بخشی از مقاله
چکیده
به منظور مکانیابی ژنهاي مرتبط با تحمل به شوري در گندم نان، یک جمعیت شامل 99 لاین هاپلوئید مضاعف و والدین آنها در دو محیط بدون تنش و تنش شوري 150 - میلیمولار - NaCl درشرایط گلخانه براي ویژگیهاي مورفولوژي و عملکردي مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین لاینهاي این جمعیت براي 100 جفت نشانگر ریزماهواره - SSR - و 21 جفت پرایمر تکثیر ناحیه هدف چندشکل - TRAP - که در والدین چندشکلی نشان دادند، مورد آزمون قرار گرفتند.
بررسی فنوتیپی صفات در مراحل گیاهچه و رسیدگی در دو محیط، بیانگر تنوع ژنتیکی معنیدار و بروز تفکیک متجاوز در جمعیت مورد بررسی براي کلیه صفات بود. تجزیه QTL به روش فاصلهاي مرکب در محیط بدون تنش QTLهایی براي وزن خشک بوته روي کروموزوم 2D، وزن ساقه اصلی روي 2B و 4A، وزن سنبله روي 7A، تعداد دانه در سنبله روي 5A، تراکم سنبله روي 2Aو 5A، عملکرد بیولوژیک بوته روي 2B و 4A و شاخص برداشت روي1D شناسایی شد. در محیط تنش براي وزن خشک بوته روي کروموزومهاي 2D و 5A، وزن تر بوته روي 7D، وزن ساقه اصلی روي 4A، وزن سنبله روي 2B و براي صفات تعداد دانه در سنبله، عملکرد دانه بوته و شاخص برداشت روي کروموزوم 5A جایگاههایی مشخص شد.
مکانهاي ژنی مذکور بین 7/5 تا 28/3 درصد از تنوع فنوتیپی صفات در هر یک از محیط ها را پوشش دادند. این اطلاعات میتواند در تولید ارقام متحمل به شوري مفید باشد.
مقدمه
تنش شوري با تاثیر بر باعث کاهش رشد برگها، عقیمی سنبلچهها، کاهش میزان ماده خشک خوشهها، کاهش فتوسنتز و در نهایت باعث کاهش عملکرد گندم میگردد. از آنجا که اکثر ویژگیهاي مرتبط با تحمل به تنشهاي محیطی از جمله تنش شوري از دسته صفات کمی محسوب میشوند و این صفات توسط بلوكهاي ژنی کنترل میگردند، ژنتیک کلاسیک قادر نیست نحوه رفتار ژنهاي کنترل کننده این دسته از صفات را به صورت ژنهاي مجزا مورد بررسی قرار دهد
در گندم تاکنون ژنهاي کنترل کننده صفات مرتبط با تحمل به شوري در چندین مطالعه مکانیابی شدهاند. به عنوان مثال هانگ و همکاران QTLهایی براي صفات مرتبط با تحمل به شوري روي کروموزومهاي شماره 7A، 2B، 4B، 2D، 3D، 4D، 6D و 7D تعیین نمودند . - 3 - مشاهدات Gupta و همکاران - 2007 - کرومووزم 2B را محل قرار گرفتن QTL کنترل کننده شاخص برداشت، روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی و به سنبله رفتن گزارش نمود. نتایج مطالعات ادوارد و همکاران بر روي دو جمعیت دابلهاپلوئید گندم نان، یک QTL مربوط به غلظت یون سدیم در ریشه روي بازوي کوتاه کروموزوم 7A گزارش گردید
نظر به اهمیت محصول گندم و نیز ضرورت اطلاع از نحوه کنترل ژنتیکی تنش شوري براي برنامهریزيهاي اصلاحی، مطالعه حاضر با هدف شناسایی QTLهاي ویژگیهاي مرفولوژي و عملکردي مرتبط با تحمل به شوري در دو محیط بدون تنش شوري و تنش شوري در یک جمعیت دابلهاپلوئید گندم انجام گرفته است.
مواد و روشها
مواد ژنتیکی مورد بررسی در این تحقیق یک جمعیت شامل 99 لاین دابلهاپلوئید حاصل از تلاقی دو لاین والدینی ES32 - و - P8911-G1D3 با منشاء کانادایی بودند که از روش گردهافشانی بوتههاي F1 با دانه گرده ذرت و دو برابر کردن کروموزمهاي گیاهان هاپلوئید با کلشیسین حاصل شده بود. جهت دستیابی به دادههاي فنوتیپی، در دو محیط بدون اعمال تنش و تنش شوري تنش 150 - میلیمولار - NaCl از این جمعیت و والدین آنها آزمایشی در دانشکدة کشاورزي دانشگاه شهرکرد انجام گردید.
