Document Type : Research Paper
Authors
1 Gonbad Kavous University
2 Plant Production Dept., College of Agriculture Science and Natural Resources, Gonbad Kavous University, I.R. of Iran
3 The Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, I.R. of Iran
Abstract
Rice is one of the most important crops in the world. Also, It is the main source of food and carbohydrates in the world. In this research, the relationship between the characteristics of 90 rice genotypes (Traditional and improved) with 11 SSR markers evaluated. This research was conducted as a lattice design with three replications in 2015-2016 at Gonbad Kavous University under normal and drought conditions. Multiple regression analysis between measured traits and SSR markers showed a significant relationship between data. The results of cluster analysis for agricultural traits in normal and drought stress genotypes were divided into four and three groups. The results of multiple regression analysis showed that the number of secondary branches and fertility, the most percentage of variation of explanation of yield variation, under normal and drought conditions, respectively. The results of this research can be used for breeding programs and selection of suitable and tolerant cultivar.
Keywords
Main Subjects
ارتباط نشانگرهای مولکولیSSR با صفات مرفوفنولوژیک در برنج تحت شرایط غرقاب و تنش خشکی
سمیه میری1، حسین صبوری1، علی اکبر عبادی2 و سید جواد سجادی1
1 ایران، گنبدکاوس،دانشگاه گنبد کاووس، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه تولیدات گیاهی
2 ایران، رشت، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات برنج کشور
تاریخ دریافت: 29/9/97 تاریخ پذیرش:27/1/98
چکیده
برنج یکی از مهمترین گیاهان زراعی جهان میباشد و غذای اصلی و منبع تأمین کربوهیدرات کثیری از مردم جهان بوده است. در این آزمایش، ارتباط خصوصیات 90 ژنوتیپ برنج با 11 نشانگر SSR پیوسته به تحمل تنش خشکی، در قالب طرح لاتیس در دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه کنبد کاووس بررسی شد. نتایج تجزیه خوشهای برای صفات زراعی در شرایط نرمال و تنش خشکی ژنوتیپها را به ترتیب به چهار و سه گروه تقسیم کرد. تجزیه رگرسیون چندگانه بین صفات اندازهگیری شده و آللهای نشانگرهای SSR ارتباط معنیداری را بین برخی از آللهای تکثیر شده نشان داد. همچنین، نتایج تجزیه رگرسیون نشان داد که در شرایط نرمال و خشکی به ترتیب تعداد خوشهچه ثانویه و باروری بیشترین درصد از تغییرات عملکرد را توجیه میکند. از نتایج این تحقیق میتوان برای برنامههای بهنژادی و انتخاب ارقام مناسب و متحمل به تنش خشکی استفاده نمود.
واژههای کلیدی: برنج، نشانگرSSR، تنش خشکی، تجزیه ارتباط، رگرسیون.
* نویسنده مسئول، تلفن: 01733228883 ، پست الکترونیکی: hos.sabouri@gmail.com
مقدمه
برنج ((Oryza sativa L یکی از مهمترین محصولات غذای اصلی است که 27 درصد از انرژی تغذیهای جهان و 20 درصد پروتئین تغذیهای را در اختیار دارد (11). علاوه بر این، بیش از 3 میلیارد نفر در جهان به برنج به عنوان ماده غذایی وابسته هستند. این محصول تحت شرایط زیست محیطی متنوعی کشت می شود (10). خشکسالی به عنوان یک دوره بدون بارش باران تعریف شده است. به طور کلی، تنش خشکسالی زمانی رخ می دهد که آب موجود در خاک کاهش یابد (15). خشکسالی مهمترین عامل محدود کننده تولید محصول در بسیاری از مناطق جهان است که به شدت بر تولید و کیفیت دانه اثر میگذارد (17). به ویژه، شرایط خشکسالی منجر به کاهش رشد گیاه توسط تأثیر بر فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مختلف میشود (14). بیشتر گونههای کشت شده برنج حساس به خشکسالی هستند، بنابراین نیازمند بهبود مستمر برای غلبه بر این مشکل است (22). برنج بهعنوان یک گیاه غرقابی یکی از حساسترین گیاهان در برابر کمبود آب است و بیشترین نیاز آبی را در بین غلات دارد (21). این گیاه تا رسیدگی فیزیولوژیکی دانهها به حدود 8 تا 20 هزار مترمکعب آب نیاز دارد. عملکرد در گیاه برآیند صفات مختلف است. تأثیر در هر یک از مراحل رشد بر عملکرد برنج ثابت شده است. تحقیقات نشان داده است که گیاه در 20 روز قبل از خوشهدهی و تا حدود 10 روز بعد از خوشهدهی به استرس آب حساس است. استرس خشکی اثر قابل ملاحظهای روی رشد پنجهها دارد. تعداد روز تا گلدهی در مناطقی که خشکی تا گلدهی و تا آخر فصل زراعی گسترش یافته است برای کشاورزان بیشترین اهمیت را دارا است (13). ماهگوب (2014) گزارش داد که هیچ پیشرفتی در رابطه با افزایش سطح کشت و بهبود ارقام جدید به دست نیامده است و این به طور عمده به عدم شناخت مکانیسمهای مرتبط با بهبود خشکسالی در برنج مربوط است. توسعه نشانگرهای مولکولی و استفاده از آنها برای جداسازی ژنتیکی صفات مهم زراعی به عنوان یک ابزار قدرتمند برای مطالعه ویژگیهای گیاهی پیچیده مانند تحمل به خشکی شناخته شده است (19). به ویژه، نشانگرهای مولکولی مبتنی بر DNA با استفاده از تعداد زیادی از نشانگرهای پلی مورفیکی که امکان طبقه بندی دقیق ارقام را دارند، قابل اعتماد است (20). از نشانگرهای مولکولی میتوان در انتخاب ژنوتیپهای برتر در برنامههای انتخاب به کمک نشانگر بهره جست. این به این دلیل است که نشانگرهای مولکولی به طور مداوم از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند و تحت تاثیر محیط قرار نمیگیرند (9). کریم کشته و همکاران (1394) از نشانگرهای SSR برای شناسایی ژنوتیپهای برنج متحمل به شرایط تنش خشکی استفاده کردند. امینینسب و همکاران (1391) نیز از نشانگرهای ریزماهواره پیوسته با ژنهای کنترل کننده تحمل به خشکی برای بررسی تنوع ژنتیکی مجموعهای ار20 رقم برنج ایرانی استفاده نمودند. همچنین شاخص مقاومت به خشکی به عنوان یک صفت تکمیلی مهم در مرحله رسیدگی دانه در 20 رقم و دو محیط (تحت تنش و بدون تنش آبی)، مورد ارزیابی قرار گرفت. نظر به وجود تنش کمبود آب در کشور و اهمیت برنج، بررسی تنوع فنوتیپی و مولکولی برای صفات مذکور در ژنوتیپهای برنج جدید وارداتی و اصلاح شده داخلی در شرایط تنش خشکی ضروری است. برای این منظور آزمایشی با هدف بررسی ارتباط نشانگرهای مولکولی با صفات مرفوفنولوژیک در گیاه برنج تحت شرایط نرمال و تنش خشکی , شناسایی نشانگرهای آگاهی بخش موثر بر صفات برنج با استفاده از تجزیه ارتباطی انجام شد.
