پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران)
اهمیت کروموزوم 4 در کنترل ژنتیکی صفات مرتبط با سنبله در جو
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه گنبد کاووس
2 دانشگاه گنبدکاووس
3 استادیار دانشگاه گنبد کاووس
4 استادیار پژوهش بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران
5 دانشجوی دکتری کشاورزی هسته‌ای دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
چکیده
به منظور مکانیابی QTLهای کنترل کننده صفات مربوط به سنبله جمعیتی شامل 103 خانواده جو حاصل از تلاقی ارقام بادیا × کویر به مدت دو سال (95-1393) در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبدکاووس در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار ارزیابی شدند. صفات مورد بررسی شامل تعداد دانه در سنبله، طول سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، وزن کل سنبله، تعداد کل سنبله و طول ریشک بودند. براساس مکانیابی فاصلهای مرکب برای صفات مورد مطالعه در مجموع 19 QTL بدست آمد. واریانس فنوتیپی توجیه شده به وسیله این QTLها از 10 تا 34 درصد متغیر بود. بیشترین و کمترین واریانس فنوتیپی به ترتیب برای صفات تعداد دانه در سنبله و وزن و طول سنبله در سال دوم بدست آمد. بیشترین و کمترین LOD به ترتیب مربوط به QTLهای تعداد دانه در سنبله و طول سنبله در سال دوم بدست آمد. اثر افزایشی مثبت و منفی برای QTLهای شناسایی شده بیانگر انتقال آللهای مطلوب از هر دو والد به نتاج در جایگاههای مذکور بود. پنج QTL مشترک برای صفات تعداد دانه در سنبله، وزن کل سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، طول سنبله و طول ریشک مکانیابی گردید نشانگرهای دارای پیوستگی شدید با QTLهای بزرگ اثر، میتوانند در برنامههای گزینش به کمک نشانگر برای گزینش خانوادههای برتر و نیز انتقال آللهای مطلوب به ارقام اصلاحی مورد استفاده قرار گیرند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Importance of chromosome 4 in genetic controlling Spike Related Traits in Barley
نویسندگان [English]
- Hosein Saboori 2
- Mahnaz Katoozi 5
2 University of Gonbade Kavoos
5 Dept. of Plant Breeding and Biotechnology, Gorgan Agriculture Science and Natural Resources, Gorgan, I.R. of Iran
چکیده [English]
In order to identify QTLs controlling traits related to spike population of 103 family of barely derived from the cross of Badia and Kavir were assessed based on randomized complete block design with three replications at the Agriculture and Natural Resource of Gonbad Kavous University in 2014 and 2016. The studied traits were grains number in spike, spike length, spiklets in spike, total spike weight, total spike and awn length. Based on composite interval mapping, nineteen QTLs were identified for the traits under study. Phenotypic variation that were explained by these QTLs, varied from 10-34%. The highest and lowest phenotypic variations were related to grains in spike and spike weight, spike length in the second year respectively. The Highest and loest LOD scores were obtained for the QTLs of grains in spike and spike length in the second year respectively. Negative and positive additive effects for identified QTLs showed the inheritance of favorable alleles from both parental lines to progenies in the detected loci. For the studied traits, five QTLs were common for grain number per spike, spike weight, number of spikelets per spike, spike length and awn length was locating. The markers showed tight linkage with major QTLs, could be used in marker assisted selection breeding programs for selection of superior family and incorporating of favorable alleles in to commercial barley varieties.
کلیدواژه‌ها [English]
- Barley
- QTL analysis
- Microsatellite Markers
- Linkage Map
اهمیت کروموزوم 4 در کنترل ژنتیکی صفات مرتبط با سنبله در جو
زینب تقیزاده1، حسین صبوری1*، حسین حسینیمقدم1، حسینعلی فلاحی2 و مهناز کاتوزی3
1 ایران، گنبدکاووس، دانشگاه گنبدکاووس، دانشکده کشاورزی، گروه تولیدات گیاهی
2 ایران، ساری، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، بخش تحقیقات زراعی و باغی
3ایران، گرگان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی
تاریخ دریافت: 26/9/95 تاریخ پذیرش: 25/4/96
چکیده
به منظور مکانیابی QTLهای کنترلکننده صفات مربوط به سنبله جمعیتی شامل 103 خانواده F3 و F4 جو حاصل از تلاقی ارقام بادیا × کویر بهمدت دو سال (95-1393) در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبدکاووس در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار ارزیابی شدند. صفات موردبررسی شامل: تعداد دانه در سنبله، طول سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، وزن کل سنبله، تعداد کل سنبله و طول ریشک بودند. بر اساس مکانیابی فاصلهای مرکب برای صفات مورد مطالعه درمجموع 19 QTL به دست آمد. واریانس فنوتیپی توجیه شده به وسیله این QTLها از 10 تا 34 درصد متغیر بود. بیشترین واریانس فنوتیپی در سالهای اول و دوم به ترتیب برای صفات طول ریشک و تعداد دانه در سنبله به دست آمد. بیشترین و کمترین LOD به ترتیب مربوط به QTLهای تعداد دانه در سنبله و طول سنبله در سال دوم بهدست آمد. اثر افزایشی مثبت و منفی برای QTLهای شناساییشده بیانگر انتقال آللهای مطلوب از هر دو والد به نتاج در جایگاههای مذکور بود. پنج QTL مشترک برای صفات تعداد دانه در سنبله، وزن کل سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، طول سنبله و طول ریشک مکانیابی گردید نشانگرهای دارای پیوستگی شدید با QTLهای بزرگ اثر، میتوانند در برنامههای گزینش بهکمک نشانگر برای گزینش خانوادههای برتر و نیز انتقال آللهای مطلوب به ارقام اصلاحی مورد استفاده قرار گیرند.
