بخشی از مقاله
چکیده
به منظور مکان یابی QTL هاي کنترل کننده برخی صفات مرتبط با سنبله در گندم، جمعیتی شامل 179 لاین نوترکیب خالص حاصل از تلاقی دو لاین - Attila/Kauz - × Karchia ایجاد شد. بذور این جمعیت در 10 آزمایش مزرعه اي 5 - آزمایش در مزارع شاهد و 5 آزمایش در مزارع شور - کاشته شده و صفات وزن سنبله - EW - ، تعداد دانه در سنبله - GNE - ، وزن دانه در سنبله - GWE - ، طول سنبله - EL - و روز تا ظهور سنبله - DH - ارزیابی گردید. نقشه ژنتیکی این جمعیت شامل 216 نشانگر شامل 12 نشانگر ریز ماهواره و 204 نشانگر دارت، طراحی شد.
با استفاده از جمعیت و نقشه مذکور، QTL 32 بر روي QTL 8 کلاستر در محیط هاي شاهد، شور و یا هر دو، روي کروموزوم هاي 2A و 6B مکان یابی شد. براي هر یک از صفات وزن سنبله، وزن دانه در سنبله و تعداد دانه در سنبله، دو QTL کلاستر روي کروموزوم هاي مذکور با اثرات افزایشی مثبت از هر دو والد شناسائی گردید. QTL هاي وزن سنبله با QTL هاي وزن دانه در سنبله روي کروموزوم هاي 2A و 6B همبسته بودند که پیشنهاد می شود یک مکان ژنی یا یک QTL کلاستر براي صفات مذکور در محیط هاي کاشت شاهد و تحت تنش شوري روي کروموزوم هاي مذکور وجود دارد.
QTL هاي صفات همبسته طول سنبله و تعداد دانه در سنبله نیز در مکان یکسانی روي کروموزوم 2A - در بازه نشانگري - wpt667287-Xgwm359 قرار داشتند، که می تواند بیان کننده پیوستگی بین QTL ها و یا وجود اثر پلیوتروپی مکان ژنی مذکور باشد.
برخی از QTL ها در 3 یا بیش از 3 محیط و همچنین در میانگین محیط ها دیده شدند؛ که دلالت بر پایدار بودن QTL ها در محیط هاي مختلف اعم از شاهد و شور دارد. نتایج به دست آمده از این تحقیق می تواند در گزینش به کمک نشانگر بکار گرفته شود؛ اما از آنجائیکه مقادیر واریانس فنوتیپی آنها قابل توجه نیستند، این گزینش باید با گزینش فنوتیپی توام گردد.
مقدمه
تجزیه QTL، روش موثري را براي تجزیه صفات کمی پیچیده به اجزاء آن به منظور مطالعه اثرات مرتبط آنها بر صفات خاص فراهم می سازد . - 2 - ابزارهاي مولکولی مورد نیاز براي شناسائی QTL هاي صفات کمی از جمله صفات مورفولوژیک و فیزیووژیک سنبله امروزه براي اغلب محصولات زراعی از قبیل گندم - 9 - با استفاده ازجمعیت هاي لاین نوترکیب خالص و دابل هاپلوئید موجود میباشد 10 -
QTL هاي صفات کمی در اغلب موارد در حدود 2 تا 10 درصد از کل واریانس فنوتیپی را شامل می شوند. بنابراین بیان یک QTL پایدار در محدوده وسیعی از شرایط محیطی زمانیکه هدف از اصلاح، سازگاري بالا و پایداري عملکرد دانه باشد، عامل مهم در برنامه اصلاحی می باشد. مثالهائی از چنین QTL هائی در گندم نان - 12 - گزارش شده است. گزارشاتی مبنی بر معرفی QTL هاي کنترل کننده عملکرد دانه و صفات مرتبط با آن در محیط هاي متنوع بسیار محدود می باشد.