مواد و روشها
ارزیابیهای فنوتیپی: این مطالعه در سال زراعی 95-1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس واقع در شرق استان گلستان در طول جغرافیایی °55 و 11 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی °57 و 15 دقیقه شمالی و با 45 متر ارتفاع از سطح دریای آزاد، در قالب طرح لاتیس در 3 تکرار (هر رقم در کرتی به مساحت 6 متر مربع (2×3) با فاصله ردیف 25 سانتیمتر) کاشته شد. بدین منظور از 90 ژنوتیپ برنج (در قالب تفاهم نامه مشترک بین دانشگاه گنبد کاووس و موسسه تحقیقات بین المللی برنج و همچنین در قالب تفاهم نامه مشترک بین دانشگاه گنبد کاووس و دانشگاه آبردین اسکاتلند، ارقام بومی ایران و همچنین لاینهای اصلاح شده دانشگاه گنبد کاووس) استفاده شد. در این پژوهش سعی شد، تنوع خوبی از ارقام و لاینها وجود داشته باشد (جدول 3). مزرعه نرمال از همان ابتدا طبق روال معمول در شرایط غرقاب تا پایان دوره رشد قرار داشت و برای اعمال تنش خشکی نیز بعد از اینکه گیاهان به مرحله حداکثر پنجهزنی رسیدند، هر 15 روز یک بار آبیاری انجام شد. مطابق نتایج منحنی رطوبتی خاک میزان پتانسیل خاک پس از 15 روز تنش 10- بار و پس از 30 روز از اعمال تنش 15- بار گزارش شد. در این آزمایش 14 صفت فنوتیپی مورد ارزیابی قرار گرفت که عبارتند از: طول خوشه، تعداد خوشهچه، دانه پوک، طول خروج خوشه از غلاف، دانه کل خوشه، ارتفاع بوته، تعداد کل خوشه بوته، وزن کل خوشه، وزن کل دانه، باروری، تعداد دانه پرخوشه، وزن دانه پرخوشه، عملکرد در هکتار، تعداد روز تا گلدهی. از هر واحد آزمایشی 5 بوته به طور تصادفی با حذف اثر حاشیه انتخاب شدند.
استخراج DNA : آزمایشات مولکولی نیز در آزمایشگاه ژنتیک دانشگاه گنبد کاووس انجام شد. به این منظور از هر ژنوتیپ نمونه برگی تهیه و با ازت مایع آسیاب شد. استخراج DNA نمونهها طبق روش CTAB انجام گرفت
(18).
واکنش زنجیرهای پلی مراز: برای این منظور، 11 نشانگر SSR (جدول 3) در حجم 10 میکرولیتر برای هر نمونه DNA در دستگاه ترموسایکلر مدل iCycler (BIORAD ساخت کشور آمریکا) انجام پذیرفت. چرخههای حرارتی برای نشانگرهای SSR، شامل یک مرحله واسرشتسازی اولیه به مدت 5 دقیقه در دمای 94 درجه سانتیگراد، 35 چرخه با واسرشتسازی در دمای 94 درجه سانتیگراد به مدت یک دقیقه، اتصال آغازگر به مدت یک دقیقه در دمای اختصاصی آنها و بسط در دمای 72 درجه سانتیگراد به مدت 2 دقیقه و نهایتاً مرحله تکثیر نهایی به مدت 5 دقیقه در دمای 72 درجه سانتیگراد بود. فرآوردههای واکنش زنجیرهای پلیمراز با استفاده از الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید واسرشتهساز شش درصد تفکیک، و نمایانسازی باندها با روش موسوم به روش سریع رنگآمیزی نقره (Caetano Anolles and Gresshoff 1994) انجام شد.