واژههای کلیدی: تجزیه QTL، جو، نقشه پیوستگی، نشانگر ریز ماهواره.
* نویسنده مسئول، تلفن: 09111438917 ، پست الکترونیکی: hos.sabouri@gmail.com
مقدمه
جو پس از گندم، ذرت و برنج چهارمین غله مهم در جهان، با تولیدی در حدود 160-150 میلیون تن است و جزء ده محصول برتر جهان به شمار می‌آید. ایران با تولید 6/3 میلیون تن جو در سال، سیزدهمین کشور تولید کننده جو در جهان است (28). این محصول، در بسیاری از نواحی جهان به دلایل فرهنگی و اقتصادی به علت استفاده در تولید مالت، کشت میشود (12). صفات مربوط به مورفولوژی سنبله ازجمله تراکم دانه، طول سنبله و طول ریشک از اهمیت مهمی در بهبود غلات محسوب میشوند. طول سنبله و تراکم دانه از مهمترین صفات مورفولوژی سنبله در جو هستند. این دو صفت نهتنها در عملکرد تأثیر میگذارند بلکه عصاره مالت جو را هم تحت تأثیر قرار میدهند (10). یکی از کاربردهای مهم نشانگرهای مولکولی، بهبود و افزایش کارآیی روشهای مرسوم اصلاح نباتات از طریق انتخاب غیرمستقیم توسط نشانگرهای مولکولی پیوسته با صفات است. نشانگرهای مولکولی در مورد صفات تک ژنی و هم در مورد مکانهای کنترلکننده صفات کمی مورد استفاده قرار میگیرد. امروزه از نشانگرهای مولکولی در مطالعات تنوع ژنتیکی، تهیه نقشه ژنتیکی و مکانیابی ژنها استفاده میشود (2و5). نشانگرهای مولکولی چون تحت تأثیر محیط قرار نمیگیرند، در تمام مراحل رشدی گیاه میتوان آنها را به کار برد (22). QTL قسمتی از ژنوم است که تأثیر زیادی روی تظاهر صفت کمی میگذارد و معمولاً شامل تعداد بسیار زیادی ژن است که همه یا بعضی و یا گاهی حتی فقط یکی از آنها به صفت کمی مربوط میباشد و معمولاً بیش از یک QTL برای صفت کمی شناسایی میشود (11).
شاهیننیا و همکاران (4) بهمنظور مکانیابی QTL های کنترلکننده عملکرد و اجزای عملکرد در 99 لاین اینبرد نوترکیب نسل F13 جو حاصل از تلاقی دو والد Kanto Nakate Gold و Azumamugi با استفاده از 62 نشانگر AFLP، 34 نشانگر STS، 2 نشانگر ایزوزایم و 2 نشانگر مورفولوژیک برای تعداد دانه در سنبله یک QTL در فاصله نشانگرهای e13m 23.6 و e13m31.7.1 روی بازوی کوتاه کروموزوم H2 با توجیه 4 درصد از کل واریانس فنوتیپی مرتبط با این صفت شناسایی کردند.
پیغمبری و همکاران (21) به منظور مکانیابی صفات زراعی در جمعیت دابلد هاپلویید جو دو QTL برای روز تا رسیدگی، دو QTL برای طول سنبله، یک QTL برای تعداد دانه در سنبله، سه QTL برای وزن هزار دانه و یک QTL برای عملکرد دانه ردیابی کردند. در تحقیق دیگری در یک جمعیت F2:3جو جهت شناسایی نواحی ژنومی (QTL) کنترلکننده عملکرد و اجزای آن از طریق نشانگرهای ریز ماهواره دو QTL qTW-6a) و (qTW-6b برای کنترل وزن هزار دانه شناسایی شد هر دو ناحیه ژنومی بر روی کروموزوم 6H قرار داشت. همچنین برای صفت تعداد دانه در سنبله چهار ناحیه ژنومی بر روی کروموزومهای 1H، 3H، 6H و 7H توانستند بیش از 62 درصد از تغییرات ژنتیکی این صفت را توجیه نمایند. مهمترین QTL بر روی کروموزوم 1H قرار داشت که بهتنهایی 28 درصد از تنوع این صفت را توجیه نمود (3). بنت و همکاران (9) جهت مکانیابی QTLهای کنترلکننده عملکرد و اجزای عملکرد جو بهاره بهوسیله نشانگر رگرسیون، هفت QTL برای وزن هزار دانه و پنج QTL برای تعداد دانه در سنبله شناسایی کردند. لی و همکاران (15) مکانیابی QTLهای کنترل کننده عملکرد و اجزای عملکرد را در جمعیت جو بهاره با استفاده از 60 نشانگر ریز ماهواره انجام دادند آنها برای عملکرد دانه سه QTL دو QTL برای تاریخ سنبلهدهی و چهار QTL برای طول سنبله شناسایی کردند که همه QTLهای شناسایی شده تقریباً 10 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را کنترل کردند. سه QTL برای تعداد سنبلچه در سنبله شناسایی شد که این QTLها 5/7 تا 8/36 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را با LOD 24/1 تا 08/8 توجیه کردند. احمدی و همکاران (1) به منظور مکانیابی QTLهای کنترلکننده اجزای عملکرد در 59 لاین، تلاقی برگشتی پیشرفته برای طول سنبله در هریک از کروموزومهای 2، 4، 11 و 12 تعداد دو QTL را مکانیابی کردند و برای تعداد سنبلچه سه QTL (دو QTL با اثر افزایشی منفی و یک QTL با اثر افزایشی مثبت) که در کروموزومهای 1 و12 واقع بودند را شناسایی کردند. اهداف اصلی این تحقیق، مکانیابی QTLها، برآورد میزان تأثیر هر یک از QTLها و تعیین نشانگرهای مولکولی پیوسته با QTLها و پیشنهاد آنها برای گزینش به کمک نشانگر میباشد.