در این راستا ظروف کشت به ابعاد 250×80 و عمق 60 سانتیمتري داراي سوراخهایی در کف به عنوان زهکش استفاده گردید. ظروف با مخلوط پرلایت و ماسه کاملاً شسته شده با نسبت حجمی 1 به 3 پر شدند. هر واحد
آزمایشی شامل یک ردیف با فاصله بذور 2/5 سانتیمتر روي ردیف و فاصله بین ردیف 6 سانتیمتر بود. در هر دو محیط - بدون تنش شوري و تنش شوري - پس از کشت بذور به مدت ده روز با آب معمولی و بعد از آن با محلول غذایی جانسون به فاصله دو روز یکبار آبیاري گردیدند
در محیط تنش، اعمال تنش سه هفته بعد از کشت انجام گردید. در این راستا جهت جلوگیري از شوك اسمزي در گیاهان، تنش به صورت اضافه نمودن 50 میلیمولار به فاصله یک روز یکبار به محیط اضافه شد تا به 150میلیمولار NaCl رسید و این تنش تا آخر دوره اعمال گردید. در زمان رسیدگی کامل صفات تعداد دانه در سنبله اصلی، وزن سنبله - بر حسب گرم - ، وزن ساقه اصلی - بر حسب گرم - ، تراکم سنبله، عملکرد دانه بوته - بر حسب گرم - ، عملکرد بیولوژیک بوته - بر حسب گرم - و شاخص برداشت در هر واحد آزمایشی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا تراکم سنبله نیز به صورت کسر طول سنبله به تعداد سنبلچهها در سنبله محاسبه گردید و براي برآورد شاخص برداشت، عملکرد دانه بوته بر عملکرد بیولوژیک بوته تقسیم و به صورت درصد ارائه گردید.
در راستاي تهیه دادههاي ژنوتیپی، 100 جفت پرایمر ریزماهواره - SSR - و 21 جفت پرایمر تکثیر ناحیه هدف چندشکل
- TRAP - که در والدین جمعیت چند شکلی نشان دادن بر DNA لاینهاي جمعیت اعمال گردید. واکنش زنجیرهاي پلیمراز براي نشانگرهاي SSR و TRAP به ترتیب بر اساس روش هوشمند و ناکس - 2008 - انجام گردید. تفکیک محصولات تکثیري PCR با استفاده از الکتروفورز در ژل اکریل آمید %6 انجام شد. براي بررسی انحراف تفرق هر نشانگر در جمعیت از نسبت 1:1 از آزمون مربع کاي - 2 - استفاده گردید و نشانگرهایی که انحراف نشان دادند، از تجزیه کنار گذاشته شدند. از نرم افزار Mapmaker/EXP براي تهیه نقشه پیوستگی نشانگرها و با لحتظ تابع کازومبی حاصل شد. از مکانیابی فاصلهاي مرکب و با نرمافزار QTL Cartographer 2.5 براي مکانیابی QTLهاي صفات مورد مطالعه استفاده شد. آستانه LOD برابر 2/5 در نظر گرفته شد.
نتایج و بحث
مقایسه میانگین صفات در هر یک از محیطهاي بدون تنش شوري و تنش شوري نشان دهنده اختلاف بسیار معنیدار بین لاینهاي جمعیت مورد مطالعه از لحاظ صفات مورد بررسی، بیانگر تنوع ژنتیکی بالا براي صفات مورد بررسی در جمعیت مورد بررسی میباشد - دادهها آورده نشده است - . بررسی توزیع فراوانی صفات حاکی از وجود توزیع نرمال و کمّی بودن کنترل ژنتیکی و همچنین وجود تفکیک متجاوز براي تمام صفات مورد بررسی در هر دو محیط بود.
نقشه لینکاژي نشانگرها حاصل از این تحقیق، 1055 cM از ژنوم گندم را پوشش داد و فاصله بین هر دو نشانگر مجاور در روي نقشه به طور متوسط 19/19 cM برآورد گردید. مکانیابی فاصلهاي مرکب QTLهاي کنترل کننده صفات مورد مطالعه در محیط بدون تنش شوري درجدول 1 آورده شده است. در محیط بدون تنش از بین 9 صفت مورفولوژیکی اندازهگیري شده براي 7 صفت QTLهایی شناسایی گردید. براي وزن خشک بوته داراي یک جایگاه بر روي کروموزوم 2D و در فاصله دو پرایمر Xwmc18 -Xgwm539 شناسایی گردید. این جایگاه توانست 10/74 درصد از تنوع فنوتیپی این صفت در جمعیت دابل هاپلویید مورد بررسی را توجیه نماید. در این محیط دو جایگاه کنترلی براي وزن ساقه شناسایی نمود که اولین جایگاه بر روي کروموزوم 2B قرار داشت. این QTL، 12/75 درصد از تنوع این صفت را توجیه نمود
جایگاه دوم نیز بر روي کروموزوم 4A قرار داشت که این جایگاه با اثر افزایشی 0/26، توانست 9/84 درصد از تنوع فنوتیپی آن را توجیه نماید.
جدول -1 مکانهاي ژنی شناسایی شده براي صفات مورد بررسی در جمعیت دابل هاپلوئید گندم در محیط بدون تنش شوري
جدول -2 مکانهاي ژنی شناسایی شده براي صفات مورد بررسی در جمعیت دابل هاپلوئید گندم در محیط تنش شوري
