوم وچهارم آفت به این بیماری مبتلا می شوند.و در بعضی از سال ها از اپیدمی مناسبی برخوردار است و باعث کنترل آفت می گردد.

موسکاردین سبز Metarhizium anizopliae

 

این قارچ تمام خصوصیات قارچ موسکاردین سفید را دارد با این تفاوت که رنگ آن سبز است.موسکاردین سبز برای فعال شدن نیاز به رطوبت بیشتری نسبت به موسکاردین سفید دارد و به این دلیل بعد ازموسکاردین سفید در مزرعه برنج فعال می باشد ودر بعضی از سال ها نیز بندرت در مزارع دیده می شود. لازم بع ذکر است که این دو بیماری هر چند که در لیست دشمنان طبیعی قرار گرفته اند ولی در  پرورش کرم ابریشم به عنوان عوامل بازدارنده تولید بشمار می روند و چنانچه کنترل نشوند خسارت زیادی وارد می نمایند.

ویروس چند وجهی N.P.V

 

ویروسها یکی از عوامل بیماری زای مراحل مختلف حشرات بویژه در مرحله لاروی آن می باشند و از علایم آن اینکه لارو ها بعد از مرگ سیاه و آبکی  شده ازدوپای عقبی آویزان می شوند که با کوکترین ضربه بدن لارو پاره و محتویات داخلی آن که پر ازویروس N.P.V می باشد در هوا پخش می گردد.این بیماری بوسیله تخم نیز منتقل می شود و ممکن است سال ها در بدن حشرات باقی مانده و بدون اینکه بیماری ایجاد کند .این بیماری در بعضیاز سال ها بندرت درمزارع مشاهده می گردد.

ترجیح میزبانی کرم سبز برنج

Naranga  aenescens (Lep: Noctuidae)         

یوسف جعفری

 

این مطالعه در یک گلخانه شیشه ای با حداقل دمای 10 و حداکثر دمای 5/32 درجه سانتی گراد و همچنین با حداقل رطوبت 52 و حداکثر99 در صد انجام گرفت.دراین گلخانه چهار قفس پرورش به ابعاد 80*80*150 سانتی متر مورد استفاده قرار گرفت که در داخل آنها چهار گلدان به قطر 30 سانتی متر به صورت طرح بلوک کامل تصادفی قرار داده شدند . جوانب قفس ها با پارچه توری سفید محصور گردید . گلدان های حاوی خاک مزرعه درتشتک های آب قرار داده شدند. در بررسی نسل اول آفت شرایط خزانه طبیعی درداخل گلدان ها ایجاد شد درنسل های بعدی در داخل هر گلدان یک بوته ازهررقم برنج نشا گردید و رشد بوته ها همانند رشد آنها در شرایط طبیعی بود  در این آزمایش از چهار رقم برنج غالب منطقه به نام های صدری  بینام  خزر و سپیدرود استفاده گردید.

در شرایط مزرعه و در بخش سایه برای هر نسل آفت چهار بلوک در نظر گرفته شد که درهر بلوک هر یک ازارقام برنج مورد نظر در سه نقطه و دریک ردیف نشا گردیدند و بلوک ها با قفس هایی همانند گلخانه محصور شدند. در داخل هر قفس در هردو شرایط تعداد6-4عدد پروانه ماده و دو برابر آن پروانه نر رها سازی گردید. با تخم ریزی پروانه های ماده بر روی ارقام مورد آزمایش و شمارش آنها ترجیح میزبانی آفت از لحا ظ تخم ریزی روی گیاه برای سه نسل در شرایط گلخانه و برای دو نسل در شرایط مزرعه مورد مطالعه قرار گرفت . تجزیه تحلیل داده ها ی بدست آمده با استفاده از برنامه های IRRISTAT حاکی ازعدم وجود ترجیح میزبانی نسبت به این ارقام بود دراین راستا از شفیره های زمستان گذران در دو بخش سایه و آفتاب مزرعه به فواصل 15 روز به ازا 30 بوته برنج و 30 بوته رقم خزر در آفتاب 13 نمونه برداشته شد و با استفاده از برنامه فوق نشان داده شد که جمعیت آفت در بخش سایه نسبت به بخش آفتاب بیشتر است .

نتیجه کلی این که کرم سبز برنج در چهار رقم مورد آزمایش فاقد ترجیح میزبانی است و بالا بودن جمعیت آفت در بخشی از مزرعه به محل قرار گرفتن رقم در مزرعه بستگی دارد و نوع رقم در این مورد نقشی ندارد.