در این زمینه کواري و همکاران - 13 - ، QTL هائی براي عملکرد دانه و اجزاء عملکرد دانه در گندم در شرایط مختلف چون تنش شوري و خشکی و مواد مغذي مکان یابی کرده اند. QTL هائی شناسائی شده عملکرد دانه و صفات مرتبط با آن، بر روي 21 کروموزوم گندم نان مکان یابی شده اند 2 - ،. - 3 براي صفت طول سنبله، کومار و همکاران - 7 - و کومار گوپتا و همکاران QTL - 6 - هائی را بر روي کروموزوم 2A گزارش نموده اند. همچنین یک QTL براي این صفت در هر دو شرایط شاهد و تنش شوري بر روي کروموزوم 2A توسط کواري و همکاران - 13 - گزارش شده است.
در این تحقیق از نقشه لینکاژي جمعیت RIL گندم، بمنظور شناسائی QTL هاي پایدار براي صفات مورفولوژیک و فیزیووژیک سنبله در دامنه وسیعی از محیط هاي کاشت متنوع 10 - محیط کاشت - شاهد و شور - - استفاده شد.
مواد و روش ها
مواد ژنتیکی مورد بررسی در این تحقیق شامل 179 لاین نوترکیب خالص حاصل از تلاقی بین والدین Attila/Kauz - AK - حساس به شوري و Karchia - K - متحمل به شوري می باشد. بذور جمعیت مذکور به همراه والدین به منظور انجام ارزیابی هاي فنوتیپی در قالب طرح آزمایشات در دو تیمار شاهد و تنش شوري - خاك و آب شور - در دو آزمایش مزرعه اي در شهرهاي بیرجند و زابل در دو سال و در شهر یزد در یک سال در قالب طرح لاتیس 14×14 در دو تکرار، در 10 محیط کاشت و مورد ارزیابی قرار گرفتند.
در آزمایش شاهد از آب و خاك زراعی شیرین مناطق با هدایت الکتریکی حدود 2 دسی زیمنس بر متر و در آزمایش تنش شوري از آب با هدایت الکتریکی 11 دسی زیمنس بر متر و خاك بین 11-13 دسی زیمنس بر متر استفاده شد. در زمان برداشت، صفات طول سنبله - سانتی متر - ، تعداد دانه در سنبله، وزن دانه در سنبله - گرم - ، وزن سنبله - گرم - و روز تا ظهور سنبله اندازه گیري گردید. DNA ژنومی، با استفاده از روش DArT استخراج شد. تجزیه ژنتیکی جمعیت مذکور با استفاده از 37 نشانگر چند شکل ریز ماهواره براساس روش رودر و همکاران - 14 - و 1175 نشانگر Company, Australia - DArT - Triticarte انجام شد.
براي ترسیم نقشه لینکاژي در نرم افزار - 8 - Mapmaker/Exp v.3، آستانه LOD براي شناسائی QTL ها 2 و حداقل فاصله پویش 2 و حداکثر 50 سانتی مورگان و تابع کوزامبی - - 5 در نظر گرفته شد. در نهایت نقشه یابی QTL بوسیله برنامه - 1 - QTL Cartographer v. 2.5 و بر اساس نقشه یابی فاصله اي مرکب انجام گرفت. تجزیه QTL براي هر یک از صفات در هر یک از محیطها و نیز براي میانگین کلیه محیطها انجام شد. به منظور پیوستگی بین QTL ها و یا وجود اثر پلیوتروپی، QTL هاي صفات مختلف با یکدیگر مقایسه گردیدند.