امتیاز دهی و تجزیه دادهها : امتیازدهی نوارهای حاصل بر روی ژل به صورت صفر (عدم وجود آلل) و یک (وجود آلل) انجام شد. برای محاسبه همبستگیها و تجزیه کلاستر (به روش Ward)، محاسبه ضرایب رگرسیون چندگانه و تعیین رابطه بین دادههای ریزماهواره و دادههای فنوتیپی از نرم افزار SPSS v19.0 (اس پی اس اس، 1994) استفاده شد. برای محاسبه مقایسه میانگینها و تجزیه واریانس صفات از نرم افزار SAS v9.1 (سس، 1994) استفاده گردید.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 L |
شکل 1- نمونه یک ژل پلی اکریل آمید رنگآمیزی شده مربوط به مارکر RM5558
|
جدول 1 - برنامه حرارتی برای تکثیر جایگاههای ریز ماهواره |
|||||||
|
مرحله |
دما(C) |
زمان (دقیقه) و (ثانیه) |
تعداد چرخه |
||||
|
واسرشته سازی اولیه DNA |
95 |
'5 |
1 |
||||
|
واسرشته سازی DNA |
95 |
''45 |
|||||
|
اتصال آغازگرها |
- |
''45 |
10 |
||||
|
سنتز |
72 |
''45 |
|||||
|
واسرشته سازی DNA |
95 |
''45 |
25 |
||||
|
اتصال آغازگرها |
- |
''45 |
|||||
|
سنتز |
72 |
''45 |
1 |
||||
|
تکثیر نهایی |
72 |
'5 |
|||||
جدول 2 - مواد مورد استفاده در واکنش زنجیرهای پلیمراز در نشانگرSSR |
|
|||||||
غلظت مواد |
مقدار مواد(میکرولیتر) |
اجزای واکنش |
|
|||||
1X |
1 |
بافرPCR 10X |
|
|||||
50 میلیمولار |
48 |
MgCl2 |
|
|||||
10 میلیمولار |
6 |
dNTP |
|
|||||
|
12 |
آنزیم Taq DNA پلیمراز |
|
|||||
60 نانوگرم |
75/0 میکرولیتر |
آغازگر رفت |
|
|||||
60 نانوگرم |
75/0 میکرولیتر |
آغازگر برگشت |
|
|||||
5/0 – 75/0 نانوگرم |
2/5 میکرولیتر |
DNA رقیق شده |
|
|||||
|
3/8 میکرولیتر |
H2O |
|
|||||
|
10 میکرولیتر |
حجم نهایی |
|
|||||
جدول 3- لیست و توالی نشانگرهای پیوسته به QTLهای مرتبط با کیفیت برنج |
|||
نشانگرMarker |
توالی رفتForward |
توالی برگشت Reverse |
منبعReferences |
RM587 |
ACGCGAACAAATTAACAGCC |
CTTTGCTACCAGTAGATCCAGC |
Mei et al ,2012 |
RM3370 |
GTGTCTTAGAGCATATAACG |
AAATCTTGAAAAATTCTTCT |
Cho et ai ,2014 |
RM217 |
ATCGCAGCAATGCCTCGT |
GGGTGTGAACAAAGACAC |
Cho et ai ,2014 |
RM589 |
ATCATGGTCGGTGGCTTAAC |
CAGGTTCCAACCAGACACTG |
Cho et ai ,2014 |
RM529 |
CCCTCCCTTCTGTAAGCTCC |
GAAGAACAATGGGGTTCTGG |
Sato et al ,2004 |
RM5642 |
CCGTTTGTATGTAAGTACAG |
AGAGAGAGAACTATTCGATG |
Cho et ai ,2014 |
RM484 |
TCTCCCTCCTCACCATTGTC |
TGCTGCCCTCTCTCTCTCTC |
Cho et ai ,2014 |
RM333 |
GTACGACTACGAGTGTCACCAA |
GTCTTCGCGATCACTCGC |
Cho et ai ,2014 |
RM5558 |
GCTGACTTCACACTGCGATC |
GGCCACTTTCCAAACATCAG |
Mo et al., 2013 |
RM1161 |
AAACTGTTTTACCCCTGGCC |
ATCCCCTTCTGCGGTAAAAC |
Cho et ai ,2014 |
RM3498 |
GTGAAAGTCGGTGACGATGG |
ACTTAGGGGATCAGGGGATG |
Cho et ai ,2014 |
RM6349 |
CGTCCACTCGTGACAATGAC |
TGATCTCCTCCTCCTCCTCC |
Cho et ai ,2014 |
جدول4- ژنوتیپهای برنج مورد مطالعه
منشا Origin |
نام یا شجره Name or Pedigree |
شماره Number |
منشا Origin |
نام یا شجره Name or Pedigree |
شماره Number |
IRRI |
HHZ 1-DT3-Y1-Y1 |
23 |
Iran |
SANGJO |
1 |
IRRI |
IR71739-24-3-5 |
24 |
IRRI |
Dolar |
2 |
IRRI |
HHZ 1-DT7-LI2-LI1 |
25 |
IRRI |
229L |
3 |
IRRI |
HHZ 21-SAL13-Y1-Y1 |
26 |
IRRI |
USEN |
4 |
IRRI |
HHZ 21-Y4-Y2-Y1 |
27 |
IRRI |
RestorerN5 |
5 |
IRRI |
HHZ 22-Y3-DT1-Y1 |
28 |
IRRI |
CANTURPANTA |
6 |
IRRI |
HHZ 23-DT16-DT1-DT1 |
29 |
IRRI |
216L |
7 |
IRRI |
HHZ 26-SAL12-Y1-Y1 |
30 |
Iran |
Sang Tarom |
8 |
IRRI |
HHZ 2-SUB2-DT1-DT1 |
31 |
Iran |
Zerieh |
9 |
IRRI |
HHZ 3-SAL13-Y2-DT1 |
32 |
Iran |
MOHAMMADI |
10 |
IRRI |
HHZ 3-SAL6-Y1-Y1 |
33 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.21 |
11 |
IRRI |
HHZ 4-DT3-Y1-Y1 |
34 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.88 |
12 |
IRRI |
HHZ 4-DT6-LI2-LI1 |
35 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.111 |
13 |
IRRI |
HHZ 4-SAL12-LI1-LI1 |
36 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.114 |
14 |
IRRI |