+ نوشته شده در پنجشنبه سوم آذر ۱۳۸۴ ساعت 10:33 توسط فردوس عادلي مسبب  | 

گزارش نتایج تحقیقاتی برنج دورگه(هیبرید) - ابوبکر جوهر علی (از هندوستان) فعال تحقیقاتی در ایران

Executive Summary Report

The Iranian government considering the need for hybrid rice technology, had hired me to initiate and intensify the research work on hybrid rice at RRII, Rasht Iran. I was stationed at Rice Research Institute of Iran, Rasht to guide the hybrid rice program of Iran from 9th May, 2003 to 8th May, 2005. To initiate the task entrusted to me, firstly I had studied and carefully identified the weaknesses and strengths of the ongoing hybrid rice program and based on which effective strategies were formulated. This study also encouraged me to prepare a project entitled “Promotion of hybrid technology for sustainable rice production in Iran” for financial assistance (0.4 million USD) from Technical Cooperation Programme (TCP) under FAO for capacity building in hybrid rice technology. However besides this a national hybrid rice project has been submitted for financial assistance of 1.5 million USD from the Agricultural Ministry for a 5 year period (2005-2009) that includes 22 sub-projects involving different disciplines and also for the establishment of Nikshahr for conduct of paddy off-season nursery.  Yet another project was formulated to support the training component especially designed for extension agents and farmers of Guilan province was prepared and submitted to Guilan Provincial Agricultural Organization. The foremost task for me was to identify key scientists to develop an effective research group comprising 35 scientists while trying to cross link them across different research centers. Capacity building was one of the essential objectives and was targeted effectively by training 115 persons on hybrid rice technology that included 3 training sessions on both hybrid rice cultivation and seed production. GRH1 hybrid (IR58025A/IR42686R) was identified as promising hybrid after    testing it in 6 farmers field locations against Khazar over the last two years. GRH1 hybrid gave high average yield of 8.5 tonnes/ha in comparison to Khazar with 6.0 tonnes/ha. In the national rice crop yield competition, the GRH1 hybrid rice farmer Shakofe won the first prize for producing 13 tonnes/ha against Kadous with 8 tonnes/ha in Abkenar, Anzali, Guilan province. The hybrid seed production practices have been standardized to give 1.2 tonnes/ha from 0.3 tonnes/ha in the past. Research personnel and technicians were given hands on training to improve the hybrid seed production techniques.  The purity of the GRH1 hybrid seed production was recovered to safe limits by replacing the impure parental seed materials. The hybrid rice source nursery (germplasm) was invigorated by adding 2860 different entries. The different nurseries in hybrid rice breeding were established with proper codes and standardized with proper procedures for handling. Six new long slender CMS lines were introduced and three of them were found to be stable for complete sterility. Seventeen new hybrid combinations were introduced directly from IRRI and elsewhere and five of them were found to out yield GRH1 by 1.0 tonnes/ha and AT 4 hybrid was shorter in duration by nearly three weeks as compared to GRH1. Two hundred and eighty kg of GRH1 hybrid seed is now available for deploying it in 14 ha during the 2005 cropping season. However, for enhancing the productivity of the hybrids, varieties and landraces, I happened to be quite successful in introducing the Leaf Colour Chart (LCC) technology to Iran by giving them training to 115 scientists, farmers and extension personnel. We further confirmed by conducting field trials, a LCC reading of 3 suitable for Hashemi and 4 for Khazar and GRH1. This technology reduced the use of N fertilizer by 35 kg for Hashemi while the yield of hybrid increased by 1.6 tonnes/ha over the recommended N plot by only addition of 31 kg of N fertilizer. Farmers cultivating traditional land races will be benefited by use of LCC since the required N fertilizer gets lowered thereby reducing lodging and blast incidence in traditional landraces. We had also prepared easy to read pamphlets for LCC and GRH1 hybrid rice cultivation for effective dissemination.

The success of hybrid rice project would enable Iran to become self sufficient in its rice requirement on a long-term basis. Hybrid rice technology as a strategy to sustain the rice production levels in Iran needs to be developed in a phased manner and in the first phase starting from (2005-2009) we have requested the government to finance about 1.5 million USD for intensification of hybrid rice research. Government may need to finance two million USD during the second phase (2009-2014) for developing strategies and means to sustain the self sufficiency beyond 2015. However, during my first two years over here we could partially address the issues on capacity building, standardizing GRH 1 seed production techniques, LCC technology, invigorating the hybrid rice source nursery and developing new hybrid combinations. Besides this, five second generation rice hybrids have been identified with one tonne more than GRH1 and quality on par with it. Wide-scale adoption of hybrid rice technology is only possible through proper policy support and financial backing. Indeed, if we happen to adopt hybrid rice technology in a proper and timely manner, we will be attaining self sufficiency in rice production for Iran by 2010.

I like to thank all the scientists & technical staff for their kind support and cooperation during this period. My sincere thanks to Dr Alinia, Director General, Rice Research Institute of Iran, Rasht for giving me full research support and cooperation to make all this happen into a reality.

