بخشی از مقاله
چکیده
تشخیص نشانگرهاي پیوسته به ژنهاي کنترل کننده تحمل به خشکی از نیازهاي اصلاح برنجهاي با عملکرد بالا در نواحی خشک میباشد. چندین مطالعه در زمینه مکانیابی تحمل به خشکی در شرایط تنش خشکی انجام شده است. یک جمعیت نقشهیابی متشکل از 192 فرد مشتق از تلاقی دو رقم شاهپسند و IR28 براي مکان یابی صفات زراعی در شرایط تنش خشکی مورد استفاده قرار گرفت.
در این مطالعه ناحیهاي از کروموزوم یک در فاصله RM8115-RM5638 و همچنین کروموزوم شش در فاصله RM7434-RM162 و RM4608-RM217 مشخص شد که چندین صفت را در شرایط تنش خشکی تحت کنترل داشتند. با توجه به اینکه نواحی مذکور درصد قابل توجهی از تغییرات فنوتیپی را توجیه نمودند پتانسیل کاربردي شدن را در برنامههاي انتخاب به کمک نشانگر براي تحمل به خشکی دارند.
مقدمه
خشکسالی یک پدیدهي مهم و قابل توجه در کشاورزي سراسر جهان است. بنابراین یکی از اهداف مهم در اصلاح نباتات، زادآوري و باروري گیاهان و همچنین بهبود محصولات گیاهان در شرایط خشک است. در برنج QTLهاي کنترل کننده عملکرد گیاه تحت شرایط خشکی و سازگار به تنش با QTLهاي مرتبط با صفات تحمل ریشه همپوشانی دارند. آلل هاي مذکور براي بدست آوردن عملکرد هاي نسبتا خوب روي کروموزم 1 برنج مشاهده شده است. استفاده از این QTLها براي تعداد زیادي از ویژگیهاي وابسته به خشکی کاربرد دارند - وزن خشک ریشه، ظرفیت نگهداري آب و نقش برگها در شرایط خشکی - . در حال حاضر اصلاح گران به آلل هاي مفید تعیین کننده تحمل به خشکی و پیدا کردن ژن هاي مفید براي بدست آوردن عملکرد بالا نیاز دارند. البته در بعضی موارد هم ممکن است محل کروموزومی که براي مقاومت گیاه یه خشکی مد نظر است، ممکن است به عنوان یک صفت کاهش دهنده عملکرد نیز عمل نماید.
مواد و روشها
براي مکان یابی ژنهاي کنترل کننده صفات زراعی، نمونه هاي برگی 192 بوته انتخاب و DNA ژنومی آنها استخراج گردید و در نهایت کیفیت و کمیت DNA استخراج شده تعیین شد. پس از اتمام نمونهگیري از بوته هاي جمعیت F2، استخراج DNA به روش - 6 - CTAB انجام شد. آغازگرهاي مورد استفاده در مکانیابی از نقشههاي ریزماهواره توزیع یکنواختی بر روي دو کروموزوم برنج - یک و شش - داشتند بطوریکه فاصله بین هر دو نشانگر مجاور بیشتر از 5 سانتی مورگان نبود 1 - ، 4، 5 و . - 7 واکنش زنجیره اي پلیمراز - PCR - در ابتدا تنها براي نمونههاي DNA والدینی - شاهپسند - IR28 × با استفاده از 106 جفت آغازگر ریزماهواره انجام شد.
فرآوردههاي PCR کلیه آغازگرهاي چند شکل براي دو نمونه DNA والدینی - شاهپسند - IR28 × بر روي ژل پلی اکریلامید واسرشتهساز 6 درصد الکتروفورز شدند. گروههاي پیوستگی اولیه با استفاده از نرم افزارهاي Map ManagerQTX17 ایجاد شدند. براي تبدیل نسبتهاي نوترکیبی بین نشانگرها به واحد نقشه - سانتی مورگان - از تابع تهیه نقشه کوزامبی - 2 - استفاده گردید.
تلاقیها و انجام بخش مولکولی مقاله در دانشکده کشاورزي و منابع طبیعی دانشگاه گنبد کاووس و طی سالهاي 1388 تا 1389 انجام شد. اندازهگیريهاي فنوتیپی بر روي فامیلهاي F3 انجام گرفت، بدین ترتیب که در بهار 1389 از هر 192 فامیل F3 - حاصل از 192 بوته - F2 ، 20 بذر انتخاب گردید و در ردیفهاي مجزا در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس کشت گردید و صفات مورد بررسی براي 20 کپه رقابت کننده از هر فامیل انتخاب گردیدند و ثبت یا اندازهگیري شدند. براي اعمال تنش خشکی مزرعه آزمایشی از مرحله حداکثر پنجهزنی تا پایان مرحله رشد و برداشت آبیاري نشد.