HHZ 4-SAL5-LI1-LI1 |
37 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.169 |
15 |
IRRI |
HHZ 4-SAL5-Y2-Y1 |
38 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.189 |
16 |
IRRI |
HHZ 6-DT1-LI1-LI1 |
39 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.225 |
17 |
IRRI |
IRRI 104 |
40 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.265 |
18 |
IRRI |
HHZ 10-DT5-LI1-LI1 |
41 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.285 |
19 |
IRRI |
HHZ 15-DT7-SAL2 |
42 |
Scotland- Improved line |
AZUCENA.BALA.292 |
20 |
IRRI |
HHZ 15-SAL13-Y1 |
43 |
IRRI |
HHZ 15-SAL13-Y1 |
21 |
IRRI |
HHZ 15-SAL13-Y3 |
44 |
IRRI |
HHZ 18-Y3-Y1-Y1 |
22 |
ادامه جدول4
منشا Origin |
نام یا شجره Name or Pedigree |
شماره Number |
منشا Origin |
نام یا شجره Name or Pedigree |
شماره Number |
IRRI |
IR75489-75-2-1 |
68 |
IRRI |
HHZ 1-DT13-Y1-Y1 |
45 |
IRRI |
IR 11C123 |
69 |
IRRI |
HHZ 21-SAL13-Y1-Y1 |
46 |
Iran- Improved line |
AHLNAD.2 |
70 |
IRRI |
HHZ 21-Y4-Y2-Y1 |
47 |
Iran- Improved line |
AHLNAD.8 |
71 |
IRRI |
IR59673-93-2-3 |
48 |
Iran- Improved line |
AHLNAD.18 |
72 |
IRRI |
HHZ 26-SAL12-Y1-Y1 |
49 |
Iran- Improved line |
AHLNAD.27 |
73 |
IRRI |
HHZ 3-SAL4-Y1-Y1 |
50 |
Iran- Improved line |
AHLNAD.34 |
74 |
IRRI |
HHZ 4-DT3-Y1-Y1 |
51 |
Iran- Improved line |
GHBNAM.2 |
75 |
IRRI |
HHZ 4-DT6-LI2-LI1 |
52 |
Iran- Improved line |
GHBNAM.140 |
76 |
IRRI |
HHZ 4-SAL12-LI1-LI1 |
53 |
Iran- Improved line |
GHBNAM.22 |
77 |
IRRI |
HHZ 6-DT1-LI1-LI1 |
54 |
Iran- Improved line |
GHBNAM.105 |
78 |
IRRI |
IR14L110 |
55 |
Iran- Improved line |
GHBNAM.111 |
79 |
IRRI |
IR14L103 |
56 |
Iran- Improved line |
AHLSPD.4 |
80 |
IRRI |
IR12L353 |
57 |
Iran- Improved line |
AHLSPD.92 |
81 |
IRRI |
IR12L356 |
58 |
Iran- Improved line |
AHLSPD.11 |
82 |
IRRI |
IR747719-145-2-3-3 |
59 |
Iran- Improved line |
AHLSPD.14 |
83 |
IRRI |
IR13L382 |
60 |
Iran- Improved line |
AHLSPD.16 |
84 |
IRRI |
IR74721-199-1-3-2 |
61 |
Iran- Improved line |
ANBNAD.1 |
85 |
IRRI |
IR74481-146-3-2 |
62 |
Iran- Improved line |
ANBNAD.3 |
86 |
IRRI |
IR 10F221 |
63 |
Iran- Improved line |
ANBNAD.7 |
87 |
IRRI |
IR 11A410 |
64 |
Iran- Improved line |
ANBNAD.21 |
88 |
IRRI |
IR 11A534 |
65 |
Iran- Improved line |
ANBNAD.29 |
89 |
IRRI |
IR6962B |
66 |
Iran- Improved line |
ANBNAD.22 |
90 |
IRRI |
IR75481-108-3-3 |
67 |
نتایج و بحث
تجزیه رگرسیون صفات زراعی اندازهگیری شده در شرایط غرقاب و تنش خشکی: جهت انتخاب صفاتی که نقش مهمی در توجیه عملکرد و سایر صفات زراعی داشتند، از روش تجزیه رگرسیون استفاده شد. برای این منظور عملکرد به عنوان متغیر وابسته و سایر صفات به عنوان متغیر مستقل در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که در شرایط نرمال تعداد خوشهچه ثانویه بیشترین درصد از تغییرات عملکرد (14/0) را توجیه میکند. ضرایب رگرسیون مثبت و معنیدار برای صفات خوشهچه اولیه، طول خروج خوشه از غلاف و تعداد خوشهچه ثانویه (به ترتیب**887/185 ، **109/115 و**423/331) نیز دلالت بر اهمیت آنها در توجیه تغییرات عملکرد دارد. در شرایط خشکی صفت ارتفاع بوته بیشترین درصد از تغییرات عملکرد (46/0) را توجیه کرد. ضرایب رگرسیون برای صفات باروری و ارتفاع بوته (به ترتیب**647/13 و **947/14) در تغییرات عملکرد تأثیر داشتند (جداول 5 و 6). در پژوهش گیلوایی و همکاران (1396) تجزیه رگرسیون برای عملکرد دانه به عنوان متغیر وابسته و بقیه صفات به عنوان متغییر مستقل نشان داد که در شرایط تنش صفات دمای کانوپی، تعداد خوشه در بوته، طول برگ پرچم، میزان کلروفیلb، تعداد دانه پر در خوشه، شاخص کلروفیل، تعداد روز تا گلدهی، میزان پرولین و طول خوشه با ضریب تبیین 60 درصد و در شرایط تنش میزان پرولین، دمای کانوپی و تعداد دانه پر خوشه با ضریب تبیین 57 درصد سهم موثرتری در توجیه عملکرد دانه داشتند.