Dr Jauhar Ali

National Coordinator

(Hybrid & Molecular Rice Breeding Program of Iran)

& Consultant (IRRI-Iran project),

Rice Research Institute of Iran,                                    

 PO Box 1658, Rasht, Iran

 Introduction

Rice grown over in Iran is completely irrigated and the production level in the year 2003 was relatively quite impressive with 3.3 million tonnes from 0.615 million hectares of harvested rice area with an average productivity of 5.0 tonnes/hectare. However, with the recent trend in impressive paddy production levels above 3.0 million tonnes during 2002 and 2003 is primarily due to wide scale adoption of improved varieties and production technologies (Figure 1). However, for further increase in rice production of Iran with limited resources like land and water will be a challenging task especially with consumer demand largely favouring superior grain quality.  Iran imported rice with highest quantity of 1.2 million tonnes in the year 2000 by spending nearly 337 million $ USD but in recent years with increased adoption rate of improved varieties and favourable climatic conditions the imports have been reduced to 0.94 million tonnes. However, with recent fluctuations in the availability of surplus rice from rice exporting countries is being viewed seriously by International food policy planners especially considering next 22 years when the rice demand in Asia alone will be increased by 40% more of what is currently being produced. During the same period many of the rice exporting countries will be finding it difficult to sustain their surplus rice to trade with. In this context, Iran needs to develop a well drawn plan to attain self sufficiency in rice production. The following are the three key objectives that should be considered as foundation (i) To become self sufficient in rice requirement (ii) To improve the yield level of quality rices for meeting domestic need (iii) To make rice farming sustainable. Amongst the available approaches, the most viable option is to pursue hybrid rice technology for Iran based on the success achieved in India, Vietnam and Philippines. Hybrid rice technology will be delivering  hybrids with medium quality on a short term basis with 1.5 to 2.0 tonnes per ha advantage over improved check variety like Khazar while superior quality with high yields can be combined in the hybrids provided a systematic approach is followed on a long term basis. Iranian breeders have been experimenting with hybrid rice as early as 1987 with the introduction of Chinese CMS lines like V20A and W32A. However, serious efforts were made from 1991 by screening the testcrosses for potential maintainers and restorers in local Iranian germplasm using IR62829A and IR58025A. Many of the Iranian germplasm were found to be usable maintainers, which further encouraged the breeders to develop their own CMS lines like the KhazarA, NematA, NedaA, DashtA, ChampaA and Amol3A. But lack of restorers in Iranian local germplasm jeopardized the development of rice hybrids. The government considering the need for hybrid rice technology had hired me to initiate and intensify the research work on hybrid rice at RRII, Rasht Iran. I was stationed at Rice Research Institute of Iran, Rasht to guide the hybrid rice program of Iran from May 2003 onwards.  Prior to joining this position I was working as in the capacity of Project Scientist with Genome Mapping Lab, International Rice Research Institute, Philippines (2000-2003) and a regular staff [Assistant Professor, (senior scale)] of Tamil Nadu Agricultural University, Coimbatore, India.

Amongst the several approaches contemplated for sustainable rice production in Iran, hybrid rice technology utilizing molecular tools was worthwhile to be pursued. The initial success of hybrid rice technology ensured the rice farming itself to become more sustainable especially under higher cultivation and input costs. However, molecular breeding efforts were initiated to sustain the technology for Iranian conditions, the hybrids must combine the superior grain quality characteristics of traditional land races i.e. Hashemi, Domsiah with high yielding ability of the semi-dwarf improved varieties along with disease & insect pest resistance (blast, sheath blight, stem borer) while trying to develop a cost effective seed production package.

Recently with the success of identifying GRH1 rice hybrid that gave impressive results especially over last two years in on-farm trials conducted in 6 fields raises our hope to establish this technology for Iran. And yield levels of GRH1 ranged from 8.5 to 13 tonnes/ha with an advantage ranging from 1.5 t/ha to 3.5 t/ha over improved varieties. It is interesting to note that two hybrid rice farmers bagged the national rice crop yield competition this year (2004) with impressive yield returns. Despite the good cooking quality of this hybrid which was evaluated by 60 farmers and extension agents, the market price for this hybrid is yet to be determined and established in the favour of the farmers. Therefore, the government intervention is urgently required for giving a minimum support price equivalent to Khazar in the market place until the GRH1 gets by itself a fixed and assured market price. Development and evaluation of second generation hybrids are underway with increased yields and reduced duration as compared to GRH1. Further, several hybrids performed extremely well in comparison to local improved and traditional check varieties under national trials conducted over 6 locations across the country. Results show the rice hybrids in general show their inherent capability to perform better and exploit the longer photoperiodic conditions in varied agro-climatic situations in Iran. Thus, the immediate necessity is to train enough man power to produce the required quantity of hybrid seeds on a regular basis for the best available hybrid combinations. However, it is important to keep a diversity balance in the adoption area for hybrids, improved varieties and traditional landraces in equitable proportions (Table 1). Determining the  target hybrid rice area by identifying high and low productivity areas within the potential paddy growing provinces of Iran needs to be carried out for the hybrid rice deployment. In order to make Iran self sufficient in its rice production by 2010, we may need to produce 2.79 million tonnes of milled rice (4.0 million tonnes of paddy) at the population growth rate of 1.07% (Figure 4). Recently, after tasting the success of achieving self sufficiency in wheat production, all efforts must be made for repeating the same for rice, to enable  Iran to become self sufficient in rice production by 2010.

