بخشی از مقاله
چکیده
به منظور مکانیابی نواحی ژنومی کنترل کننده صفات کمی - QTLS - مرتبط با تحمل به شوري در دانه جو و ارزیابی شاخصهاي مربوطه، آزمایشی در سال 1394 با استفاده از 72 لاین دابل هاپلوئید به همراه والدین آنها - Steptoe, Morex - در قالب طرح بلوك کامل تصادفی با دو تکرار در سه سطح شوري - صفر - شاهد - ، 100 و 200 میلی مولار - Nacl اجرا گردید. در این مطالعه صفات درصد جوانهزنی نهایی، شاخص میزان جوانهزنی و میانگین سرعت جوانهزنی اندارهگیري شد. تجزیه QTL به روش مکانیابی فاصلهاي مرکب - CIM - برا اساس میانگین در هر سه محیط نشان داد که در مجموع 27 عدد QTL با LOD≥2/5 براي صفات مختلف شناسایی و واریانس فنوتیپی کل توجیه شده بوسیله این QTLها از 29/97 تا 75/58 درصد متغیر بود که کمترین آن براي صفت شاخص میزان جوانهزنی در شرایط تنش 200 میلی مولار Nacl و بیشترین آن مربوط به صفت سرعت جوانهزنی در تنش 100 میلی مولار بود. بیشترین LOD=7/81 براي شاخص درصد جوانهزنی نهایی روي کروموزوم 7H در شرایط تنش 100 میلی مولار Nacl بدست آمد. در نهایت می توان از QTLهاي شناسایی شده و نشانگرهاي جفت شده با آنها در روش گزینش به کمک نشانگر - MAS - براي بهبود صفات جوانهزنی در شرایط شوري بهره برد.
مقدمه
گیاه جو - Hordeum vulgare L. - از نظر میزان تولید پنجمین غله در دنیا است ولی از نظر اهمیت، پس از گندم، ذرت و برنج چهارمین غله مهم دنیا به شمار میرود، اما از نظر کشت و کار در شرایط متنوع آب و هوایی، مقام اول را دارا است . - 2 - پتانسیل جوانهزنی یک صفت کمی و احتمالاً کنترل پلی ژنیک داشته باشد که آن نیز توسط عوامل خارجی تحت تأثیر قرار میگیرد . - 9 - تجزیه QTL پلی است که رابطه بین تنوع پیوسته فنوتیپی - قابل اندازهگیري - و مکانیزمهاي توارثی حاصل از تنوع ژنتیکی مکانهاي ژنی منفرد را برقرار میسازد . - 3 - بررسیهاي انجام شده در ارتباط با شناسایی QTLهاي مرتبط با جوانهزنی گندم در شرایط معمولی و تنش خشکی نشاندهنده تظاهر مثبت QTLهاي شاخص میزان جوانهزنی و سرعت جوانهزنی مربوط به کمیت و کیفیت جوانهزنی در هر دو شرایط میباشد . - 6 - خلیلی و محمدي در کل یازده QTL را براي صفات مورد مطالعه شناسایی کردند که واریانس فنوتیپی کل تبیینشده بوسیله این QTLها از 11/82 تا 21/42 درصد متغیر بود - بیشترین
مقدار LOD براي QTL کنترل کننده سرعت جوانهزنیش6/65 طشLOD روي کروموزوم - Sg-Normal 4B - 4B بهدست آمد و بیان کردند که از QTLهاي پایدار و خوشهاي شناسایی شده میتوان در برنامه گزینش به کمک نشانگر - MAS - ، استفاده نمود. هدف از این پژوهش استفاده از نشانگرها براي شناسایی QTLهاي صفات مرتبط با کمیت و کیفیت جوانهزنی در شرایط تنش
شوري میباشد.
مواد و روشها
این پژوهش در سال 1394 در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی با دو تکرار در آزمایشگاه دانشگاه مهاباد با استفاده از بذور 72 لاین جو هاپلوئید مضاعف به همراه والدین آنها - استپتو و مورکس - انجام گردید. نقشه ژنتیکی جو جامعه حاصل از تلاقی استپتو × مورکس توسط پروژه نقشهیابی ژنوم جو آمریکاي شمالی تهیه گردیده است. این نقشه نسبتاً اشباع، مرکب از 327 نشانگر RFLP با طول 1226/3 و متوسط فاصله 3/75 سانتیمورگان بین دو نشانگر مجاور بوده و با تابع مکانیابی کوزامبی1 تهیه شده است. این نقشه از سایت http://barleygenomics.Wsu.edu/ بازیابی و براي مکانیابی صفات مربوطه استفاده شد. براي ایجاد تنش شوري از نمک کلرید سدیم با سطوح شوري به شرح زیر استفاده گردید: S0 -1 بدون شوري - تیمار شاهد - . S1 -2 با شوري 100 میلی مولار S2 -3 .Nacl با شوري 200 میلی مولار .Nacl براي محاسبه درصد جوانهزنی ابتدا بذور سالم از هر لاین به طور تصادفی جدا و ضدعفونی شدند. آنگاه بذور به پتريدیشهاي از قبل استریل شدهاي که در کف آنها یک عدد کاغذ صافی واتمن قرار گرفته بود، منتقل گردیدند. پتريدیشها در طول اجراي آزمایش در داخل ژرمیناتور و در دماي 19- 22 درجه سانتیگراد، رطوبت 70-80 درصد و تاریکی مطلق نگهداري شدند. شمارش بذور جوانهزده از روزهاي دوم تا هفتم صورت گرفت. براساس دادههاي به دست آمده از این شمارشها، میانگین سرعت جوانهزنی، درصد جوانهزنی نهایی و شاخص میزان جوانهزنی بر اساس روشهاي 1 - و - 4 اندازهگیري شدند و محاسبه آنها از روابط ذیل برآورد گردید.
