بخشی از مقاله
چکیده
به منظور مکان یابی QTL هاي مرتبط با تحمل به تنش شوري، 179 لاین نوترکیب خالص گندم حاصل از تلاقی دو لاین - Attila/Kauz - × Karchia ، در گلخانه در قالب طرح آزمایشات بلوك کامل تصادفی در دو تکرار و دو سطح شوري - صفر و 150 میلی مولار - NaCl به صورت فاکتوریل مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات وزن تر اندام هوائی، وزن تر ریشه، وزن تر کل بوته، وزن خشک اندام هوائی، وزن خشک ریشه، وزن خشک کل بوته در مرحله گیاهچه اي مورد ارزیابی قرار گرفتند. نقشه ژنتیکی این جمعیت شامل 216 نشانگر 12 - نشانگر ریز ماهواره و 204 نشانگر دارت - روي 13 کروموزوم گندم طراحی شد.
براي مکان یابی QTL هاي مذکور، اطلاعات مربوط به صفات مورد ارزیابی با استفاده از نسبت As - As/Ac مقادیر صفت در تیمار شوري و Ac مقادیر صفت در تیمار شاهد - به شاخص هائی تبدیل شدند. با استفاده از جمعیت و نقشه مذکور، QTL 15 مرتبط با تحمل به تنش شوري بر روي 10 کروموزوم گندم مکان یابی شد . آلل هاي هر دو والد در بروز صفات مورد بررسی دخالت داشتند.
QTL هاي مرتبط با تحمل به شوري وزن تر اندام هوائی و وزن خشک اندام هوائی بر روي کروموزوم 2A، در مکان - بازه نشانگري - wpt666719-wpt667287 یکسانی قرار داشتند . QTL هاي تحمل به تنش شوري روي کروموزوم هاي 3A و 7A براي شاخص هاي همبسته وزن خشک اندام هوائی و وزن خشک بوته و QTL هاي تحمل به تنش شوري شاخص هاي همبسته وزن تر اندام هوائی و وزن تر بوته روي کروموزوم هاي 2B در یک بازه نشانگري قرار داشتند که می تواند دلالت بر اثر پلیوتروپیک مکان ژنی مورد نظر و یا پیوستگی QTL هاي مذکور داشته باشد.
مقدمه
بررسی واکنش گیاهان در مواجهه با تنش شوري در مراحل مختلف رشدي، با توجه به محدودیت تولید و رشد گیاهان در محیطهاي شور، مهم می باشد . - 13 - انتخاب براي تحمل به شوري در مزارع شور به دلیل تغییرات ذاتی میزان شوري و اثرات متقابل با سایر فاکتورهاي محیطی - 2 - ، مشکل ساز می باشد. به همین دلیل می توان از روش هاي انتخاب در محیط هاي هیدروپونیک در گلخانه استفاده نمود . - 10 - شناسائی اجزاء صفات فیزیولوژیک تحمل به تنش شوري، که با تحمل به تنش شوري در عملکرد همبسته هستند، سرعت برنامه هاي اصلاحی را افزایش خواهد داد.
این صفات فیزیولوژیک اغلب توسط چندین ژن کنترل می شوند و تغییرات پیوسته اي را در جمعیت هاي تفرق یافته نشان می دهند. در دو دهه اخیر با گسترش نشانگرهاي مولکولی امکان تجزیه ژنتیکی صفات کمی و پیچیده فراهم شده است، در همین راستا QTL هاي مرتبط با تحمل به تنش شوري در محصولات متنوعی از قبیل، جو - 14 - و برنج - 4 - شناسائی شده است.
در مطالعات گذشته ژنهاي مرتبط با تحمل به تنش شوري در گندم، توسط محققان گزارش شده است . - 8 - از مهم ترین شاخص هاي تحمل به تنش شوري، نسبت بیومس گیاهان مورد بررسی در تیمار تنش شوري به تیمار شاهد در مرحله گیاهچه اي - - 7 می باشد. دراین تحقیق نیز با ارزیابی جمعیت لاین هاي نوترکیب خالص گندم در مرحله گیاهچه اي، از شاخص هاي مذکور براي شناسائی و مکان یابی QTL هاي مرتبط با تحمل به تنش شوري استفاده شد.