مواد و روشها
به منظور مکانیابی QTLهای مرتبط با صفات سنبله در جو، آزمایشی با 103 خانواده حاصل از تلاقی دو رقم بادیا و کویر در نسلهای F3 (سال اول) و F4 (سال دوم) در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه گنبدکاووس در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار به مدت دو سال (93-1394 و 94-1395) انجام شد. هر خانواده در خطوط یک متری بافاصله بین ردیف 20 سانتیمتر کشت شد. تهیه زمین و عملیات کاشت بر اساس عرف اجرای آزمایشهای غلات انجام شد. برای ارزیابی فنوتیپی، صفات تعداد کل سنبله (مترمربع)، وزن کل سنبله (گرم)، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، طول سنبله (سانتیمتر) و طول ریشک (سانتیمتر) در 103 خانواده F3 و F4 و 20 بوته از هر خانواده در سه تکرار اندازهگیری شد و میانگین هر خانواده برای تجزیه QTL مورد استفاده قرار گرفت. جهت ارزیابی ژنوتیپهای والدینی برای شناسایی نشانگرهای چند شکل و همچنین غربال مولکولی جمعیت، استخراج DNA از نمونههای برگ والدینی و گیاهچههای F3 که از قبل در دمای 80- درجه سانتیگراد نگهداری شده بودند، با استفاده از روش CTAB سقای معروف و همکاران (26) انجام شد. کمیت و کیفیت DNA نمونه‌ها با استفاده از روش الکتروفورز DNA روی ژل آگارز 8/0 درصد بررسی شد. کلیه ارزیابیهای ژنوتیپی مربوطه در آزمایشگاه ژنتیک دانشکده کشاورزی دانشگاه گنبدکاووس انجام شد. بهمنظور تهیه نقشه ژنتیکی و شناسایی QTLهای کنترل کننده صفات مورد مطالعه، ISSR و 29 نشانگر SSR بر روی والدین مورد ارزیابی قرار گرفتند و نشانگرهای چند شکل بین والدین برای ثبت دادههای ژنوتیپی افراد جمعیت مورد استفاده قرار گرفتند. از بین 29 نشانگر SSR، از 7 نشانگر چند شکل (به ازای هر کروموزوم یک نشانگر) و از 60 آلل چند شکل ISSR برای تهیه نقشه استفاده شد. توالی آغازگرهای چند شکل SSR و ISSR در جدول 1 ارائه شده است. واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) در دستگاه ترموسایکلر (Applied Biosystems- 2720, USA) انجام شد. برنامه حرارتی و دورههای زمانی واکنش زنجیرهای پلیمراز به منظور کاهش تکثیر نوارهای الکتروفورز اضافی و تکثیر اختصاصی، با توجه به دمای اتصال آغازگرها، طی برنامه کاهش دمایی (Touch down PCR) انجام شد. جهت تهیه نقشه ژنتیکی از اسکورهای 1 (برای وجود باند) و 2 (برای عدم وجود باند) در نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد. در مورد نشانگرهای ISSR از اسکورهای 1 (برای وجود باند) و 3 (برای عدم وجود باند) در مواقعی که باند در والد اول تکثیر یافته بود، استفاده شد. همچنین در مورد نشانگرهای ISSR از اسکورهای 2 (برای وجود باند) و 4 (برای عدم وجود باند) در مواقعی که باند در والد دوم تکثیر یافته بود استفاده شد. خاطر نشان می شود که برچسب زدن نشانگرهای تصادفی به نشانگرهای ریزماهواره برای هر کروموزوم جداگانه انجام شد. بنابراین با استفاده از نرمافزارMap manager QTX17 (16) تجزیه های دو نقطهای، سه نقطهای و نهایتا چند نقطهای برای هر کروموزوم و با حد بحرانی برای LOD=2، فاصله و ترتیب بین نشانگرها براساس تابع کوزامبی (14) در هر کروموزوم مشخص شد. بهمنظور شناسایی QTLهای کنترلکننده صفات مورد مطالعه از روش مکانیابی فاصلهای مرکب و نرمافزار Win QTL Cartographer 2.5 (8) استفاده گردید. برای ترسیم نقشه و محل QTLها از نرم افزار map Chart (30) استفاده شد. محاسبه همبستگی صفات با استفاده از نرمافزار SPSS 23 (13) انجام شد.