     Strategy adopted to step up the ongoing hybrid rice program of Iran during this two year period was centered on the following:

·      The identified hybrid GRH1 was tested in larger areas and a public opinion through market intelligence and consumer preference was addressed through scientific approaches by conducting on-farm trials, field days and demonstrations before making any attempt for its release.

    Strengthened the research base and manpower in hybrid rice by conducting 3 training programmes in which 115 persons that included researchers, farmers and extension personnel besides several discussion sessions both in the field and laboratory.

   Research efforts were made to develop new hybrids using newer sources of male sterile lines and restorers with superior grain quality: A total of 240 testcrosses were made and 6 promising new combinations were identified. Five second generation rice hybrids identified for field testing and seed production with one tonne more than GRH1 and quality on par with it.

· To develop strong parental line breeding program through conventional, molecular breeding and random mating composite population (RMCP) approaches: Parental line improvement program through RxR and BxB crosses were initiated. Besides random mating composite populations were established for developing early and late restorer and maintainer lines.

· Economic analysis for hybrid technology was initiated using estimated costs.

· Studies on prospects of TGMS/PTGMS lines based two line hybrid rice technology was initiated by test verifying six TGMS/PTGMS lines.      

· Molecular rice breeding program has been initiated and the anther culture needs to be still refined for increasing callusing and regeneration efficiency. Besides Marker assisted selection (MAS) is being adopted for hybrid rice breeding program on a regular basis.

Summary of the work carried out prior to my joining: status report

Iran realizing the need for an organized research on rice formed the Rice Research Institute of Iran(RRII) in 1993 at Rasht, in Guilan province. From this institute several improved rice varieties were released like Khazar, Nemat Sepidroud, GIL 1, 3, Bejar, Dasht, Amol3, Fajr, Dorfak, Kadous, Shafagh, Sahel and Neda. Currently the area under improved rice varieties is around 30% of the total rice area and is being cultivated mostly in Mazandran province. Iranian breeders have been experimenting with hybrid rice as early as 1987 with the introduction of Chinese CMS lines like V20A and W32A. However, serious efforts were made from 1991 by screening the testcrosses for potential maintainers and restorers in local Iranian germplasm using IR62829A and IR58025A. Many of the Iranian germplasm were found to be usable maintainers which further encouraged the breeders to develop their own CMS lines like the KhazarA, NematA, NedaA, DashtA, ChampaA and Amol3A. But lack of restorers in Iranian local germplasm jeopardized the development of rice hybrids. After a thorough search for restorers recently a variety named Sepidroud was found to possess the restorer genes. This restorer could not be directly used since it was quite early by 25 days to the male sterile line IR58025A thus being difficult to bring about an effective flowering synchrony. Simultaneously IR56 was found to restore NedaA, an Iranian developed male sterile line. Therefore the breeders at present using the IRRI bred male sterile line like IR58025A and restorers like IR56, IR42686, IR62030R and IR60966R have successfully developed  a couple of promising hybrids in comparison to improved check varieties like Khazar, Nemat and Neda. The seed production of such hybrids was of quite less quantity and quality. These hybrids needs to be further tested before its official release.

4.  Research structural changes

 a. Hybrid rice research network was established:

The hybrid rice research organizational network is important to achieve the overall objectives of the programme and for smooth functioning. The task of the Lead Center (LC) i.e. Rice Research Institute of Iran, is to coordinate the research activities and to assess the progress made from time to time. Rice hybrids developed by different centers and IRRI will be shared between the LC and Associate Centers (AC) for their evaluation and adaptability. The lead Center provides the requisite parental material for seed production and for off-season seed multiplication to the rice sub-stations in Chaparasar, Amol and at Khousistan/Baluchistan respectively. The multiplication and on farm trials is coordinated by the Lead Center in consultation with Associate centers. Both LC and ACs are responsible to carry out the front line demonstration for effective extension purpose. The concerned breeder is also responsible for developing the nucleus and foundation seed and also for initially visiting the certified seed producer’s fields. The cooperating centers will be jointly organizing the training programs and contribute efforts for publications. Lead Center is responsible for compilation of annual progress report based on the work carried out at different centers.