مواد و روشها
179 لاین نوترکیب خالص گندم حاصل از تلاقی والدین Attila/Kauz حساس به تنش شوري و Karchia مقاوم به تنش شوري، در یک آزمایش گلخانه اي لاین هاي نوترکیب خالص مذکور در قالب طرح بلوك کامل تصادفی با دو سطح شوري - صفر و 150 میلی مولار - به صورت فاکتوریل در 2 تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند.30 بذر ضد عفونی شده از هر لاین در ظروف پتري حاوي دو کاغذ واتمن و 5 میلی لیتر آب مقطر، جوانه دار شده و گیاهچه هاي یکسان از نظر رشدي پس از 4 روز انتخاب و به گلخانه جهت اجراي آزمایش با استفاده از روش گریگوري و سن ادهیرا - 3 - انتقال داده شدند.
ظروف به مدت 2 روز حاوي آب مقطر بود و پس از این مدت آب مقطر با محیط کشت هوگلند جایگزین شد. چهار روز بعد از استقرار کامل گیاهچه ها و گسترش کامل ریشه چه درون محلول هوگلند، تیمار شوري 150 میلی مولار کلرید سدیم در دو مرحله اعمال گردید. محلول ظروف هر هفته تعویض و PH آن در محدوده 5-5/5 روزانه تنظیم شد.
25 روز پس از اعمال تیمار شوري، براي ارزیابی فنوتیپی، ریشه و اندام هاي هوائی هر نمونه از هم جدا شده و با آب مقطر شسته شدند و وزن تر اندام هوائی و ریشه با ترازوي دقیق اندازه گیري شد. پس از آن نمونه ها بطور مجزا در آون به مدت 48 ساعت در دماي 75 درجه سانتی گراد خشک شده و صفات وزن خشک ریشه و اندام هوائی و خشک کل گیاه اندازه گیري شد.
براي انجام ارزیابی ژنتیکی، DNA ژنومی با استفاده از روش - www. Triticarte.com.au - DArT استخراج شد. تجزیه ژنتیکی جمعیت مذکور با استفاده از 37 نشانگر چند شکل ریز ماهواره براساس روش رودر و همکاران - 12 - و 1175 نشانگر - Triticarte Company, Australia - DArT انجام شد. براي ترسیم نقشه لینکاژي در نرم افزار - 6 - 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.
به منظور مکان یابی QTL هاي مرتبط با تحمل به تنش شوري، اطلاعات مربوط به کلیه صفات مورد بررسی با استفاده از نسبت As/Ac به شاخص هائی تبدیل شدند - 9 - ؛ که As مقادیر صفت مورد بررسی در تیمار شوري و Ac مقادیر صفت مورد بررسی در تیمار شاهد می باشد. به منظور پیوستگی بین QTL ها و یا وجود اثر پلیوتروپی، QTL هاي شناسائی شده با یکدیگر مقایسه گردیدند.
نتایج و بحث
نقشه ژنتیکی جمعیت مورد مطالعه شامل 18 گروه لینکاژي بود، که 13 کروموزوم گندم را پوشش داد. نقشه جمعیت شامل 216 نشانگر به طول ژنومی 621 سانتی مورگان، براي تجزیه QTL مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از روش نقشه یابی فاصله اي مرکب براي شاخص هاي وزن تر اندام هوائی - SFWSI - ، ریشه - RFWSI - و کل بوته - PFWSI - در مرحله گیاهچه اي در مجموع QTL 6 مرتبط با تحمل به تنش شوري - به ترتیب 3، 1 و - 2 مکان یابی شد - جدول 1، شکل . - 1 سه QTL مرتبط با تحمل به تنش شوري براي وزن تر اندام هوائی بر روي کروموزوم هاي 2A - در بازه نشانگري wpt666719- - wpt667287، 2B - در بازه نشانگري - wpt7200-wpt664520 و 7D - در بازه نشانگري - wpt9678-Xgwm44 شناسائی شد، که در مجموع 19/7 درصد از واریانس فنوتیپی این صفت را توجیه نمودند.