نتایج و بحث
همبستگیهای ساده فنوتیپی 103 خانواده F3 و F4 به همراه والدین برای صفات مورد مطالعه در جدول 2 نشان داده شده است. در سال اول بیشترین همبستگی به صفات تعداد سنبله و وزن کل سنبله (**74/0) و پس از آن به صفات تعداد سنبلچه در سنبله و طول سنبله (**69/0) تعلق داشت. تعداد سنبلچه در هر دو سال با طول سنبله همبستگی مثبت و معنیدار داشت. همبستگیهای بالای تعداد سنبلچه با طول سنبله ممکن است ناشی از هممکانی QTLهای کنترلکننده آنها باشد.
جدول 1- نشانگرهای SSR و ISSR چندشکل مورد استفاده در تهیه نقشه پیوستگی جمعیتهایF3 و F4 جو حاصل از تلاقی ارقام بادیا و کویر.
|
چند شکلی |
توالی معکوس / توالی مستقیم |
کروموزوم |
نشانگر |
|
(پلیمورف) |
CTCCACGAATCTCTGCACAA/CACCGCCTCCTCTTTCAC |
1 |
HVM20 |
|
(پلیمورف) |
TCCAGCCGAACAATTTCTTG/AGTACTCCCACACCACGTCC |
2 |
HVM36 |
|
(پلیمورف) |
GGTCGGTTCCCGGTAGTG/TCCTGATCCAGAGCCACC |
3 |
HVM27 |
|
(پلیمورف) |
GTCGGGCTCCATTGCTCT/CCGGTACCCAGTGACGAC |
4 |
HVM67 |
|
(پلیمورف) |
AGTGGGGAATGAGAGAATGG/TGCTTGTGGGGCATCACAC |
5 |
HVM30 |
|
(پلیمورف) |
AGACATCCAAAAAATGAACCA/TGGTAACTTGTCCCCCAAAG |
6 |
HVM65 |
|
(پلیمورف) |
AGAGCAACTACCAGTCCAATGGCA/GTCGAAGGAGAAGCGGCCCTGGTA |
7 |
HVM4 |
|
(منومورف) |
CTCTATAGGCACGAAAAATTCC/TTGCACATATCTCTCTGTCACA |
7 |
HVM49 |
|
(منومورف) |
ATATTAAAAAAGGTGGAAAGCC/CACGCCCTCTCCCTAGAT |
3 |
HVM33 |
|
(منومورف) |
ATTGGCGTGACCGATATTTATGTTCA/CAAAACTGCAGCTAAGCAGGGGAACA |
2 |
HVBKASI |
|
(منومورف) |
AGGACCGGATGTTCATAACG/CAAATCTTCCAGCGAGGCT |
4 |
HVM68 |
|
(منومورف) |
TTAGGGCTACGGTTCAGATGTT/ACGTTGTTCTTCGCTGCTG |
5 |
HVDHN7 |
|
(منومورف) |
AACGACGTCGCCACACAC/AGGAACGAAGGGAGTATTAAGCAG |
7 |
HVM5 |
|
(منومورف) |
CAATGATGCGGTGAACTTTG/CCTCGGATCTATGGGTCCTT |
3 |
HVM60 |
|
(منومورف) |
CCGCCGATGACCTTCTC/ACCCACGACCTATGGCAC |
1 |
HVM70 |
|
(منومورف) |
AGGAAGTCATTGCGTGAG/TGATCAAGAATGATAACATGG |
6 |
HVM74 |
|
(منومورف) |
TTGGAAGTGTACAGCAATGGAG/TGAAAGGCCCCACAAGATAG |
5 |
HVLEU |
|
(منومورف) |
TCTAAATTACCTTCCCAGCCA/AAAGCAGACATGTAGGAGGTCA |
7 |
HVM51 |
|
(منومورف) |
GGATTTTCTCAAGAACACTT/GCGTGAGTGCATAACATT |
1 |
HVM43 |
|
(منومورف) |
CGGTTTCTGGTTGCTTGG/CGAAGGTCTCAGGCTTCATG |
6 |
HVM31 |
|
(منومورف) |
CTTCGACACCATCACCCAG/ACCAAAATCGCATCGAACAT |
3 |
HVM9 |
|
(منومورف) |
CATGGACAAGATCAAGGAGAAG/CCCATTATTTATCTGTAGGAACGC |
5 |
HVDHN9 |
|
(منومورف) |
CATGAATGAATGATTGGTTTTG/CGCATCCGTATGTATGAGTAA |
5 |
HVM6 |
|
(منومورف) |
AGTAGCTATGTGTTTGGATCGC/CATCAAGGGCATCCTCATG |
6 |
HVM13 |
|
(منومورف) |
ATGTAGCGGAAAAAATACCATCAT/CCTAGCTAGTTCGTGAGCTACCTC |
7 |
HVM7 |
|
(منومورف) |
CGCGCAAGCATGAATACTC/ACTCACAAGTGGCGCGTAC |
1 |
HVM63 |
|
(منومورف) |
GATGTGAAGGCTGCCCTG/ACACGCCCTATTACCCAGTG |
1 |
HVM64 |
|
(منومورف) |
CGATCAAGGACATTTGGGTAAT/AACTCTTCGGGTTCAACCAATA |
6 |
HVM14 |
|
(منومورف) |
AACCCAGTAACACCGTCCTG/AGTTCCCTGACCCGATGTC |
2 |
HVM54 |
|
(6 باند پلیمورف) |
GAGAGAGAGAGAGAGAA |
- |
ISSR131 |
|