جدول 5- تجزیه رگرسیون برای عملکرد به عنوان متغیر تابع و سایر صفات به عنوان متغییر مستقل تحت شرایط غرقاب |
||||||
R2 |
R |
F |
خطای معیار |
ضریب رگرسیون |
متغییر وارد شده در مدل |
|
0.05 |
0.23 |
5.143* |
67.739** |
185.887** |
تعداد خوشچه اولیه |
|
0.10 |
0.32 |
5.074** |
43.904* |
115.109* |
طول خروج خوشه ازغلاف |
|
0.14 |
0.38 |
4.843** |
165.131* |
331.423** |
تعداد خوشچه ثانویه |
|
|
|
|
|
1379.980 |
عرض از مبداء |
|
**و* معنی دار در سطح احتمال 1و5 درصد |
||||||
جدول 6- تجزیه رگرسیون برای عملکرد به عنوان متغیر تابع و سایر صفات به عنوان متغییر مستقل تحت شرایط تنش خشکی |
||||||
R2 |
R |
F |
خطای معیار |
ضریب رگرسیون |
متغییر وارد شده در مدل |
|
0.13 |
0.36 |
13.188** |
3.924** |
13.647** |
باروری |
|
0.46 |
0.46 |
12.161** |
4.771** |
14.947** |
ارتفاع بوته |
|
|
|
|
|
-45.684 |
عرض از مبداء |
|
**و* معنی دار در سطح احتمال 1و5 درصد |
||||||
تجزیه خوشهای صفات زراعی مورد بررسی تحت شرایط غرقاب و تنش خشکی: نتایج حاصل از تجزیه خوشهای نشان داد که برای صفات زراعی در شرایط نرمال و تنش به ترتیب چهار و سه گروه تشکیل شد. در پژوهشی که اله قلی پور و همکاران (1392) به منظور ارزیابی تنوع مولکولی ژنوتیپهای برنج با استفاده از نشانگرها انجام دادند، منجر به طبقهبندی 94 ژنوتیپ برنج در 9 گروه متفاوت گردید (جداول 7، 8، 9 و 10) و (شکل 2 و 3).
جدول7- تجزیه خوشهای ژنوتیپهای مورد بررسی از نظر صفات زراعی در چهار گروه شرایط غرقاب |
|
شماره ژنوتیپها |
گروهها |
14-59-64-52-26-66-62-33-53-36-55-18-60-57-58-54-30-29-37-43-21-28-27-22-45-41-24-23-74-44-12-32-48-49-46-39-25 |
گروه اول |
63-16-51-47-56-40-31-61-50-42-65-35-38-34 |
گروه دوم |
6-9-68-4-8-79-7-88-87-19-75-67-2-17-15-10-3-11-69-20 |
گروه سوم |
86-77-81-85-76-83-5-82-71-89-72-73-84-7-80-70-90-78-13 |
گروه چهارم |
نام ژنوتیپهای مورد بررسی در جدول 2 آمده است |
گروه اول |
گروه چهارم |
گروه سوم |
گروه دوم |
شکل2- دندوگرام تجزیه خوشهای صفات زراعی تحت شرایط غرقاب
گروههای ایجاد شده در نقطه برش نشان داد که گروههای مختلف ایجاد شده از نظر آمارههایPillai,s Trace ،Willk,s Lambda،Hotelling,s Trace وRoy,s Largest Root (به ترتیب841/1-041/0-804/6 و462/4) با سطح احتمال یک درصد معنیدار هستند. برای صفات زراعی در شرایط نرمال همه صفات اختلاف معنیدار داشتند. عملکرد گروه اول، دوم و سوم معنیدار نبود اما گروه اول و چهارم باهم معنیدار بودند. صفت طول خوشه گروههای اول، دوم و سوم با هم معنیدار نبود (جدول8).
جدول8- میانگین گروههای حاصل از تجزیه خوشهای برای صفات زراعی تحت شرایط غرقاب |
||||
گروه چهارم |
گروه سوم |
گروه دوم |
گروه اول |
صفات |
0.720A |
0.103A |
0.599A |
0.965B |
وزن اندام هوایی(گرم) |
56.193A |
62.400B |
70.381C |
74.324C |
روز تا گلدهی(روز) |
25.289B |
22.400A |
22.517A |
23.477A |
طول خوشه(سانتی متر) |
1.596A |
2.111B |
2.249B |
3.036C |
وزن خوشه اصلی(گرم) |
24.543AB |
38.900C |
21.964A |
26.319B |
تعدادخوشه در کل بوته |
76.570A |
109.116B |
126.357B |
156.824C |
تعداددانه پر |
1.476A |
1.860B |
1.182AB |
2.629C |
وزن دانه پر(گرم) |
76.283A |
84.625C |
78.526A |
78.526AB |
باروری(روز) |
3932.684A |
4295.366AB |
4377.690AB |
4872.522B |
عملکرددرهکتار(تن) |
7.543A |
8.833B |
10.654C |
11.265C |
تعدادخوشچه اولیه |