به منظور ردیابی QTL هاي کنترل کننده صفات، از روش مکانیابی فاصلهاي مرکب اینکلوسیو استفاده شد. در این روش بیشترین احتمال وجود QTL در موقعیت مفروض - با حذف اثر سایرQTLها - آزمون شد. نهاتاًی منحنیهاي درستنمایی - LOD یا - LRT رسم شد و نقاط اوج منحنیها به عنوان مکان QTLها شناسایی گردید. برآورد پارامترها در این روش با استفاده از الگوریتم EM و به کمک نرم افزار QGENE انجام شد.
نتایج و بحث
توزیع فنوتیپی کلیه صفات مورد بررسی نشان دهنده تغییرات کمی براي صفات مذکور بود. مکان ژنی کنترل کننده تعداد روز تا گلدهی روي کروموزوم شش قرار داشت و اثر افزایشی آن از -4/614 بود. آللهاي شاهپسند در این مکان باعث کاهش تعداد روز تا گلدهی شدند. مکان ژنی کمی شناسایی شده روي کروموزوم 6 توانست 7/32 درصد از تغییرات فنوتیپی مربوط به تعداد روز تا گلدهی را کنترل کند.
براي طول خروج خوشه از غلاف، دو مکان ژنی کمی روي کروموزوم 6 شناسایی شدند. اثر افزایشی مکانهاي مربوط به طول خروج خوشه از غلاف از -0/405 تا 0/601 متغیر بود. در مورد qPE-6a آلل IR28 باعث کاهش طول خروج خوشه از غلاف شدند، درحالیکه در خصوص مکان qPE-6b آللهاي شاهپسند باعث افزایش طول خروج خوشه از غلاف شدند. هیتالمانی و همکاران - 3 - یک مکان ژنی کمی براي کنترل طول خروج خوشه از غلاف روي کروموزوم - qPEN8-1 - 8 گزارش نمودند.
دو مکان ژنی کمی کنترل کننده طول خوشه بر روي کروموزوم 6 قرار داشت. مکانهاي qPL-6a و qPL6-b به ترتیب با نسبت درستنمایی برابر با 4/22 و 3/342 اثر بزرگی بر طول خوشه داشتند و به ترتیب 9/63 و 7/77 درصد از تنوع فنوتیپی موجود را توجیه نمودند. اثر افزایشی هر مکان ژنی کمی منفرد از - 3/349 تا -2/201 متغیر بود و در دو مکان کمی شناسایی شده آلل هاي IR28 به طور متوسط 2/51 سانتی متر طول خوشه را کاهش دادند. براي طول خوشه تامسون و همکاران - 8 - نیز مکان ژنی کمی را روي کروموزوم - pl12.1 - 12 ردیابی نمودند.
براي تعداد دانه پر در خوشه سه مکان ژنی کمی بر روي کروموزوم 1 و 6 - دو مورد - با اثر افزایشی آلل IR28 شناسایی شد qFG-1 - و . - qFG-6a این مکانهاي ژنی کمی، به ترتیب 5/23، 4/73 و 4/23 درصد از تغییرات فنوتیپی تعداد دانه را توجیه نمودند.
مکانهاي ژنی کمی شناسایی شده براي وزن دانه بر روي کروموزومهاي 1 و 6 - دو مورد - قرار داشتند. در همه مکانهاي شناسایی شده آللهاي شاهپسند باعث افزایش وزن دانه شدند. مکانهاي ژنی کمی مجموعابیش از 20 درصد از تنوع فنوتیپی موجود در صفت را توجیه نمودند. براي وزن خوشه دو مکان ژنی کمی بر روي کروموزومهاي 1 و 6 شناسایی شد که در در هر دو آنها آلل شاهپسند باعث افزایش وزن خوشه شد.
وجود همبستگیهاي منفی و معنی دار بین صفات میتواند به وسیله اثرات پلیوتروپی یا پیوستگی شدید بین ژنهاي کنترل کننده آنها توصیف شود. صفات همبسته اغلب به وسیله مکانهاي ژنی کمی کنترل می شوند که در نواحی مشابهی بر روي کروموزومها قرار دارند. چنین نتایجی براي وزن دانه در این مطالعه نیز مشاهده شد بصورتیکه از بین مکانها شناسایی شده براي وزن دانه در فاصله RM8115-RM5638، دو مکان ژنی کمی دیگر براي صفات وزن خوشه و تعداد دانه از غلاف ردیابی شد.
جهت اثر مکان ژنی کمی ردیابی شده به سمت افزایش صفات فوق بود. از بین مکانهاي ژنی کمی شناسایی شده براي طول خوشه در فاصله RM4608-RM217، دو مکان ژنی کمی دیگر براي صفات طول خروج خوشه از غلاف و تعداد دانه پر ردیابی شد و همچنین از بین مکانهاي شناسایی شده براي وزن خوشه در فاصله RM7434-RM162، دو مکان ژنی کمی دیگر براي طول خروج خوشه و وزن دانه ردیابی شد. فواصل مذکور کاندید خوبی براي برنامهریزي در پروژههاي اصلاحی خواهد بود.