(8 باند پلیمورف) |
CTCTCTCTCTCTCTCTG |
- |
ISSR16 |
|
(4 باند پلیمورف) |
CTCTCTCTCTCTCTCT |
- |
ISSR20 |
|
(7 باند پلیمورف) |
CTCTCTCTCTCTCTCTT |
- |
ISSR22 |
|
(7 باند پلیمورف) |
TCTCTCTCTCTCTCTCA |
- |
ISSR29 |
|
(7 باند پلیمورف) |
GAGGAGAGAGAGAGAG |
- |
ISSR30 |
|
(5 باند پلیمورف) |
GAGAGAGAGAGAGAGA |
- |
ISSR31 |
|
(7 باند پلیمورف) |
GGAAGGAAGGAAGGAAGGAAT |
- |
ISSR38 |
|
(8 باند پلیمورف) |
CTCCTCCTCCTCCTCCTCG |
- |
ISSR47 |
|
(6 باند پلیمورف) |
ACACACACACACACACACACTA |
- |
ISSR48 |
وجود همبستگیهای بین صفات به وسیله اثرات پلیوتروپی یا پیوستگی شدید بین ژنهای کنترلکننده آنها توجیه میشود. صفات همبسته اغلب بهوسیله QTLهای کنترل میشوند که در نواحی مشابهی بر روی کروموزومها قرار دارند (20 و 33) چنین نتایجی برای، وزن کل سنبله و تعداد سنبلچه، تعداد دانه در سنبله و تعداد سنبلچه در سنبله، وزن کل سنبله و طول سنبله در هر دو سال مشاهده شد. در این بررسی اثرات پلیوتروپی یا پیوستگی بین ژنهای کنترلکننده صفات مورد بررسی را مورد تأیید قرار داد. ولدبوم و همکاران (29) و آستویت (7) همبستگی مثبت و بالایی را بین تعداد دانه در سنبله با عملکرد دانه گزارش نمودند.
شناسایی QTLهای صفات موردبررسی در سال اول: QTLهای کنترلکننده صفات مورد مطالعه در 103 خانواده جو حاصل از تلاقی ارقام بادیا و کویر در دو سال، جمعیت F3 سال اول و جمعیت F4 سال دوم در جدول 3 و شکل 1 نشان داده شده است. بهطوری که ملاحظه میشود کروموزوم 4 در برگیرنده QTLهای کنترلکننده کلیه صفات مورد مطالعه بود. نتایج حاصل از مکانیابی فاصلهای مرکب برای تعداد دانه در سنبله حاکی از تظاهر یک QTL واقع بر کروموزوم 4 پیوسته به نشانگر ISSR36-1 با توجیه 9/12 درصد از کل واریانس فنوتیپی و نقش افزاینده آللهای والد بادیا در کنترل این صفت شناسایی شد. میزان LOD برای این QTL برابر 49/2 بود (جدول2). میکولوچک و همکاران (18) به منظور مکانیابی جایگاه صفات کمی برای عملکرد دانه و صفات مرتبط با آن در جمعیت جو بهاره حاصل از تلاقی ارقام اروپایی و سوریهای در طول سه سال زراعی 89 QTL شناسایی کردند. 12 QTL برای تعداد دانه در سنبله اصلی مکانیابی شد همه QTLهای شناسایی شده برای تعداد دانه در سنبله در کروموزوم H2 و H6 و 2H.7 دارای اثرات منفی بر تعداد دانه در سنبله داشتند.
برای تعداد کل سنبله (جدول 2) نیز یک QTL با توجیه 5/10 درصد از واریانس فنوتیپی این صفت در فاصلهنشانگرهایISSR38-1 و ISSR20-1 در کروموزوم 4 شناسایی شد این مکان با نقش کاهنده آلل والد بادیا در کنترل تعداد کل سنبله سهیم بود. رن و همکاران (24) به منظور مکانیابی QTLهای کنترلکننده صفات زراعی و کیفیت صفات در 122 جمعیت دابلد هاپلویید جو حاصل از تلاقی Huaai 11 × Huadamai 6 با استفاده از 166 نشانگر ریز ماهواره در طول سه سال زراعی با استفاده از مکانیابی فاصلهای مرکب 17 QTL شناسایی نمودند. در سال دوم یک QTL برای تعداد سنبله شناسایی کردند که این QTL در کروموزوم 7 با QTL تعداد سنبلچه هممکان بود و 36/15 درصد از واریانس فنوتیپی این صفت را توجیه کرد و اثر افزایشی 70/0- باعث کاهش تعداد سنبله شد. در سال اول و سوم هیچ QTLای برای این صفت شناسایی نکردند.