1.798A |
2.075A |
2.178A |
2.855B |
تعدادخوشچه ثانویه |
106.524D |
99.058C |
78.125A |
85.538B |
ارتفاع بوته(سانتی متر) |
اختلاف هر دو گروه که دارای حداقل یک حرف مشترک هستد معنی دار نیست |
جدول9- تجزیه خوشهای ژنوتیپهای مورد بررسی از نظر صفات زراعی در سه گروه شرایط تنش خشکی |
|
شماره ژنوتیپها |
گروهها |
42-65-50-16-29-34-30-39-31-38-24-66-56-69-21-62-35-36-53-33-47-60-25-40-55-32-64-28-51-43-63-26 |
گروه اول |
37-14-18-17-58-52-45-41-57-44-22-48-23-49-46 |
گروه دوم |
81-72-70-89-75-79-10-2-82-71-74-20-19-15-61-12-27-90-54-88-9-67-59-5-78-76-85-86-80-87-83-77-84-13-11-7-68-3-4-8-6-73-1 |
گروه سوم |
نام ژنوتیپهای مورد بررسی در جدول 2 آمده است |
تجزیه ارتباط: از میان 92 آلل موثر بر صفات مورد ارزیابی، هفت آلل با صفات مربوط به عملکرد و اجزای عملکرد مرتبط بودند جداول (11 و 12). آلل RM3370-B درشرایط نرمال در کنترل پنج صفت (وزن اندام هوایی، وزن خوشه اصلی، تعداد دانه پر، وزن دانه پر، تعداد خوشه چه اولیه،) اثر گذار بود. آلل RM484-A در شرایط نرمال بر روی سه صفت (روز تاگلدهی، وزن خوشه اصلی، وزن دانه پر) اثرگذار بود. در شرایط تنش خشکی صفت وزن اندام هوایی تحت تأثیر 9 آلل بود. آللهای RM587-A، RM6349-A، RM1161-C و RM5558-A هر کدام کنترل کننده چهار صفت بودند. از نظر میزان اثر گذاری آللها بر روی صفات مورد بررسی در شرایط خشکی، آللRM1161-C با 93/9 درصد توجیه برای صفت وزن اندام هوایی دارای بیشترین میزان اثر گذاری را دارا بود. در پژوهشی (5 و 6) مکان ژنی کنترلکننده روی کروموزوم 6 شناسایی شد و اثر افزایشی آن 614/4- بود. برای ارتفاع بوته نیز یک QTL روی کروموزوم 6 در حد فاصل نشانگرهای461RM-162RM شناسایی شد. برای طول خروج خوشه از غلاف و طول خوشه، دو مکان ژنی کمی کنترلکننده روی کروموزوم 6 قرار داشت. برای تعداد دانه پر در خوشه، سه مکان ژنی کمی روی کروموزومهای 1 و 6 با اثر افزایشی آلل 28IR شناسایی شد. مکانهای ژنی کمی شناسایی شده برای وزن دانه و وزن خوشه روی کروموزومهای 1 و 6 قرار داشتند. برای میزان سوختگی برگ، دو QTL دیده شد. برای میزان لوله شدن برگ سه QTL تشخیص داده شد که از بین آنها1-qROL بیش از سایر QTL ها توانست تغییرات میزان لوله شدن برگ را کنترل کند. برای درصد باروری، سه QTL ردیابی شد که بیشترین تغییرات را QTL روی کروموزوم 6 توجیه نمود. نتایج تحقیق کاتوزی و همکاران (1396) که برروی شناسایی ژنهای کنترل کننده صفات گیاهچهای برنج بود نیز نشان داد که چهار QTL در تنش خشکی بر روی کروموزوم3 و 7 مکانیابی شد. qDRW-3 و qDBM-3 به ترتیب با LOD 518/2 و 727/2 اثر افزایشی بر صفات وزن ریشه و زیست توده داشتند و توانستند به ترتیب 4/11 و 3/12 درصد تغییرات را توجیه نمایند. رضایی و همکاران 1396(3) در پژوهشی از میان 20 آلل موثر بر صفات ارزیابی آلل DO-D با اثر گذاری بر روی سه صفت تعداد دانه در سنبله، تعداد خوشه بارور و عملکرد( دربوته) دارای بیشترین اثرگذاری بر روی عملکرد و اجزای آن بود.
گروه سوم |
گروه دوم |
گروه اول |
شکل 3- دندوگرام تجزیه خوشهای صفات زراعی تحت شرایط خشکی
گروههای ایجاد شده در نقطه برش نشان داد که گروههای مختلف از نظر آمارههایPillai,s Trace ،Willk,s Lambda،Hotelling,s Trace وRoy,s Largest Root (به ترتیب413/1، 076/0، 745/5 و213 /4) با سطح احتمال یک درصد معنیدار هستند. از نظر صفت طول خوشه و تعداد کل خوشهها در بوته گروهها معنیدار نبودند (جدول 10).