This model of organization ensures equal partnership for the all the members of the participating centers whether from research, administration and extension areas. All the research material outcome or products will be shared freely with all the participating institutions but solely be the intellectual property of the Rice Research Institute of Iran under the supervision of AREO and Ministry of Jihad-e-Agriculture.

 b. Integrated hybrid rice breeding program (IHRBP) approach has been initiated for developing improved varieties and hybrids. Concept of IHRBP is quite integrative in nature and brings the scientific staff belonging to different disciplines together in a collaborative manner.

 c. National testing program of varieties and hybrids was suggested. During the year 2004 the 18 hybrids were tested across 4 locations. Hybrids performed relatively better than the local checks in all the locations.

 d. Rice hybrid release mechanism by way of testing and evaluation is suggested and the similar method must be adopted for varietal release.

 e. Rice quality standards was suggested for price fixation. Further, a project is initiated for standardizing rice quality for proper pricing policy for newly released varieties and hybrids.

 5.  Innovative research strategies  initiated

    a. Molecular rice breeding strategy to invigorate the Iranian rice gene pool using Hashemi, Khazar and SA13 as recurrent parent and 45 donor parents (Figure 8). The first set of material has reached BC1F1 (seed basis). During the year 2005, the second backcross wil be made between BC1F1 and respective recurrent parent (RP). By this approach the introgression lines (ILs) will be developed by 2007 and will be utilized for mapping important traits, screening and development of improved varieties and parental lines for hybrid rice breeding program.

    b.Parental line improvement in hybrid breeding through random mating composite populations (RMCP) approach for early and late maturing restorer and maintainer lines (a project initiated). Reconstitution of RMCP will be carried out matching Iranian conditions for quality and duration.

   c.Two line hybrid rice technology will be initiated with the help of PTGMS & TGMS lines which will be suitable for Iranian conditions. The hybrid rice seed production will be carried out in South Iran for catering the hybrid seed requirements of the northern provinces i.e. Guilan and Mazandran. While the PTGMS self seed multiplication will be carried out in Northern provinces with relatively cooler climatic conditions. This will be test verified in the coming seasons of the years 2005-2009.

6. Research achievements made during this two year period

a. The most potential hybrid GRH1(Guilan Rice Hybrid 1)  was identified (Table 5) and verified in On farm trials carried out in 6 locations in farmers field over the last two years and in all locations the hybrid performance was impressive and the farmers were ready to accept this hybrid. Field inspections were made at flowering and harvest. One of the farmers had also used this hybrid for home consumption and found it better than improved variety Khazar in taste and palatability. At Shakofe farmer’s field in Abkenar, Anzali 13.0 tonnes/ha was achieved in the year 2004 and also received prize from the honourable President of Iran. However, the hard work behind this farmer’s success must be given due credit to the hybrid rice research team of Rice Research Institute of Iran, Rasht. During the year 2005, 14 ha of this hybrid will be deployed for the first time.

 CMS multiplication, hybrid seed production and hybrid deployment for the identified hybrids like GRH1 can be increased systematically following the Table 6 for covering an area of  0.2 million ha by 2010 to achieve self sufficiency for Iran. During 2004 the nucleus seed of CMS line IR58025A multiplication for 40 kg was achieved

d.       The 126 testcrosses that were made in 2003 were planted in 2004 for studying the  level of restoration for identifying as many as 22 restorers and 15 maintainer lines.

e. Large scale hybrid rice seed production in 1500 sq m was carried out for IR58025A/IR42686R and produced 0.65 t /ha. The reason for lower hybrid seed yield was attributed to delayed transplanting of cold injured 45 days old seedlings used; no GA spray was given, and rainfall during flowering  time. However, the parental lines were made to synchronize with the help of 2% DAP spray on the male parent. During 2004, the proper flowering synchrony was achieved and as much as 1.2 t/ha of seed was produced. This happens to be the highest seed yield so far achieved in Iran and was twice the amount as achieved in the previous year 2003. The reason for higher yield was proper flowering synchrony and better supplementary pollination by the way of flag leaf clipping and tripping by rope pulling. This yield was achieved without GA application.  However, if GA is applied at 5% flowering, the seed yields of more than 2.0 tonnes/ha can be easily achieved.

f. In 2003, International Rice Hybrid Observation Nursery (IRHON) was conducted with 22 rice hybrids with six improved and international checks at RRII Rasht and Amol in a randomized block design with 3 replications.  Amongst them the best performing hybrids that exceeded by more than 1.5 tonnes over Khazar (3.6t/ha) were IR80117H (5.9 t/ha), IR80127H (5.3t/ha) and IR76708H (5.2t/ha).  This trial clearly demonstrated the performance of the rice hybrids over conventionally bred improved varieties.  However, in 2004 the IRHON was conducted in augmented design with 6 check varieties along with our check hybrid GRH1. Interestingly we identified four hybrids with >0.5 tonnes /ha over GRH 1 but only one hybrid IR80622H matched the cooking quality of GRH1 (Table 9).