جدول 2- ضرایب همبستگی بین صفات مورد مطالعه در جمعیت F3 و F4 حاصل از تلاقی ارقام بادیا و کویر.
|
طول ریشک |
طول سنبله |
تعداد سنبلچه در سنبله |
تعداد دانه در سنبله |
وزن کل سنبله |
تعداد کل سنبله |
صفت |
|
06/0- |
18/0 |
06/0 |
۰4/۰- |
**74/۰ |
|
تعداد کل سنبله |
|
08/0 |
*19/0 |
*20/0 |
10/0 |
|
**64/0 |
وزن کل سنبله |
|
**30/0 |
**46/0 |
**49/0 |
|
**39/0 |
03/0- |
تعداد دانه در سنبله |
|
**27/0 |
**69/0 |
|
**96/0 |
**39/0 |
03/0- |
تعداد سنبلچه در سنبله |
|
09/0 |
|
**89/0 |
**89/0 |
**34/0 |
07/0- |
طول سنبله |
|
|
02/0 |
005/0- |
005/0- |
03/0- |
17/0- |
طول ریشک |
*،**: به ترتیب نشان‌دهنده معنیدار بودن در سطح احتمال یک و پنج درصد میباشد.
اعداد بالای قطر جدول ضریب همبستگی برای جمعیت F3 و پایین قطر جدول ضریب همبستگی برای جمعیت F4 است.
جدول 3- QTLهای صفات مورد مطالعه در جمعیتهایF3وF4حاصل از تلاقی ارقام بادیا و کویر.
|
جهت آلل |
ضریب تبیین |
اثرافزایشی |
موقعیت (سانتیمورگان) |
LOD |
کروموزوم |
نشانگرهای مجاور* |
QTL |
صفت |
|
|
|
|
|
|
سال 1393 |
|
|
|
|
بادیا |
5/10 |
74/179- |
70 |
49/2 |
4 |
ISSR20-1-ISSR38-1 |
qNS-4 |
تعداد کل سنبله |
|
بادیا |
9/12 |
31/175 |
0 |
08/3 |
4 |
ISSR36-1 |
qNGS-4a |
تعداد دانه در سنبله |
|
کویر |
9/19 |
50/9 |
42 |
97/4 |
3 |
ISSR131-3-ISSR47-8 |
qAL-3a |
طول ریشک |
|
بادیا |
15 |
01/1 |
68 |
62/3 |
3 |
ISSR29-7-ISSR31-5 |
qAL-3b |
|
|
|
|
|
|
|
سال 1394 |
|
|
|
|
بادیا |
31 |
38/6 |
0 |
40/8 |
4 |
ISSR31-6 |
qSW-4a |
وزن کل سنبله |
|
کویر |
12 |
51/3- |
68 |
07/3 |
4 |
ISSR20-1 |
qSW-4b |
|
|
کویر |
10 |
19/6- |
100 |
47/2 |
4 |
ISSR38-3-ISSR131-1 |
qSW-4c |
|
|
بادیا |
1/21 |
37/6 |
136 |
30/5 |
4 |
ISSR131-1-ISSR16-4 |
qSW-4d |
|
|
کویر |
34 |
22/21- |
2 |
59/9 |
1 |
ISSR16-5-ISSR29-3 |
qNGS-1 |
تعداد دانه در سنبله |
|
بادیا |
13 |
57/10 |
68 |
24/3 |
4 |
ISSR20-1 |
qNGS-4b |
|
|
کویر |
25 |
42/20- |
136 |
50/6 |
4 |
ISSR131-1-ISSR16-4 |
qNGS-4c |
|
|
کویر |
3/31 |
90/35- |
2 |
38/8 |
4 |
ISSR36-1-ISSR16-8 |
qNSS-4a |
تعداد سنبلچه در سنبله |
|
کویر |
5/11 |
80/15- |
34 |
73/2 |
4 |
ISSR22-5-ISSR47-5 |
qNSS-4b |
|
|
بادیا |
13 |
54/18 |
68 |
11/3 |
4 |
ISSR20-1 |
qNSS-4c |
|
|
کویر |
6/20 |
94/32- |
136 |
14/5 |
4 |
ISSR131-1-ISSR16-4 |
qNSS-4d |
|
|
بادیا |
31 |
50/25- |
2 |
32/8 |
4 |
ISSR36-1-ISSR16-8 |
qSL-4a |
طول سنبله |
|
بادیا |
10 |
58/10- |
34 |
4/2 |
4 |
ISSR22-5-ISSR47-5 |
qSL-4b |
|
|
بادیا |
20 |
59/23- |
136 |
21/5 |
4 |
ISSR131-1-ISSR16-4 |
qSL-4c |
|
|
بادیا |
12 |
8/6- |
2 |
95/2 |
4 |
ISSR36-1-ISSR16-8 |
qAL-4 |
طول ریشک |
*: نشانگرهایی که زیرشان خط کشیده شده به QTL مربوطه نزدیکتر هستند.
برای صفت طول ریشک دو QTL (qAL-3a و qAL-3b) بر روی کروموزوم ۳ شناسایی شد. مکانهای ژنی افزاینده طول ریشک در هر دو والد وجود دارد. مجموع QTLهای موجود در سال اول به ترتیب ۹/19 و 15 درصد از تغییرات فنوتیپی صفت طول ریشک را توجیه نمودند.