جدول10- میانگین گروههای حاصل از تجزیه خوشهای برای صفات زراعی تحت شرایط تنش خشکی |
|||
گروه سوم |
گروه دوم |
گروه اول |
صفات |
0.550A |
0.872B |
0.618A |
وزن اندام هوایی(گرم) |
55.472A |
67.955B |
72.989C |
روز تا گلدهی(روز) |
21.800A |
22.166A |
20.580A |
طول خوشه(سانتی متر) |
1.183A |
2.473B |
1.290A |
وزن خوشه اصلی(گرم) |
21.062A |
20.466A |
18.619A |
تعدادخوشه در کل بوته |
73.887A |
117.736B |
81.892A |
تعداددانه پر |
0.987A |
2.080B |
0.943A |
وزن دانه پر(گرم) |
65.213B |
67.461B |
51.648A |
باروری(روز) |
2121.938AB |
2460.666B |
1590.719A |
عملکرددرهکتار(تن) |
7.166A |
10.866B |
10.038B |
تعدادخوشچه اولیه |
1.724A |
2.266B |
1.765A |
تعدادخوشچه ثانویه |
90.011C |
79.688B |
69.328A |
ارتفاع بوته(سانتی متر) |
3.858B |
1.066A |
0.817A |
طول خروج خوشه از غلاف(سانتی متر) |
اختلاف هر دو گروه که دارای حداقل یک حرف مشترک هستد معنی دار نیست. |
جدول11- نتایج تجزیه ارتباط بین نشانگرهایSSR و صفات مختلف اندازه گیری شده در شرایط غرقاب |
||||||
ضریب تبیین (R2) |
آماره (F) |
خطای استاندارد (STD.ERROR) |
ضریب رگرسیون (B) |
آلل |
عرض از مبدا |
صفات |
2.87 |
6.84* |
0.008 |
0.021** |
RM3370- B |
0.0063 |
وزن اندام هوایی |
4.78 |
7.33* |
0.017 |
0.067** |
RM5558 –A |
||
6.90 |
11.13** |
0.008 |
0.026** |
RM3498 –B |
||
7.86 |
12.85** |
0.010 |
0.025** |
RM589 -A |
||
3.76 |
10.22** |
2.282 |
16.00** |
RM3498 –C |
6.667 |
روز تاگلدهی |
7.08 |
19.37** |
2.025 |
13.33** |
RM5642 –E |
||
8.56 |
29.64** |
4.070 |
20.66** |
RM5558 –E |
||
9.20 |
40.07** |
3.892 |
-13.00** |
RM484 -A |
||
4.34 |
13.05** |
0.577 |
-2.466** |
RM5558 –D |
23.727 |
طول خوشه |
6.41 |
14.29** |
1.245 |
4.373** |
RM484 –D |
||
7.64 |
16.14** |
0.895 |
-2.494** |
RM3370 –A |
||
4.81 |
15.76** |
0.210 |
0.908** |
RM3370 –B |
1.811 |
وزن خوشه اصلی |
6.03 |
12.12** |
0.454 |
1.422** |
RM5558 –E |
||
7.53 |
15.25** |
0.247 |
0.746** |
RM484 -A |
||
2.28 |
5.02* |
2.819 |
-1.168** |
RM589 –A |
35.372 |
تعدادکل خوشه ها |
4.40 |
6.29* |
1.856 |
-6.390** |
RM6349 –B |
||
5.82 |
6.59* |
2.983 |
-6.722** |
RM217 -B |
||
3.85 |
10.66* |
3.616 |
12.517** |
RM333 –C |
20.133 |
وزن کل خوشهها |
5.52 |
9.86** |
3.616 |
8.828* |
RM3370 –B |
||
4.51 |
13.95** |
14.143 |
73.357** |
RM3370 –B |
96.972 |
تعداددانه پر |
6.06 |
12.30** |
30.836 |
-95.330** |
RM333 –D |
||
7.05 |
11.97** |
15.393 |
-34.653* |
RM1161 -D |
||
3.69 |
9.95** |
0.231 |
0.729** |
RM3370 –B |
1.525 |
وزن دانه پر |
5.10 |
8.31** |
0.271 |
0.749* |
RM484 –A |
||
6.76 |
10.34** |
0.499 |
1.386* |
RM5558 -E |
||
2.93 |
7.04* |
18.310 |
50.323* |
RM5558 –A |
39.177 |
تعدادانه پوک |
4.56 |
6.70* |
13.322 |
-29.177** |
RM3370 –A |
||
4.05 |
11.57** |
0.304 |
1.346** |
RM6349 –D |
3.707 |
وزن کل دانه در10مترمربع |
5.87 |
11.38** |
0.333 |
0.884* |
RM1161 -D |
||
4.05 |
11.57** |
303.757 |
1345.784** |
RM6349 –D |
37.7.212 |
عملکرددرهکتار |
5.87 |
11.38** |
332.749 |
884.365** |
RM1161 -D |
||
2.37 |
5.27** |
1.736 |
-5.712* |
RM5642 –D |
9.286 |
تعدادخوشه چه اولیه |
5.14 |
8.45** |
0.804 |
2.426** |
RM3370 –B |
||
2.83 |
6.705* |
0.373 |
-1.443** |
RM484 –D |
2.963 |
تعدادخوشچه ثانویه |
6.08 |
12.409** |
0.325 |
-1.297** |
RM589 –A |
||
7.23 |
130.80** |
0.190 |
-0.520* |
RM3370 –C |
||
7.99 |
13.920** |
0.168 |
-0.386* |
RM5642 -B |
||
2.77 |
6.51* |
4.442 |
-11.886** |
RM333 –B |
84.419 |
ارتفاع بوته |
4.49 |
6.51** |
5.502 |
20.164** |
RM3498 –D |
||
6.74 |
10.31** |
3.392 |
10.900** |
RM3498 -B |
||
3.23 |
8.46* |
2.536 |
8.729** |
RM5642 –D |
2.208 |
طول خروج خوشه از غلاف |
4.88 |
7.62** |
1.389 |
3.062* |
RM3498 -A |
||
4.55 |
14.19** |
0.262 |
1.101** |
RM217 –B |
1.913 |
شکل دانه قهوهای |
4.64 |
15.79** |
0.234 |
-0.738** |
RM3498 -A |
||
4.55 |
14.19** |
0.262 |
1.101** |
RM217 –B |
1.913 |
شکل دانه سفید |
6.64 |
15.79** |
0.234 |
-0.738** |
RM3498 -A |
||
