بخشی از مقاله
چکیده:
مطالعه ي حاضر در مزرعه پژوهشی دانشگاه ارومیه با هدف شناسایی QTL هاي مرتبط با عملکرد دانه و صفات آگرومورفولوژیکی مانند ارتفاع گیاه، قطرساقه، قطرطبق، مقدار ماده خشک و وزن صددانه تحت دو تیمار آبیاري معمولی و آبیاري محدود در جمعیتی شامل 72 لاین اینبرد نوترکیب که از تلاقی pac2 x RHA266 بدست آمده اند، انجام گرفت. نتایج تجزیه واریانس طرح لاتیس مستطیل براي تمام صفات مورد مطالعه در هر دو تیمار آبی بجز ارتفاع گیاه در شرایط آبیاري نرمال اختلاف معنی دار نشان داد. یک نقشه لینکاژي با 304 نشانگر AFLP و 191 نشانگر SSR با درجه اشباع یک مارکر در 3/8 سانتی مورگان براي شناسایی QTL هاي مربوط به این تحقیق استفاده شد. 5 تا QTL 15 براي هر یک از صفات شناسایی شد که حدود 7 تا 50 درصد از واریانس فنوتیپی را توجیه کردند. مهمترین QTL هاي مربوط به عملکرد دانه بر روي گروه هاي لینکاژي 5، 12، 14، 2 و 16 ظاهر شدند و بترتیب 34، 25، 20،29 و25 درصد از واریانس فنوتیپی - R2 - را توجیه کردند.
QTL هاي گروهاي لینکاژي 2 و 16 مختص شرایط آبیاري محدود بود. بیشترQTL هاي ظاهر شده مربوط به عملکرد تحت تیمار آبیاري محدود و QTL هاي ظاهرشده براي تعدادي از صفات آگرومورفولوژیک هم جایگاه بودند. 50 درصد از QTL هاي ظاهرشده براي صفات مورد مطالعه تحت دو تیمار آبیاري حداقل در یک QTL داراي جایگاه مشترك بودند. نشانگرهاي E41M62 , E35M48 و E41M56 با QTL هاي مشترك صفات وزن صد دانه و مقدار ماده خشک تحت دو شرایط آبیاري پیوستگی داشتند. شناسایی QTL هاي موثر و نشانگرهاي نزدیک آن در چند صفت و انتقال آن به درون یک زمینه ي ژنتیکی مناسب می تواند باعث افزایش کارایی انتخاب به کمک نشانگر و پیشبرد برنامه هاي اصلاحی شود.
کلمات کلیدي: آفتابگردان، تجزیه ژنتیکی، صفات مرتبط با عملکرد
مقدمه:
آفتابگردان - Helianthus annuus L., 2n=34 - به عنوان یکی از مهمترین منابع روغن نباتی در جهان زراعت می شود. تنش آبی به عنوان یک فاکتور محیطی از طریق کاهش فتوسنتز گیاهی اثرات مهمی در کاهش عملکرد و ایجاد خسارت در محصولات زراعی دارد . - 1 - اجزاء عملکرد مانند دیگر صفات کمی توسط چندین جایگاه ژنی با اثرات افزایشی و غیرافزایشی کنترل می شوند. با همکاري فیزیولوژیست ها و اصلاحگران یک راهکار براي انتخاب غیر مستقیم عملکرد از طریق بررسی صفات مورفولوژیکی که بطور ژنتیکی با عملکرد همبستگی دارند پیشنهاد شد - . - 5 صفات مورفولوژیکی که مستقیما با عملکرد وابستگی دارند بطور کامل مشخص نشده اند. در آفتابگردان صفات فیزیولوژیکی مسئول مقاومت به خشکی با پتانسیل عملکرد همبستگی ندارند و این یافته اشاره دارد بر اینکه هر دوي این صفات می توانند در ارقام اصلاح شده ترکیب یابند . - 3 -
در چند سال اخیر مطالعاتی در رابطه با مقاومت به خشکی در آفتابگردان در سطح مورفولوژیکی و مولکولی گزارش شده است و بسیاري از این مطالعات مسئول یافتن اختلافات ژنتیکی در صفات زراعی و یافتن QTL هاي کنترل کننده ي اجزاي عملکرد و صفات مورفولوژیکی شناخته شده در جمعیت هاي F2/F3 یا RIL هاي آفتابگردان بوده اند . - 7 - در مطالعه ي حاضر هدف شناسایی QTL هاي صفات مرتبط با عملکرد در یک جمعیت RIL تحت شرایط آبیاري معمولی وآبیاري محدود توسط نقشه پیوستگی که اخیرأ با مارکرهاي SSR و AFLP تهیه شده است، بود . - 6 - مقایسه QTL هاي کنترل کننده ي این صفات که به اصلاح گران در پیشبرد برنامه گزینش به کمک نشانگر در طول برنامه هاي اصلاحی کمک نماید از اهداف دیگر تحقیق بود.