شناسایی QTLهای صفات مورد بررسی در سال دوم: برای صفات بررسی شده در مجموع 19 جایگاه واجد QTL (4 جایگاه در سال اول و 15 جایگاه در سال دوم) به دست آمد. واریانس فنوتیپی توجیه شده به وسیله این QTLها از 34-10 درصد متغیر بود. بیشترین و کمترین واریانس فنوتیپی به ترتیب برای تعداد دانه در سنبله و وزن و طول سنبله در سال دوم بهدست آمد. LOD در دامنه 40/2 – 59/9 قرار داشت. بیشترین و کمترین LOD به ترتیب مربوط به QTLهای تعداد دانه در سنبله و طول سنبله در سال دوم بود. در سال دوم سه QTL برای طول سنبله (qSL-4a، qSL-4bو qSL-4c) بر روی کروموزوم 4 به ترتیب در جایگاههای 2، 34 و 136 سانتیمورگان شناسایی شد که در مجموع 60 درصد از واریانس فنوتیپی این صفت را توجیه کردند. نزدیک‌ترین نشانگرها به این QTLها به ترتیب ISSR36-1، ISSR22-5 و ISSR131-1 بود و دارای اثر افزایشی 50/25-، 58/10- و 59/23- بودند. وانگ و همکاران (32) به منظور شناسایی و نقشهیابی ژن کوتولگی در 92 لاین دابلد هاپلویید جو و همبستگی آن با صفات زراعی دو QTL برای طول سنبله، یک QTL برای تعداد دانه و یک QTL برای طول ریشک در کروموزوم H3 شناسایی کردند که 70 تا 81 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را کنترل میکرد. وانگ و همکاران (31) به منظور مکانیابی صفات زراعی در جو توسط نشانگرهای SNP و SSR سه QTL برای طول سنبله در کروموزومهای 2، 7 و 7 مکانیابی کردند که به ترتیب 70/18، 07/3 و 72/52 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را کنترل کرد و یک QTL برای تعداد سنبله در کروموزوم 5 و شش QTL برای تعداد سنبلچه در سنبله شناسایی کردند.
شکل 1- نقشه ژنتیکی استفاده شده جهت مکانیابی QTLهای مرتبط با صفات سنبله در جمعیتهایF3 وF4حاصل از تلاقی ارقام بادیا × کویر.
|
تعداد کل سنبله (سال اول) |
|
|
وزن کل سنبله (سال دوم) |
|
|
تعداد دانه در سنبله (سال اول و دوم) |
|
|
تعداد سنبلچه در سنبله (سال دوم) |
|
|
طول سنبله (سال دوم) |
|
|
طول ریشک (سال اول و دوم) |
تنها QTL شناسایی شده روی کروموزوم 1، صفت تعداد دانه در سنبله را کنترل میکند برای تعداد دانه در سنبله سهQTLشناسایی شد. بیشترین اثر مربوطه در سال دوم QTL واقع بر روی کروموزوم 1 (در فاصله نشانگرهای ISSR16-5 و ISSR29-3) با LOD معادل 59/9 مکانیابی شد که 34 درصد از واریانس فنوتیپی صفت را توصیف کرد، آلل والد کویر باعث افزایش تعداد دانه در سنبله شده است. در حالی که دو QTL دیگر روی کروموزوم 4 (qNGS-4b پیوسته به نشانگر ISSR20-1) و (qNGS-4C در فاصله نشانگرهای ISSR131-1 و ISSR16-4) شناسایی شد که به ترتیب 13و 25 درصد از واریانس فنوتیپی صفت را کنترل کردند. مهدینژاد و همکاران (6) به منظور نقشهیابی QTLهای کنترل کننده صفات فنولوژیک و مورفولوژیک 167 لاین اینبرد نوترکیب حاصل از تلاقی Seri M82 و Babax برای تعداد دانه در سنبله یک QTL بر روی کروموزوم 6B شناسایی کردند که 7 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را کنترل میکرد و با QTL عملکرد بیولوژیک هممکان بود. مرضا و همکاران (17) به منظور مکانیابی عملکرد و صفات مرتبط با آن در جمعیت اینبرد لاین حاصل از تلاقی Ning7840 × Clark با استفاده از 363 نشانگر AFLP و 47 نشانگر SSR تعداد هشت QTL برای تعداد دانه در سنبله بر روی کروموزومهای 1A، 1B، 3B، 2D، 6A و 4B شناسایی کردند.
با استفاده از روش مکانیابی فاصلهای مرکب چهار QTL (qNSS-4a، qNSS-4b، qNSS-4cو qNSS-4d) برای تعداد سنبلچه در سنبله در سال دوم در کروموزوم 4 مکانیابی شدند و نزدیک‌ترین نشانگرها به این QTLها به ترتیب نشانگرهای ISSR36-1، ISSR22-5، ISSR20-1 و ISSR131-1 بودند که چهار QTL در مجموع 75 درصد از تغییرات فنوتیپی صفت را تبیین کردند. لی و همکاران (15) مکانیابی QTLهای کنترل کننده عملکرد و اجزای عملکرد را در جمعیت جو بهاره با استفاده از 60 نشانگر ریز ماهواره انجام دادند آنها سه QTL برای تعداد سنبلچه در سنبله شناسایی کردند که این QTLها 5/7 تا 8/36 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را با LOD 24/1 تا 08/8 توجیه کردند.