g.During the year 2004, 10 CMS and their respective B lines were characterized for their floral  and agro-morphological traits. Amongst them the most promising CMS lines were SA15A, NematA and IR68902A that showed longer stigma length and width with better panicle exertion. Significant differences were observed between A and B lines for anther length, width and panicle exertion.

h.Alternative for GA was identified from a locally available plant source and its crude alcohol extract (designated as NJ) were used in 5 doses i.e. 5, 10, 15, 20 and 25 %. Results showed 25% dose was effective one. However, this indicated less GA content to be in the crude extract and still higher dosage must be tried before making proper conclusions. Proper GA 3 content needs to be estimated in the crude extract.

i.Domsiah dwarf mutants were test crossed for conversion into CMS lines based on their desirable out crossing traits.  And the same mutants have been intercrossed for improving their grain quality in relation to Domsiah parent. During 2004, the 9 F1’s of the testcrosses with Domsiah were raised and 8 of them were found to maintainers. Interestingly, one mutant was found to be a restorer. However, this needs to be verified by a re-testcross. Mapping of this new source of Rf gene will be carried out during 2005.

j. Nitrogen management in hybrid rice was standardized using a Leaf Colour Chart(LCC) for the first time in Iran alongwith a SPAD meter(chlorophyll meter). GRH1 and Khazar required a LCC reading of 4 (SPAD 38 reading) while Hashemi (light green variety) required a LCC reading of 3.0 (SPAD 35 reading). This tool helped us to save 25 kg of Nitrogen in Hashemi with on par yields. However, increased yields were observed for hybrid GRH1 (1.7 tonne more than recommended N plot) with addition of 31 kg N fertilizer.  While only 0.6 tonne/ha increased yield over recommended N plot was observed for Khazar with additional use of just 4.4 kg N fertilizer (Table 10). Besides this 115 persons were trained in LCC tool for the first time in Iran during three training programs. This will be saving the farmers of N fertilizers and at the same time can reduce losses due to lodging and blast incidence.

k. Comparative economic analysis for hybrid rice seed production between adopting manual and mechanized operations were carried out with estimated costs. The results showed an advantage of 20.4 % by adopting mechanization over labour (Table 11). The return to cost ratio for manual was 1.23 while for mechanized operations it was 1.46 (Table 12 and 13). And still it is not a profitable venture in comparison to certified seed production of improved varieties. And the price of hybrid seed needs to be placed between 2.5 to 3.0 USD/ kg for making it attractive for the cooperatives or private enterprises to enter into this small market of only 4000 ha of seed business for  deploying in 0.2 million ha of hybrid rice especially in the beginning stage due to poor experience in seed production. However, after experience and proper training if the yields of the seed production increases to more than 2.5 tonnes/ha the cost of the seed can be reduced to 1.5 to 2.0 USD/kg. Comparative table of seed yield and profit obtained is presented in table 13.

Cost of cultivation of hybrid rice is not much different except for the increased N fertilizer of 31kg /ha (cost 3.0 USD) using LCC against recommended of 80kg N /ha for varieties and traditional landraces. The seed rate of hybrid rice is 20kg/ha against 40-45kg/ha for variety and 60kg for traditional landraces (farmer’s practice). If the

hybrid rice is priced at 17000 Rial (2USD) per kg than the cost is 40USD/ha against varietal seed @1 USD per kg which amounts to same 40 to 45 USD. Keeping the paddy production cost to 10 million Rial per ha we tried to estimate the profit, the farmer will be making by cultivating hybrid rice in place of popular land race, Hashemi and improved variety, Khazar (by fixing the selling price per unit equal to that of Khazar). GRH1 gives 23.1% benefit to the farmer over cultivation of Khazar and 19.2% over Hashemi (Table14). However, the GRH1 is much better in cooking quality and % head rice recovery as compared to than Khazar in the market. In addition to this efforts are underway to carry out market intelligence to find an appropriate price for this hybrid.

The anthers of the best hybrid combination were plated in N6 and L8 medium as many as 2100 and 1800 respectively but recorded a very low callusing efficiency in the range of 0.002 to 0.003%. A total of 6 callus from N6 and 4 from L8 medium were transferred to regeneration medium to only obtain 19 shoot regenerants. Interestingly all of them were albinos and could not be rescued.   

      Understanding the problem we tried to modify the standard N6 media by replacing the carbon source sucrose with maltose 45 mg. And we improved the callusing efficiency up to 3.86% for GRH1 during the year 2004 from 0.003%. Further efforts are underway to standardize the media and pre-treatment of the explants to increase the  callusing and regeneration efficiency.

