Indeification of sources of resistance to root-knot nematode (Meloidogyne incognita) in mungbean (Vigna radiata) and black Gram (Vmungo) for breeding resistant cultivars
Abstract:
ถั่วในสกุล Vigna เป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญในบรรดาพืชตระกูลถั่วในภูมิภาคเอเชีย อย่างไรก็ดี มักพบปัญหาสำคัญที่ทำให้ผลผลิตลดลงอันเนื่องมาจากการเข้าทำลายของไส้เดือนฝอยรากปม ในประเทศไทยยังขาดข้อมูลสำคัญหลายประเด็นสำหรับใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานเพื่อการใช้ประโยชน์ในการควบคุมโรครากปมในถั่ว อาทิ ข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบของจำนวนประชากรของไส้เดือนฝอยและอายุพืชต่อความเสียหายของผลผลิต รวมถึงพันธุ์ถั่วต้านทานต่อไส้เดือนฝอย งานวิจัยนี้ได้ศึกษาข้อมูล 2 ส่วน ได้แก่ ผลกระทบของจำนวนประชากรของไส้เดือนฝอยรากปม Meloidogyne incognita และอายุถั่ว ณ เวลาที่ไส้เดือนฝอยรากปมเข้าทำลายต่อการเจริญเติบโต ผลผลิต และการสร้างปมไรโซเบียม รวมถึงขนาดของปมและการสร้างเซลล์ยักษ์ในรากถั่วเขียวผิวมันพันธุ์กำแพงแสน 2 พบว่า จำนวนประชากรของไส้เดือนฝอยเริ่มต้นที่เข้าทำลาย (100, 500, 1,000, 2,000 และ 4,000 ตัว) มีความสัมพันธ์เชิงลบกับการเจริญเติบโต (ยกเว้นน้ำหนักราก) ผลผลิต และการสร้างปมไรโซเบียมของถั่วเขียว ในทางตรงกันข้าม อายุของพืช ณ เวลาที่ไส้เดือนฝอยเข้าทำลาย (2, 3, 4, 5 และ 6 สัปดาห์) มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับพารามิเตอร์เหล่านั้น นอกจากนี้ ยังพบว่าขนาดของปมและเซลล์ยักษ์ในรากถั่วที่ถูกไส้เดือนฝอยเข้าทำลายเมื่ออายุยังน้อยจะใหญ่กว่ารากถั่วที่แก่กว่า ณ เวลาที่ไส้เดือนฝอยเข้าทำลาย ศึกษาลักษณะความต้านทานต่อไส้เดือนฝอยรากปม M. incognita ในถั่วเขียวผิวดำ (Vigna mungo) จำนวน 136 สายพันธุ์ และถั่วเขียวผิวมัน (V. radiata) จำนวน 187 สายพันธุ์ จากดัชนีการเกิดปม พบว่าถั่วเขียวผิวดำจำนวน 6 สายพันธุ์ และถั่วเขียวผิวมันจำนวน 34 สายพันธุ์มีลักษณะต้านทานต่อไส้เดือนฝอยรากปม M. incognita ที่จำนวนประชากรไส้เดือนฝอย 1,000 ตัว เมื่อศึกษาลักษณะที่เกี่ยวข้องกับลักษณะต้านทานในสายพันธุ์ตัวแทนของถั่วทั้ง 2 ชนิด ได้แก่ PI 377475 (V. mungo) และ AusTRCF322011 และ JP78923 (V. radiata) พบว่าระดับความต้านทานของถั่วทั้ง 3 สายพันธุ์นี้ลดลงเมื่อจำนวนประชากรของไส้เดือนฝอยมากขึ้น (>1,000 ตัว) อย่างไรก็ตาม การเจริญเติบโตและการพัฒนาตัวของไส้เดือนฝอยรากปมในรากถั่วเขียวพันธุ์ต้านทานช้ากว่าพันธุ์ที่มีลักษณะอ่อนแอ รวมถึงวงจรชีวิตของไส้เดือนฝอยในรากถั่วเขียวพันธุ์ต้านทานยาวกว่าปกติ เมื่อศึกษาการสร้างเซลล์ยักษ์ พบว่าเซลล์ยักษ์ในรากถั่วเขียวพันธุ์ต้านทานมีขนาดและจำนวนน้อยกว่าพันธุ์อ่อนแอ นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาจากกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการป้องกันตนเองจากการเข้าทำลายของไส้เดือนฝอยรากปม 3 ชนิด ประกอบด้วย phenylalanine ammonia lyase (PAL), peroxidase (POD) และ polyphenol oxidase (PPO) พบว่ากิจกรรมของเอนไซม์ทั้ง 3 ชนิดในพันธุ์ต้านทานมีมากกว่าพันธุ์อ่อนแอ ซึ่งสายพันธุ์ถั่วเขียวที่มีลักษณะต้านทานต่อไส้เดือนฝอยรากปม M. incognita จากงานวิจัยนี้จะเป็นแหล่งเชื้อพันธุกรรมที่สำคัญในการใช้เพื่อปรับปรุงพันธุ์ถั่วต้านทานต่อไส้เดือนฝอยรากปมในอนาคตต่อไป
Vigna is an economically important genus of leguminous crop in Asia, where root knot disease caused by Meloidogyne incognita (RKN) is a major constraint to legume production. In Thailand, the effects of RKN on yield in legume as well as root-knot nematode resistant cultivars which is the basis information for control have rarely been investigated. This study investigated (1) the effect of initial population density of RKN inoculated at different ages of the susceptible mung bean cultivar Kamphaeng Saen 2 on thegrowth, yield, rhizobial nodulation, size of galls, and giant cell formation. The impact on growth, yield and rhizobial nodulation of different nematode densities and plant ages were determined compared to a control. The initial population density levels (100, 500, 1,000, 2,000 and 4,000 infective second-stage juveniles (J2s) of M. incognita) were negatively correlated with growth, yield (except root weight) and rhizobial nodule parameters. In contrast, plant age at inoculation was positively correlated with these parameters at each inoculum level. Additionally, the sizes of root galls and giant cells of young mung bean plants infected with RKN were larger than for older plants. (2) This study identified Vigna genotypes exhibiting resistance to M. incognita. In total, 136 accessions of V. mungo and 187 of V. radiata species were screened for resistance based on a galling index. Six accessions of V. mungo and 34 accessions of V. radiata were resistant to RKN (1000 J2s). The representatives of the resistant accession; PI 377475 (V. mungo), and AusTRCF322011 and JP78923 (V. radiata) were characterized the modes of the resistance to M. incognita. The level of resistance would decrease when initial population density of nematode higher than 1,000 J2s. The resistance in PI 377475, AusTRCF322011 and JP78923 to RKN appeared to be antibiosis that was associated with retardation of nematode development and impeding giant cell formation. Moreover, the resistant cultivars presented higher activities of defense-related enzymes including PAL, POD and PPO than the susceptible cultivars. The V. mungo and V. radiata germplasm of resistance to RKN identified in this study could be utilized as gene sources for the development of RKN-resistant cultivars.