نتایج و بحث
نقشه حاصله 18 گروه لینکاژي را تشکیل داد که 13 کروموزوم گندم شامل 1A, 2A, 3A, 6A, 7A, 1B, 2B, 3B, 5B, 6B, 7B, 5D, 7D را پوشش داد. در نهایت نقشه اي شامل 216 نشانگر به طول ژنومی 621 سانتی مورگان بدست آمد که براي تجزیه QTL مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از جمعیت و نقشه مذکور، QTL 32 بر روي QTL 8 کلاستر در محیط هاي شاهد، شور و یا هر دو، بر روي کروموزوم هاي 2A و 6B شناسائی شد. کلاسترهاي مذکور حداقل در دو محیط متفاوت - شاهد، تحت تنش شوري و یا در هر دو - تکرار شدند. از QTL 8 کلاستر موجود آلل هاي افزاینده در QTL 2 کلاستر از والد حساس و در QTL 4 کلاستر از والد متحمل و در QTL 2 کلاستر باقیمانده از هر دو والد به ارث می رسد - جدول . - 1 بر روي کروموزوم 2A در مجموع QTL 19 درون 5 کلاستر براي کلیه صفات مورد بررسی طبقه بندي شدند
در بازه نشانگري wpt3611-wpt4533، QTL هاي صفات وزن سنبله و وزن دانه در سنبله و در بازه نشانگري wpt667287-Xgwm359 ، QTL هاي صفات تعداد دانه در سنبله و طول سنبله مکان یابی شدند، ولی در بازه نشانگري wpt665757-wpt666719، فقط QTL هاي صفت روز تا ظهور سنبله مشاهده گردید. QTL هاي وزن سنبله بر روي کروموزوم 2A، فقط در محیط هاي شور و QTL هاي صفات طول سنبله و تعداد دانه در سنبله فقط در محیط هاي شاهد مکان یابی شدند، در حالیکه QTL هاي صفات وزن دانه در سنبله و روز تا ظهور سنبله در محیط هاي شور و شاهد مکان یابی شدند. بر روي-Diversity arrays technology - DArT - ١ کروموزوم 6B، QTL 13 درون 3 کلاستر براي صفات وزن سنبله، وزن دانه در سنبله و تعداد دانه در سنبله شناسائی گردید.
بر روي کروموزوم 6B، در بازه نشانگري wpt5037-wpt1730، QTL هاي صفات وزن سنبله و وزن دانه در سنبله و در بازه نشانگري wpt729979-wpt664174 ، QTL هاي صفت تعداد دانه در سنبله مکان یابی شد. QTL هاي وزن سنبله بر روي کروموزوم 6B، در 3 محیط کاشت شاهد و 1 محیط شور و دو میانگین محیطی، با اثرات افزایشی از هر دو والد تکرار شدند. براي صفت وزن دانه در سنبله، QTL ها فقط در 3 محیط شاهد و براي صفت تعداد دانه در سنبله QTL ها فقط در 2 محیط شور شناسائی شدند، در حالیکه اثرات افزایشی را از والد متحمل دریافت نمودند
بسیاري از QTL ها ممکن است در یک بازه نشانگري مکان یابی شده باشند. چنین QTL هائی در صفات همبسته مورد توجه قرار دارد . - 11 - در این راستا به منظور تعیین پیوستگی بین QTL ها و یا وجود اثر پلیوتروپی، QTL هاي صفات مختلف با یکدیگر مقایسه گردیدند. QTL کلاسترهاي صفات همبسته وزن سنبله و وزن دانه در سنبله روي کروموزوم 2A و 6B وجود داشت.
این QTL ها آلل هاي افزایش دهنده وزن سنبله و وزن دانه در سنبله را از هر دو والد دریافت نمودند. QTL کلاسترهاي وزن سنبله و وزن دانه در سنبله بر روي کروموزوم 6B داراي اثر افزایشی منفی بوده و در محیط هاي کاشت تقریبا یکسان تکرار شدند. صفات طول سنبله و تعداد دانه در سنبله داراي همبستگی بالائی با هم بوده و QTL هاي آنها در دو بازه نشانگري به ترتیب بر روي کروموزوم - wpt667287-Xgwm359 - 2A یکسان بود.
مقایسه QTL هاي حاصل از این تحقیق با نتایج تحقیق سایر محققان مشکل و غیر ممکن می باشد، به دلیل اینکه نقشه هاي مختلف و نشانگرهاي متفاوتی در این مطالعات استفاده شده و غالبا QTL هاي مربوطه در شرایط بهینه رشد معرفی شده اند. نتایج به دست آمده از این تحقیق می تواند در گزینش به کمک نشانگر بکار گرفته شود؛ اما از آنجائیکه مقادیر واریانس فنوتیپی آنها قابل توجه نیستند، این گزینش باید با گزینش فنوتیپی توام گردد.
جدول1 نقشه یابی فاصله اي مرکب صفات مرتبط با سنبله در جمعیت RIL گندم حاصل از تلاقی - Attila/Kauz - × Karchia