 

l. Off season nursery at Nikshahr was identified after studying the past 10 year agro- meteorological data (maximum and minimum temperature, sunshine hours, relative humidity) of all the important places representing different climatic zones of Iran. Amongst the three short listed places i.e. Chabahar, Nikshahr, Bahukalat based on the agro meteorological data, the places near Nikshahr (Latitude 26o 13’N, Longitude 60o 12’E)  (i.e Ludiani, Qasrkhand, Hichan) appears to be quite promising based on the strong local support staff, mobility, plastic green house facility, farmer enthusiasm and local accommodation. Technical support of  Mr Pirbaksh Danish, Head, Jihad-e-Agriculture Management of Nikshahr and Mr Habib Raiesi, Deputy Head, Jihad-e-Agriculture Management of Nikshahr whom we have identified as our local collaborators for carrying out the task of raising the off-season rice-breeding nursery and its management. However, two scientists (a plant breeder and an agronomist) must be permanently placed there to handle the research material for generation advancement of research material each year. During the second season they must be able to multiply breeder seed for select varieties suitable for south Iran. They must be also involved in training the local farmers in South Iran for better rice production technologies. 

 m.Recommendations for improving the rice farming in Sistan –Baluchistan province  to sustainable levels:

i.Entire source nursery of  improved and advance lines will be screened during their normal seasons starting in the months of January and June for identifying suitable high yielding varietal replacements.

ii.       Large scale maintenance seed plots for multiplication of male sterile line (A x B) can be attempted in this province during January sown crop. While the A x R seed production can be made in Guilan & Mazandran province in April-May sown crop.

iii. Large scale A x R seed production plots for production of F1 hybrids can be also attempted in this province for their use in Guilan and Mazandran province since the rice area is less and more space isolation  is there for  enhancing seed purity.

iv. In other words, lookout for a possibility of making these farmers as seed growers & producers in the long term strategy for improving their livelihood (ii & iii).

v.Training to farmers on Integrated Pest Management (IPM), Integrated nutrient management and use of  Leaf colour chart (LCC) and other effective methods to reduce the cost of cultivation of rice will be given through provincial agricultural  organization.

 7.Germplasm invigoration

Efforts were made to invigorate the relatively less diverse Iranian rice germplasm as the first step towards improvement. Relatively controlled introgression into elite traditional backgrounds of Hashemi, improved varietal backgrounds of Khazar can be extremely useful without compromising on their quality. Easy deployment of these improved useful introgressions and their consequent utilization in hybrid breeding program. 

a. Lines that were introduced or developed by me from  IRRI, Philippines & elsewhere is with the  RRII, Rasht & Amol for research use

i.  Six new CMS & maintainer lines.

ii. 17 new long slender grain type rice hybrids introduced.

iii. 20 new medium slender to long slender grain type restorers introduced.

iv. 6 new long slender grain type TGMS lines introduced.

v. 2805 molecular bred advance generation (F6-F9) elite lines developed by  me  at IRRI, Philippines were introduced.

 b. Invigoration of the Iranian rice gene pool through molecular breeding program: Introgression lines is being developed in the recurrent parental background of  Khazar, Hashemi  and SA13   by crossing them with 45 donor parents (comprising elite and traditional land races). Under this program genes will be introgressed from 45 donors into Hashemi and Khazar (maintainer backgrounds) and into SA13 (restorer backgrounds). By BC3F1 generation, a large number of selective introgressions will be developed that will be invigorating the Iranian germplasm (figure 8). These improved ILs will be utilized directly after fixing them and for molecular mapping of various traits. 

.    Major out come of the hybrid rice  program during this two year period

(i) Commercial planting of three line hybrid GRH1 in 14 ha in Guilan and Mazandran province. The same hybrid also won the national rice crop yield competition with impressive 13 tonnes/ha at Shakofe farm and received the prize from the Honourable President of Iran. However, it is requested to give due recognition to the hybrid rice team for this enormous feat primarily to boost the morale of the scientists working together.

(ii) Identified 5 promising second generation hybrids with one tonne/ha more yield and good in cooking quality.

(iii) Two early duration hybrids (<120days) identified as AT 2 and 4 were three weeks earlier to GRH1.

(iv) Identified improved parental lines (A and R) for development and exploitation of more heterotic hybrids of desirable grain quality and disease /insect resistance.

(v) Hybrid rice cultivation package of practices were developed from nursery bed to harvest. And LCC technology for hybrid rice GRH1 was standardized for the first time in Iran that increased N-use efficiency. 

(vi) A robust efficient and economic hybrid rice seed production package was developed to give yields up to 1.2 tonnes/ha without GA application.

(vii)  Six usable PTGMS and TGMS lines were identified that showed complete sterility during the rice cropping season at Rasht, indicating them to possess low critical sterility point (CSP).  Amongst them the most promising line was used for making six crosses for developing two line hybrids and will be tested in 2005 cropping season.

(viii)  Rigorously trained manpower sufficiently large to handle hybrid breeding and hybrid seed production within the Institute and extension agents is now made available.

(ix)  Introduction of cooperatives for participating in the exploitation of hybrid rice seed production has been suggested and efforts will be made subsequently to utilize them.

(x)    A large farming community had been made aware of the potential of hybrid rice technology in Iran. A field day organized at the Shakofe farm added much required impetus to this aspect.