برای وزن کل سنبله در سال دوم چهار QTL (qSW-4a، qSW-4b، qSW-4cو qSW-4d) روی کروموزوم 4 در جایگاههای صفر، 68، 100 و 136 سانتیمورگان شناسایی شد. میزان واریانس فنوتیپی توجیه شده با این QTLها به ترتیب 31، 12، 10 و 1/21 درصد بود و به ترتیب دارای اثر افزایشی 38/6، 51/3-، 19/6- و 37/6 داشتند. دو QTL (qSW-4aوqSW-4b) به ترتیب با نشانگرهای ISSR31-6 و ISSR20-1 پیوستگی داشتند و دو QTL (qSW-4cو qSW-4d) در مجاورت نشانگرهای ISSR38-3 و ISSR131-1 قرار داشتند. نرجسی و همکاران (19) به منظور شناسایی QTLهای کنترلکننده صفات زراعی، عملکرد و اجزای عملکرد 179 جمعیت اینبرد لاین نوترکیب (RIL) گندم حاصل از تلاقی Attila/Kauz × Karchia در 10 محیط (5 محیط شور و 5 محیط نرمال) با استفاده از 10 نشانگر ریز ماهواره (SSR) و 108نشانگر (DArT) دو QTL برای وزن سنبله در کروموزومهای A2 و B6 شناسایی کردند که به ترتیب 4/12 و 5/6 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوط را توجیه نمود.
برای صفت طول ریشک در سال دوم یک QTL بر روی کروموزوم 4 شناسایی شد. والد بادیا باعث افزایش طول ریشک شد. QTL موجود در سال دوم ۱۲ درصد از تغییرات فنوتیپی صفت طول ریشک را توجیه نمود. سامری و همکاران (27) به منظور مکانیابی QTLهای کنترلکننده صفات زراعی در 99 اینبرد لاین خالص جو زراعی حاصل از تلاقی Azumamugi و Kanto Nakate Gold در طول دو سال زراعی شش QTL برای طول ریشک شناسایی کردند که یکی از این QTLها بر روی کروموزوم H3 قرار داشت که 76 درصد از واریانس فنوتیپی صفت مربوطه را توجیه کرد.
چنانچه مبنای توصیف یک QTL به عنوان یک QTL بزرگ اثر را توجیه بیش از 10 درصد واریانس فنوتیپی صفت مربوطه در نظر گرفته شود (23)، از بین 19 QTL که در سال اول و دوم شناسایی شدند 17 QTL مربوط به صفات موردبررسی از نوع بزرگ اثر بودند. میزان ضریب تبیین یا واریانس فنوتیپی توجیه شده به وسیله QTLها از 5/10 تا 15 متغیر بود. پایین بودن میزان ضریب تبیین برای بعضی از QTLها نشان میدهد که احتمالاً QTLهای انفرادی دیگری برای این صفات وجود دارند که با توجه به اثر کم هر یک از این QTLها شناسایی نشدهاند (25).
QTLهای مشترک برای صفات مورد مطالعه در سال اول و دوم: جایگاه کروموزومی QTLهای مکانیابی شده برای صفات مورد مطالعه در شکل 1 ارائه شده است. برخی از QTLهای مذکور دارای اثرات پلیوتروپیک بوده و در چندین صفت تکرار شدند. یک QTL در سال اول و دوم برای صفات وزن کل سنبله و تعداد دانه در سنبله مشترک بود. QTL مشترک پیوسته با نشانگر ISSR31-6 کروموزوم چهارم، به ترتیب 9/12 و 31/0 درصد از تغییرات فنوتیپی صفات تعداد دانه در سنبله و وزن کل سنبله را توجیه کرد اثر افزایشی آللها نشان داد که آللهای افزاینده هر دو صفت در والد بادیا قرار داشت.
جایگاه کروموزومی QTLها نشان داد از 19 QTL شناسایی شده در سال اول و دوم، برخی دارای مکان کروموزومی مشترک بودند. این موضوع احتمالاً به دلیل پیوستگی ژنتیکی و یا اثر پلیوتروپیک ژنی است. ناحیه بین نشانگرهای ISSR131-1 و ISSR16-4 در کروموزوم 4 حامل QTLهای وزن کل سنبله، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله و طول سنبله بود. و بین نشانگرهای ISSR36-1 و ISSR16-8، QTLهایی برای طول ریشک، طول سنبله و تعداد سنبلچه در سنبله قرار داشتند. در ناحیه بین نشانگرهای ISSR22-5 و ISSR47-5، QTLهای تعداد سنبلچه در سنبله و طول سنبله شناسایی شدند. QTLهای وزن کل سنبله و تعداد دانه در سنبله پیوسته به نشانگر ISSR36-1 در کروموزوم 4 و QTLهای تعداد دانه در سنبله، وزن کل سنبله و تعداد سنبلچه در سنبله پیوسته به نشانگر ISSR20-1 در کروموزوم 4 مکانیابی شدند.
نتیجه گیری
شناسایی QTLهایی با اثرهای افزایشی مثبت و منفی، بیانگر انتقال آللهای مطلوب در این جایگاهها از هر دو والد به نتاج بود که والدین حاضر میتوانند در برنامههای اصلاح جو استفاده شوند. برخی از QTLهای شناسایی با تبیین درصد بالاتری از تغییرات فنوتیپی صفات مورد مطالعه به عنوان QTL بزرگ اثر شناخته شدند که نشانگرهای پیوسته با این QTLها میتوانند در برنامههای اصلاح به کمک نشانگر جهت گزینش خانوادههای برتر و انتقال آللهای مطلوب استفاده گردند.
', './data/cell/coversheet/561558432771.jpg'))
دوره 32، شماره 2
مرداد 1398صفحه 171-182
- تاریخ دریافت: 26 آذر 1395
- تاریخ بازنگری: 14 تیر 1396
- تاریخ پذیرش: 25 تیر 1396