براي وزن تر ریشه فقط یک QTL بر روي کروموزوم 5D - در بازه نشانگري - wpt5505-Xgwm639 شناسائی شد. دو QTL مرتبط با تحمل به تنش شوري بر روي کروموزوم هاي 2B - در بازه نشانگري - wpt7200-wpt664520 و 6B - در بازه نشانگري - wpt5037-wpt1730 براي وزن تر کل بوته مکان یابی شد. این دو QTL در مجموع 10/3 درصد از واریانس فنوتیپی این شاخص را توجیه نمودند. آلل افزایشی QTL هاي وزن تر مربوط به Attila/Kauz بود. براي شاخص وزن خشک اندام هوائی - SDWSI - ، سه QTL بر روي کروموزوم هاي ژنوم 2A - A، 3Aو - 7A با توجیه 21/3 درصد از کل واریانس فنوتیپی، مکان یابی شد.
چهار QTL مرتبط با تحمل به تنش شوري براي وزن خشک ریشه - RDWSI - بر روي کروموزوم هاي 6A ،3B و 7B با اثرات افزایشی مثبت از والدAttila/Kauz شناسائی شد. 27/2 درصد از کل واریانس فنوتیپی این شاخص توسط این QTL ها توجیه می گردد. ژنوم A داراي دو QTL مرتبط با تحمل به تنش شوري با اثرات افزایشی از هر دو والد، براي شاخص وزن خشک کل بوته - PDWSI - بود. این QTL ها بر روي کروموزوم هاي 3A - در بازه نشانگري - wpt2866-wpt7860 و 7A - در بازه نشانگري - wpt0008-Xgwm130 قرار داشته و در مجموع 11/7 درصد از واریانس این شاخص را توجیه نمودند - جدول 1، شکل QTL . - 1 هاي مرتبط با تحمل به تنش شوري در مرحله گیاهچه اي در طول ژنوم پراکنده بودند.
در تحقیقی مشابه نیز، براي وزن تر اندام هوائی بر روي کروموزوم هاي 2A و 2B ، QTL هاي مرتبط با تحمل به تنش شوري را شناسائی شد - . - 9 بر روي کروموزوم 5D یک QTL مرتبط با تحمل به تنش شوري براي وزن تر ریشه در مجاورت نشانگر wpt5505 شناسائی شد. کواري و همکاران - 11 - نیز با بررسی بر روي جمعیتی از گندم در طیف وسیعی از محیط ها از جمله محیط هاي شور، اظهار داشتند که بر روي کروموزوم 5D و 5B مناطق همولوگی وجود دارد، که عملکرد گندم را در تنش شوري تحت تاثیر قرار می دهند. به منظور پیوستگی بین QTL ها و یا وجود اثر پلیوتروپی، QTL هاي شاخص هاي مختلف با یکدیگر مقایسه گردیدند.
شاخص وزن تر اندام هوائی با وزن تر کل بوته داراي همبستگی مثبت و معنی داري - r=0/925** - بود و از طرف دیگر QTL هاي آنها بر روي کروموزوم 2B در یک بازه نشانگري - wpt7200-wpt664520 - قرار داشتند. که می تواند دلالت بر اثر پلیوتروپیک مکان ژنی مورد نظر و یا پیوستگی QTL هاي مذکور داشته باشد. همبستگی میان وزن خشک اندام هوائی و وزن خشک بوته نیز مثبت و معنی دار - r=0/939** - و QTL هاي آنها نیز بر روي کروموزوم هاي ژنوم 3A - A و - 7A با یکدیگر پیوسته بودند.