(xi)   A molecular breeding program fused with hybrid rice program to generate a strong source nursery had been initiated and will be available by 2009 for further exploitation of heterosis. By this approach we will be also mapping key traits and pyramid them for their use in the hybrid breeding program.

(xii)  A strong hybrid rice research team has been properly identified and sub-projects to address several issues in hybrid rice research was submitted for sustained exploitation of hybrid technology.

11. Key  Recommendations & Suggestions for  Hybrid Rice Research

i)  Hybrid rice technology is the only viable option for achieving self sufficiency in rice production while keeping a equitable balance  in the adoption area of hybrids and varieties vis -a-vis to traditional landraces. (0.2 million ha each).

ii) Two options to be viewed under WTO

 ► Developing exporting channels for premium   ‘Sadri rices’ to US, Canada, & Europe.

 ► Look out for exploiting hybrid rice seed  business with  neighbouring 

     countries like Pakistan, Turkey and Iraq after successful establishment in  Iran.

iii) Establishment of an off-season nursery at Nikshahr with proper infrastructure and a minimum of two scientists (one plant breeder and an agronomist) are necessary for making realistic progress in rice research.

iv) Maintain a minimum core group of scientific staff for conducting hybrid rice research. A minimum of four M.Sc (Plant breeding) qualified staff is essentially required for RRII, Rasht & Amol. This can be achieved either by transfer of staff from other institutes or recruitment.

v)  Prioritize the hybrid rice research needs within the institute since this is likely to give the required immediate impact on rice production in the country.

vi)  Team work spirit is totally lacking in the institute and projects without any teamwork should not be promoted. Publications in refereed journals and international symposiums must be encouraged especially derived from their research projects. In other words, the scientist should be able to publish his research findings at the end of his/her research project work.

vii) Integrated rice breeding program involving conventional, dihaploid, hybrid and molecular breeding approaches as a new research model has been laid out in the Dept of Plant Breeding, RRII but requires proper financial support.

viii) Pricing policy based on grain and cooking quality must be standardized and emphasized in policy circles. It must be the yardstick for proper pricing of newly released hybrids and varieties nationwide. 

ix) National rice testing program of newly developed inbred lines, hybrids, introduced varieties, cultures and hybrids must become a routine before any release proposals are made utilizing them.

 12. Rice research priorities & strategies for making  Iran self-sufficient in its rice production

• Fundamental shift from commodity based rice research to an ecological, economically and socially sustainable rice farming systems approach.

• Rice extension research wing should be incorporated into rice research institute for bridging the gap between the extension and research by carrying out linking research activites with a wide range of clients eg. Farmers, extension agents, bankers, NGOs, etc.

• Establishment of Off-season nursery in Nikshahr, Sistan Baluchistan with proper facilities and mobility.

• Inter-institutional joint research activities on advance areas of rice research eg. Molecular breeding, biotechnology (ABRII), economics (Agricultural Economic Research Institute (AERI).

•Establishment of farm science schools or centers in select areas where the  yield gap is large  with the help of provincial extension system with time bound action plan for delivery of products.

• Proper census of rice area, production and productivity information to be secured carefully for making proper projection plans for future.

• Driving hybrid rice technology on a strong footing with time bound action plan for securing self sufficiency in rice production by the way of development  medium quality dwarf hybrids. Further, development of superior quality high yielding rice hybrids on a long term basis.

•Adopt means for securing the livelihoods of rice farmers and making rice farming a profitable venture.

•Exploring the prospects of taking additional crop - short duration green manure/oilseed eg.B.napus/ pulse crops/berseem/ragi (Eluesine coracana)

•Efforts to make availability of high quality seeds of improved varieties, hybrids, and also genetically purified traditional landraces.

•Extending cost reduction technologies like the leaf colour chart (LCC), Integrated Pest Management (IPM), Integrated Crop Management (ICM) skills to farmers, extension agents.

•Narrowing down the yield gap- based on yield gap analysis and correcting the yield destabilizing factors

 • Expansion of rice area in a balanced manner between high yielding varieties, hybrids and traditional landraces each comprising to 0.2 million ha.

• Aggressive breeding programme for improving the yield level of traditional  rice varieties without compromising on quality

•Adoption of Integrated crop management package for economizing water and nutrient

• A National Rice Testing Programme  in a well represented different rice growing conditions in Iran for release of high yielding adaptable and also location specific varieties.

• Special package for enhancing rice production and productivity in other provinces other than Guilan and Mazandran by taking specific measures.

• Diversification of rice by- products for enhancing rice farm incomes.

• Draw a specific approach plan for WTO pertaining to rice to protect the interests of the rice farmers of Islamic Republic of Iran.

                           

+ نوشته شده در پنجشنبه سوم آذر ۱۳۸۴ ساعت 8:9 توسط فردوس عادلي مسبب  |