- 1 - میانگین سرعت جوانهزنی MSG=
- 2 - درصد جوانهزنی نهایی FGP=
- 3 - شاخص میزان جوانهزنی RGI=
:N تعداد بذر جوانهزده و :T تعداد کل روزها
:Gi درصد جوانه زنی در روز درصد جوانه زنی در روز i ام. Ng و: Nt به ترتیب تعداد کل بذرهاي جوانه زده و تعداد کل بذرهاي مورد ارزیابی. تجزیه QTL با نرم افزار تجزیه WinQTL cartographer نسخه - 8 - 2/5-11 و دیگر محاسبات آماري با استفاده از نرمافزار SAS9.2 انجام گرفت.
نتایج و بحث
تجزیه واریانس صفات تحت مطالعه پس از بررسی و تأیید برقراري مفروضات، نشان داد که ژنوتیپهاي مورد بررسی از نظر کلیه صفات مورد نظر با یکدیگر در سطح احتمال 1 درصد اختلاف معنادار داشتند - جدول . - 1 که این اختلاف آماري معنیدار بین ژنوتیپها احتمالا بیانگر وجود تنوع ژنتیکی بالا بین مواد گیاهی مورد ارزیابی و احتمالاً مکانیسمهاي متفاوت بین آنها در واکنش به تنش شوري است که میتوانند در انتخاب ژنوتیپ مناسب و تولید جمعیتهاي در حال تفرق جهت مکانیابی ژنی مورد استفاده قرار گیرند. بر اساس نتایج حاصل دو QTL پایدار براي سرعت جوانهزنی QSG3H - و - QSG4H در هر سه محیط آزمایشی بیان شدند که نشاندهندة پایداري این QTLها میباشد. همچنین جعفري و همکاران - 5 - در تحقیق خود دو QTL بزرگ اثر بر روي کروموزومهاي 3H و 4H در رابطه با فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط تنش شوري مکانیابی کردند. QSG4H در شرایط تنش 200 میلی مولار Nacl با LOD=5/91 با اثر آللی مثبت نقش اساسی را در تظاهر این صفت داشت. در دو شرایط تنش شوري 100 و 200 میلی مولار Nacl، QTL بزرگ اثر و پایدار QSG4H در موقعیت 95/5 سانتیمورگان در بین نشانگرهاي ABG472-ABG319A روي کروموزوم 4H مکانیابی شد. QTL، QSG2H در شرایط نرمال و 200 میلی مولار Nacl تظاهر پیدا کرد که نشاندهندة غیر حساس بودن این QTL به شرایط مختلف محیطی میباشد. QTLهاي QSG2Ha و QSG2Hb فقط در شرایط تنش 100 میلی مولار Nacl بیان شدند که این نتیجه مؤید نمک دوست بودن این QTLها در حد متوسط میباشد. QTLهاي شاخص میزان جوانهزنی - QGR1H - به ترتیب در شرایط نرمال و تنش 200 میلی مولار Nacl روي کروموزوم 1H، در موقعیتهاي 140/9 و 141/1 سانتیمورگان و هر دو در مجاورت نشانگر Cab2 هممکان بودند. این دو تا
QTL در شرایط مختلف محیطی ارتباط نزدیکی با هم دارند و میتوان این صفت را در کمیت و کیفیت جوانهزنی تأثیر گذار بهشمار آورد. براي صفت درصد جوانهزنی نهایی یک QTL پایدار - QFGP5H - که در هر سه شرایط محیطی از پایداري خوبی برخوردار بود شناسایی شد. مانو و تاکدا QTL - 7 - هایی در پاسخ به تنش اسد آبسیریک اسید مربوط به جوانهزنی در پژوهش خود بر روي کروموزوم 5H پیدا کردند. - QFGP7H - QTL در محیط نرمال و تنش شوري 100 میلی مولار Nacl تظاهر پیدا کرد. پژوهش حاضر نشان داد که بین دابل هاپلوئیدهاي مورد مطالعه و والدین آنها تنوع بسیار مطلوب از نظر صفات مرتبط با جوانهزنی جو وجود دارد که از این تنوع میتوان براي اهداف مختلف به نژادي استفاده کرد. ارزیابی صفات در مرحله گیاهچه، سرعت بیشتر نسبت به ارزیابی فنوتیپی ، امکان همزمان صفات متعدد با یک نمونه DNA، شناسایی ژنهاي فرعی در حضور ژنهاي اصلی و تشخیص ژنهاي مطلوب و نامطلوب، از مزایاي گزینش به کمک نشانگرهاست. بنابراین در صورت تایید نتایج فوق در آزمایشات تکمیلی در سالها، مکانها، محیطها و زمینههاي ژنتیکی متفاوت احتمالاً از آنها میتوان در
