بخشی از مقاله
چکیده:
هدف اصلی در این مطالعه شناسایی QTL هاي مرتبط با محتواي نسبی آب و عملکرد در جمعیتی شامل 72 لاین نوترکیبب آفتابگردان تحت دو تیمار متفاوت آبیاري بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بین ژنوتیپ ها براي صفات مورد مطالعه در هر دو تیمار آبی اختلاف معنی دار وجود دارد. 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 صفات استفاده شد. 17 تا QTL 22 براي هر یک از صفات مورد مطالعه شناسایی شد که حدود 7 تا 18 درصد از واریانس فنوتیپی را توجیه کردند.
مهمترین QTL هاي مربوط به محتواي نسبی آب بر روي گروه هاي لینکاژي 1، 5، 9، 10، 12 و 16 ظاهر شدند و بترتیب 4%، 21%، 6%، 28%، 11% و 22% از واریانس فنوتیپی را توجیه کردند. چهار QTL مربوط به محتواي نسبی آب که 21% از QTL هاي ظاهر شده دردوشرایط متفاوت آبیاري را در برگرفته اند با تعدادي از QTL هاي مربوط به عملکرد دانه مانند GYPS.10.4, GYPS.16.1, GYPW.5.2 GYPW.12.1 داراي جایگاه مشترك بودند. QTL هاي ظاهرشده نشان داد که در شرایط متفاوت آبیاري مجموعه ژن هاي متفاوتی بیان شده و محتواي نسبی آب را کنترل می کنند.
کلمات کلیدي: آفتابگردان، تجزیه ژنتیکی، محتواي نسبی آب
مقدمه:
تنش خشکی یکی از مهمترین محدودیت هاي غیر زیستی در کاهش تولید و حاصلخیزي آفتابگردان - Helianthus annuus - L., 2n=34 است که ازطریق کاهش در مقدار آب سلولی گیاه منجر به کاهش در سرعت تقسیم سلولی و انبساط سلولی به دلیل فقدان تورژسانس شده و در نهایت باعث کاهش عملکرد می شود . - 1 - اصلاح براي مقاومت به خشکی بطور بخصوصی مشکل می باشد که ناشی از تغییر در مدت، شدت و زمان وقوع خشکی و پیچیدگی ژنتیکی مقاومت به خشکی و اثرات متقابل بزرگ ژنوتیپ با محیط می باشد. عملکرد و مقاومت به خشکی توسط جایگاه هاي ژنتیکی متفاوت کنترل می شوند و اصلاح یراي این صفات شامل شناسایی و انتقال صفات فیزیولوژیک مسئول مقاومت به درون رقم هاي زراعی پذیرنده با عملکرد بالا می باشد - . - 7
وضعیت آبی گیاه از طریق ارزیابی پارامترهایی از جمله محتواي نسبی آب - RWC - ، پتانسیل تورگر - ψt - و پتانسیل اسمزي - ψs - بطور مشترك محاسبه می شود - . - 4 صفات فنوتیپی که بطور مستقیم با مقاومت به خشکی در ارتباط اند به خوبی تعیین نشده اند هر چند بسیاري از مطالعات نشان داده اند تنظیم اسمزیک با مقاومت به خشکی پیوسته است، عمق ریشه، تولیدات آنتی اکسیدانی و پتانسیل اسمزیک می توانند به عنوان شاخص هایی براي مقاومت به خشکی بکار روند 4 - و - 6. حفظ و مقدار بالاي محتواي نسبی آب گیاه در شرایطی که گیاه در معرض خشکی قرار می گیرد می تواند مانع از بروز اثرات مخرب خشکی در سلول ها و بافت هاي گیاه شود و عملکردرا بالا نگه دارد - . - 4
حفظ تورگر از طریق افزایش غلظت سلول هاي معلق و کاهش پتانسیل آبی مکانیزم مهمی براي حفظ فعالیت فیزیولوژیکی و مقاومت به خشکی در آفتابگردان می باشد. تنوع زیادي در بین ژنوتیپ هاي آفتابگردان براي پتانسیل اسمزیک و پیوستگی اش با حفظ عملکرد تحت شرایط خشکی مشاهده شده است. پیشرفت هاي مولکولی از طریق نقشه یابی صفات کمی - QTL - شناسایی جایگاه هاي ژنتیکی صفات مرتبط با خشکی را تسهیل نموده است 2 - و QTL . - 8 هایی براي صفات مختلف زراعی، فیزیولوژیکی و مقاومت به بیماري ها درآفتابگردان شناسایی شده است 3 - و . - 5 بر حسب اطلاعات ما نقشه یابی QTL هاي صفت هاي مرتبط با وضعیت آبی گیاه و تنظیم اسمزیک که با مقاومت به خشکی داراي پیوستگی هستند درآفتابگردان به خوبی بررسی نشده است.
شناسایی QTL هاي صفات مربوط به مقاومت به خشکی با استفاده از نقشه هاي مولکولی نه تنها به ما امکان تجزیه ژنتکی مقاومت به خشکی را میدهد بلکه باعث تسریع انتقال QTL ها از طریق انتخاب به کمک نشانگر - MAS - می شود . - 9 - هدف اصلی در این مطالعه بررسی وضعیت آبی گیاه از طریق اندازه گیري محتواي نسبی آب برگ و ارتباط آن با عملکرد دانه و شناسایی مارکرهاي پیوسته با این صفت در لاین هاي اینبرد نوترکیب آفتابگردان تحت دو تیمار متفاوت آبیاري می باشد.