**و* معنی دار در سطح احتمال 1و5 درصد |
جدول12- نتایج تجزیه ارتباط بین نشانگرهایSSR و صفات مختلف اندازه گیری شده در شرایط تنش خشکی |
||||||
ضریب تبیین (R2) |
آماره (F) |
خطای استاندارد (STD.ERROR) |
ضریب رگرسیون (B) |
آلل |
عرض از مبدا |
صفات |
3.41 |
8.81** |
0.006 |
0.153** |
RM1161 –B |
0.029 |
وزن اندام هوایی |
5.62 |
10.27** |
0.006 |
0.122** |
RM6349 –D |
||
7.81 |
17.87** |
0.006 |
-0.122** |
RM589 –E |
||
8.63 |
22.02** |
0.010 |
0.153** |
RM587 –A |
||
9.08 |
25.67** |
0.010 |
-0.017** |
RM5558 –A |
||
9.56 |
43.71** |
0.013 |
-0.101** |
RM6349 –A |
||
9.72 |
54.14** |
0.006 |
0.042** |
RM333 –C |
||
9.82 |
68.85** |
0.005 |
-0.023** |
RM5558 –D |
||
9.93 |
149.03** |
0.005 |
0.019** |
RM1161 -C |
||
97.3 |
11.20** |
2.655 |
-14.948** |
RM5642 –C |
59.523 |
روز تا گلدهی |
7.12 |
19.80** |
2.655 |
13.615** |
RM587 –B |
||
7.82 |
17.98** |
5.520 |
12.144* |
RM6349 -A |
||
2.98 |
7.22* |
0.834 |
-2.194* |
RM6349 –B |
21.649 |
طول خوشه |
4.93 |
7.76* |
1.736 |
4.306* |
RM484 -D |
||
3.61 |
9.61** |
1.442 |
-6.178** |
RM587 –C |
19.606 |
تعدادکل خوشه ها |
6.18 |
12.93** |
1.613 |
5.286** |
RM1161 -B |
||
2.21 |
4.81* |
3.136 |
-14.202** |
RM337 –C |
29.305 |
وزن کل خوشه ها |
3.93 |
5.18* |
4.065 |
-17.363** |
RM589 –A |
||
5.82 |
6.59** |
2.845 |
7.229* |
RM5642 –B |
||
7.04 |
8.31** |
4.655 |
11.191* |
RM5558 -C |
||
3.47 |
9.02** |
8.36 |
42.376** |
RM1161 –B |
66.573 |
تعداددانه پر |
5.01 |
8.03** |
6.004 |
31.086** |
RM3498 –B |
||
6.54 |
9.44** |
14.554 |
70.101** |
RM5558 –E |
||
7.81 |
12.49** |
7.943 |
-21.340* |
RM6349 –B |
||
5.66 |
16.82** |
7.462 |
28.862** |
RM484 –A |
||
9.05 |
19.14** |
7.251 |
-16.186** |
RM5558 -D |
||
2.41 |
5.39* |
14.182 |
32.086** |
RM3370 –B |
30.839 |
تعداد دانه پوک |
4.18 |
5.75* |
14.182 |
31.314** |
RM6349 -D |
||
2.42 |
5.43* |
10.791 |
25.162* |
RM3370 -A |
56.130 |
باروری |
3.08 |
7.57* |
0.239 |
-0.657* |
RM1161 -C |
2.246 |
وزن دانه در10مترمربع |
3.08 |
7.57* |
238.824 |
-657.259* |
RM1161 -C |
2245.926 |
عملکرد در هکتار |
4.45 |
13.60** |
0.236 |
0.872** |
RM5642 -E |
1.295 |
تعدادخوشچه ثانویه |
3.21 |
8.02* |
4.051 |
-21.778** |
RM3498 –A |
96.917 |
ارتفاع بوته |
6.49 |
14.76** |
4.023 |
-24.361** |
RM3498 –C |
||
7.41 |
14.28** |
3.831 |
-12.750** |
RM5642 –E |
||
8.19 |
15.08** |
3.577 |
-8.778* |
RM6349 -B |
||
2.54 |
5.80* |
1.980 |
5.969** |
RM5642 –D |
1.031 |
طول خروج خوشه از غلاف |
4.84 |
7.50* |
1.440 |
3.844** |
RM3370 -A |
||
3.33 |
8.50** |
0.217 |
-0.553* |
RM5642 –C |
3.125 |
شکل دانه قهوهای |
5.54 |
9.95** |
0.224 |
-1.395** |
RM5558 –E |
||
7.32 |
13.63** |
0.249 |
0.960** |
RM5642-E |
||
8.26 |
16.66** |
0.193 |
-0.535* |
RM6349 -B |
||
3.33 |
8.50** |
0.217 |
-0.553* |
RM5642 –C |
3.125 |
شکل دانه سفید |
5.54 |
9.95** |
0.224 |
-1.395** |
RM5558 –B |
||
7.32 |
13.63** |
0.249 |
0.960** |
RM5642 –E |
||
8.26 |
16.66** |
0.193 |
-0.535* |
RM6349 -B |
||
**و* معنی دار در سطح احتمال 1و5 درصد |
نتیجه گیری
اطلاعات این مطالعه میتواند برای انتخاب والدین مناسب جهت توسعه ژنوتیپها و جمعیتهای جدید منحمل به تنش خشکی، مورد استفاده قرار گیرد. نشانگرهای SSR مورد استفاده در این مطالعه میتواند برای سایر مطالعات ژنتیکی برنج مورد استفاده قرار گیرد، زیرا آنها قادر به نشان دادن تنوع ژنتیکی حتی در میان ژنوتیپهای نزدیک بودند. تجزیه خوشهای با گروهبندی لاینها ارزش هر یک از گروهها را از نظر صفات مورد ارزیابی شناسایی کرد. نتایج تجزیه ارتباط نشان داد از میان 92 آلل موثر بر صفات مورد ارزیابی، هفت آلل با صفات مربوط به عملکرد و اجزای عملکرد مرتبط هستند. نتایج تجزیه رگرسیون نشان داد که در شرایط نرمال تعداد خوشهچه ثانویه بیشترین درصد از تغییرات عملکرد (14/0) را توجیه میکند.
تشکر و قدردانی
بدینوسیله از موسسه بین المللی تحقیقات برنج، معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و دانشگاه گنبد کاووس جهت حمایت های مالی و معنوی تشکر می گردد.