مواد و روش ها:
جمعیت گیاهی مورد تحقیق شامل 72 لینه ي نوترکیب - RIL - می باشد که از توسعه ي F2 ناشی از تلاقی دو لاین آفتابگردان بدست آمده اند. RHA266 به عنوان والد پدري از تلاقی یک رقم آفتابگردان وحشی و Peredovik توسط USDA تهیه شده است و PAC2 به عنوان والد مادري از تلاقی H. petiolaris وHAG1 توسط INRA-France حاصل شده است. این تحقیق در بهار و تابستان 88 در مزرعه ي پژوهشی دانشگاه ارومیه در قالب طرح لاتیس مستطیل در چهار تکرار بررسی شد. در هرتکرار 9 بلوك و براي هر بلوك 8 لاین در نظر گرفته شد. در طول دوره رشد آبیاري به صورت معمول منطقه صورت گرفت بعد از مرحله هشت برگی آبیاري بر اساس دو تیمار آبی 90 میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر - آبیاري معمولی - و 180 میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر - تنش خشکی - صورت گرفت.براي شناسایی QTL هاي صفات مرتبط با عملکرد تحت تیمارهاي متفاوت آبی از یک نقشه ي پیوستگی که با 304 نشانگرAFLP و191 نشانگرSSR ساخته شده است استفاده شد. صفات مورد مطالعه دراین تحقیق عبارتند از: ارتفاع ساقه، قطرساقه، قطرطبق، وزن صددانه، مقدار ماده خشک و عملکرد دانه.
نتایج و بحث:
نتایج تجزیه واریانس اختلاف معنی دار براي تمام صفات مورد بررسی بجز ارتفاع گیاه در شرایط آبیاري نرمال را نشان داد و بیانگر آن است که تنوع لازم براي تجزیه QTL در جمعیت وجود دارد. همبستگی بین عملکرد دانه و صفات مرتبط با آن و همبستگی بین دو تیمار آبیاري براي هر یک از صفات در جدول - 1 - خلاصه شده است. عملکرد دانه داراي همبستگی مثبت و بالائی با قطرطبق، قطرساقه، مقدار ماده خشک و وزن صددانه در هردو تیمار آبیاري بود. ارتفاع گیاه در هر دو تیمار آبیاري با عملکرد همبستگی معنی دار نشان نداد.
مشخصات QTL هاي شناسایی شده براي صفات مرتبط با عملکرد تحت دو تیمار آبیاري در جدول هاي 2 - و - 3 نشان داده شده است. 5 تا QTL 15 براي صفات مورد مطالعه شناسایی شد که حدود7 تا 50 درصد واریانس فنوتیپی - R2 - را توجیه کردند و آلل هاي مثبت هر دو والد براي این QTL ها حضور داشتند. QTL هاي هم جایگاه براي صفات مختلف تحت هر دو شرایط آبیاري بر روي چند گروه لینکاژي مشاهده شد و مهمترین آن ها بر روي گروه لینکاژي 10 قرارداشت. QTL هاي مشترك 50 درصد از QTL هاي ظاهر شده را شامل شد که تمامی صفات مورد مطالعه به غیر از ارتفاع گیاه در آبیاري محدود و عملکرد دانه در آبیاري نرمال را در برگرفتند.
براي اغلب QTL ها ي مشترك آلل افزایشی از والد مادري بود و تنها در 7 درصد این QTL ها از والد پدري بود. 13/75 درصد QTL هاي هم جایگاه بین دو تیمار آبیاري مشترك بودند. تحت آبیاري نرمال هفت QTL براي عملکرد دانه بر روي گروه هاي لینکاژي 5، 12، 14 و17 شناسایی شد که به ترتیب 34، 25، 29 و 12درصد از واریانس فنوتیپی این صفت را توجیه کردند. در شرایط آبیاري نرمال QTL هاي مربوط به عملکرد دانه مستقل از QTL هاي مشاهده شده براي دیگر صفات مورد مطالعه بود. در شرایط آبیاري محدود دوازده QTL براي عملکرد دانه ظاهر شد که بر روي گروه هاي لینکاژي 2، 5، 8 ، 16،10 و17 قرار داشتند و به ترتیب 20، 7، 17، 14، 25 و7 درصد واریانس فنوتیپی راتوجیه کردند.
در شرایط آبیاري محدود اغلب QTL هاي مربوط به عملکرد دانه با QTL هاي برخی صفات آگرومورفولوژیک مانند BIO.1.2, BIO.2.2, BIO.17.1, HuSS.2.1, HuSS.2.2, HuSS.5.1, HuSW.5.1 HuSS.10.4, HuSS.10.9 وHDS.2.1 داراي هم جایگاهی بودند. مهمترین QTL هاي مشترك بر روي گروه لینکاژي 2 و 10 قرار داشتند و بر روي گروه هاي لینکاژي 8 و QTL 16 مشترکی ظاهر نشد. نشانگرهاي E41M62 و E35M48 بر روي گروه لینکاژي 10 با QTL هاي مقدار ماده خشک و وزن صددانه در هر دو شرایط آبیاري و قطرساقه در شرایط آبیاري محدود پیوستگی نشان دادند. نشانگر E41M56 بر روي گروه لینکاژي 5 با QTL هاي مقدار ماده خشک و وزن صددانه در هر دو شرایط آبیاري و عملکرد دانه در شرایط آبیاري محدود پیوستگی نشان داد.
در نهایت نتیجه گیري می شود که در شرایط آبیاري محدود صفات آگرومورفولوژیک میتوانند براي اصلاح عملکرد مهم باشند هر چند که بعضی از آن ها مانند ارتفاع گیاه تاثیر مهمی ندارد. عملکرد آفتابگردان مانند سایر محصولات به ترکیب صفات زیادي که داراي توارث پلی ژنیک هستند، بستگی دارد. شناسایی QTL هاي موثر و نشانگرهاي نزدیک آن در چند صفت و انتقال آن به درون یک زمینه ي ژنتیکی مناسب باعث افزایش کارایی انتخاب به کمک نشانگر و پیشبرد برنامه هاي اصلاحی می شود.