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 RHA266 x PAC2 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 و HAG1 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 هر تکرار 9 بلوك و براي هر بلوك 8 لاین در نظر گرفته شد. در طول دوره رشد آبیاري به صورت معمول منطقه صورت گرفت بعداز 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 نشانگر AFLP و 191 نشانگر SSR ساخته شده است استفاده شد. اندازه گیري محتواي نسبی آب برگ به صورتی بود که پس از مرحله گلدهی در هر تیمار آبیاري سه روز قبل از موعد آبیاري در تمام تکرارها از هر ژنوتیپ سه بوته بطور تصادف انتخاب شد و از هر کدام سه نمونه برگی برداشت و پس از اندازه گیري وزن تازه برگ - Fw - ، وزن اشباع برگ - Sw - و وزن خشک برگ - Dw - محتواي نسبی آب برگ - RWC - ازطریق رابطه RWC = - Fw-Dw - / - Sw-D w - x 100 محاسبه شد.
نتایج وبحث:
نتایج تجزیه واریانس اختلاف فنوتیپی معنی دار بین ژنوتیپ هاي مورد مطالعه در هر دو تیمار آبیاري نشان داد. با توجه به تنوع موجود در جمعیت براي محتواي نسبی آب برگ می توان نسبت به استخراج لینه هاي امید بخش از نظر این صفت و انتقال ژن هاي مربوطه جهت بالا بردن عملکرد اقدام کرد. همیستگی بین محتواي نسبی آب با عملکرد در شرایط آبیاري محدود معنی دار بود این همبستگی می تواند ناشی از اثر پیوستگی بین ژن ها و پلیوتروپی ژن باشد. همبستگی محتواي نسبی آب و عملکرد در شرایط آبیاري نرمال معنی دار نبود و این نشان می دهد ژن هاي کنترل کننده این دو صفت مستقل هستند. مقایسه محتواي نسبی آب برگ تحت دو شرایط آبیاري همبستگی نشان نداد و بیانگر آن است این صفت توسط مجموعه ژن هاي متفاوتی در دو محیط کنترل می شود - جدول. - 1
جدول - 2 - مشخصات QTL هاي شناسایی شده براي محتواي نسبی آب برگ و عملکرد دانه در گیاه تحت شرایط متفاوت آبیاري را نشان می دهد. 17 تا QTL 22 براي صفات شناسایی شد که 7 تا 18 درصد از کل واریانس فنوتیپی این صفات را توجیه کردند و دامنه ي LOD براي QTL هاي مشاهده شده 4 تا 11 بود. 21 درصد از QTL هاي ظاهرشده براي دو شرایط متفاوت آبیاري داراي جایگاه مشترك بودند. QTL 17 براي محتواي نسبی آب در دو شرایط آبی مشاهده شد و مطابق با بررسی فنوتیپی انجام گرفته، همیستگی براي محتواي نسبی آب بین دو تیمار آبیاري در سطح مولکولی نیز مشاهده نشد و QTL هم جایگاهی بین آن ها مشاهده نشد. ازمیان QTL هاي مربوط به محتواي نسبی آب QTL 10 مختص شرایط آبیاري نرمال بود که بر روي گروه هاي لینکاژي 5، 10، 12 و 16 قرار گرفته و به ترتیب 22%، 52%، 8% و 17% واریانس فنوتیپی این صفت را توجیه کردند و براي تمامی این QTL ها اثرات افزایشی از والد مادري بود.
QTL هاي گروهاي لینکاژي 10 مختص شرایط آبیاري نرمال بود. QTL 7 براي محتواي نسبی آب در شرایط آبیاري محدود بر روي گروه هاي لینکاژي 1، 5، 9، 12 و 16 مشاهده شد که به ترتیب 10%، 32%، 12%، 15% و%29 واریانس فنوتیپی این صفت راتوجیه کردند. براي نصف این QTL ها اثرات افزایشی از والد مادري و براي نصف دیگر از والد پدري بود. در شرایط آبیاري محدود چهارده QTL براي عملکرد دانه ظاهر شد که بر روي گروه هاي لینکاژي 1، 2، 5، 8، 10، 16 و 17 قرار داشتند و به ترتیب 6، 18، 6، 15، 24، 22 و6 درصد واریانس فنوتیپی راتوجیه کردند. تحت آبیاري نرمال هشت QTL براي عملکرد دانه بر روي گروه هاي لینکاژي 5، 12، 14 و 17 شناسایی شد که به ترتیب 41، 22، 26 و 9 درصد از واریانس فنوتیپی این صفت را توجیه کردند. QTL هم جایگاهی براي عملکرد دانه بین دو تیمار آبیاري مشاهده نشد.
جایگاه مشترك بین عملکرد دانه و محتواي نسبی آب در شرایط آبیاري محدود و آبیاري نرمال به ترتیب مربوط به QTL هاي RWCS.5.1; GYPS.5.2 و RWCW.5.1; GYP.5.5, RWCW.12.1; GYPW.12.1 بود. بسیاري از QTL هاي ظاهرشده در این مطالعه اختصاصی شرایط آبی بودند و می توانند براي انتخاب به کمک نشانگر در محیط هاي مربوط مفید باشند. QTL هاي اختصاصی مربوط به بیان ژن هاي متفاوتی می با شند که شرایط آبی باعث بیان آن ها شده و با مقاومت به خشکی در ارتباط هستند. شناسایی نواحی ژنی که با وضعیت آبی گیاه در شرایط آبیاري نرمال و محدود پیوسته هستند براي پروسه هاي مقاومت به خشکی از طریق انتخاب به کمک نشانگر بسیار مفید خواهد بود.
