بخشی از مقاله
چکیده:
برنج نقش مهمی در تغذیه مردم ایران دارد و اصلاح جهت بهبود صفات مختلف در برنج ضروري است. یکی از صفات تعیین کننده در سازگاري ارقام برنج، طول دوره رشد گیاه است. نتایج بررسیها نشان داده که این صفت کمی بوده و تحت تأثیر محیط نیز میباشد. در مواردي اثرات اپیستازي نیز در کنترل ژنتیکی آن دیده شده است. با توجه به پیچیدگی توارث این صفت، هدف از این تحقیق بررسی و شناسایی مکانهاي ژنی کنترل کننده طول دوره رشد گیاه است.
بدین منظور در جمعیتی با 144 لاین اینبرد نسل BC2F4 حاصل تلاقی هاشمیIR67418-110-32222 / که در آن هاشمی والد تکرار شونده است، در طی دو سال طول دوره رشد گیاه بررسی شد. از61 مارکر که داراي چند شکلی خوبی در بین والدین بودند براي تعیین ژنوتیپ لاینها استفاده شد. با روش مکانیابی فاصلهاي مرکب در سال اول 4 و در سال دوم QTL 5 شناسایی که یک QTL بین آنها مشترك بود. تجزیه همزمان داده ها منجر به شناسایی QTL 2 با اثرات بزرگ شد، که یکی از آنها داراي اثرات متقابل معنی دار با محیط بود.
چهار QTL با اثرات متقابل بین اللی - اپیستازي - نیز شناسایی شد که آنها نیز داراي اثرات متقابل با محیط بودند. نتایج حاکی از این است که صفت طول دوره رشد تحت تأثیر اثرات افزایشی، اپیستازي و اثرات متقابل با محیط است. همچنین یک QTL با اثرات افزایشی و مستقل از محیط بر روي کروموزوم شماره 6 شناسایی شد که میتواند در برنامه هاي اصلاحی براي انتخاب به کمک مارکرها استفاده شود.
مقدمه:
برنج بعد از گندم نقش مهمی در تغذیه جمعیت کشور دارد. استانهاي گیلان و مازندران بیشترین سطح زیر کشت برنج را دارا میباشند، با توجه به بارانهاي آخر فصل زراعی در این استانها توجه به زودرس بودن و طول دوره رشد گیاه برنج بسیار ضروري است. طول دوره رشد در گیاه برنج نقش تعیین کننده در سازگاري به مناطق مختلف دارد. طول دوره رشد به زمان گلدهی گیاه بستگی داشته و صفتی بسیار پبچیده است که تحت کنترل عوامل ژنتیکی و محیطی قرار دارد - . - 3 همچنین تحقیقات مختلف نشان داده است که اثرات اپیستازي نیز در کنترل این صفت نقش دارند - . - 8
از آنجا که این صفت کمی است، مطالعات QTL بر روي این صفت انجام شده است 6 - ،4 و. - 7 نتایج بررسیهاي یانو و ساساکی - 7 - ژن هاي Hd1 تا Hd5 را مسئول گلدهی و طول دوره رشد گیاه معرفی کرد. وجود اثرات اپیستازي بین ژنهاي Hd1 و Hd3 بر روي کروموزوم 6 و Hd2 بر روي کروموزوم 7 گزارش شده است - . - 1 بررسیها نشان داده است که ژنهاي Hd4 - کروموزوم - 7 و Hd5 - کروموزوم - 8 در کنترل زمان گلدهی و طول دوره رشد برنج نقش اساسی دارند.
نتایج برخی تحقیقات نیز QTL هایی با اثرات بزرگ را بر روي کروموزوم 8 شناسایی کرده است . - 5 - لیو و همکاران - - 2 در جمعیت دابل هاپلوئید طی دو فصل زارعی اثرات اپیستازي و اثرات متقابل QE را در صفت طول دوره رشد برنج بررسی کردند. چهارده QTL را بر روي همه کروموزومها به جز کروموزومهاي 9 و 5 شناسایی کردند. از این تعداد پنج جفت ژن داراي اثرات اپیستازي، دو QTL داراي اثرات افزایشی و یک جفت داراي اثر متقابل با محیط - QE - داشتند.
مطالعه طول دوره رشد در برنج براي آگاهی از نحوه عمل ژنهاي کنترل کننده این صفت و برنامه ریزيهاي اصلاحی لازم میباشد. با توجه به اینکه این صفت تحت تأثیر محیط است، شناسایی مکانهاي ژنی پایدار و مستقل از محیط جهت انتخابهاي هدفمند بر اساس مارکرهاي مولکولی ضروري است. این تحقیق به منظور شناسایی مکان هاي ژنی کنترل کننده طول دوره رشد برنج و برآورد اثرات افزایشی، اپیستازي و اثر متقابل ژنوتیپ در محیط انجام شده است.
مواد و روشها:
در این تحقیق از جمعیت لاینهاي اینبرد حاصل از تلاقی هاشمیIR67418-110-32222 / که در آن هاشمی والد تکرار شونده است، در طی دو سال BC2F4 - و - BC2F 5 استفاده شد. طول دوره رشد از بذرپاشی تا رسیدگی کامل در همه لاینها محاسبه گردید. حدود 300 نشانگر ریزماهواره بر روي والدین آزمون شد که 61 پرایمر چند شکلی خوبی نشان دادند از این مارکرها براي تهیه نقشه پیوستگی استفاده گردید. نتایج با استفاده از نرم افزارهاي MapManager ، QTLNETWORK QTL Cartographer تجزیه شد. با استفاده از این نرم افزارها ابتدا به تفکیک QTL ها براي هر سال شناسایی شده و سپس تجزیه همزمان دادهها براي شناسایی QTL ها و اثرات متقابل آنها با محیط انجام و اثرات اپیستازي نیز برآورد شد.
نتایج و بحث:
نتایج تجزیه فاصلهاي مرکب با استفاده از نرم افزار QTL Cartographer در سال اول منجر به شناسایی چهار QTL بر روي کروموزومهاي 7، 6 - دو - QTL و 8 شد. میزان LOD در آنها از 5/8 تا 7/98 متغییر و درصد واریانس فنوتیپی بین 8/81 تا 30/74 بود. در سال دوم پنج QTL بر روي کروموزومهاي 6،3،2 و7 - دو - QTL شناسایی شد. میزان LOD در آنها از 7/1 تا 8/52 متغییر و درصد واریانس فنوتیپی بین 12/45 تا 24/9 بود.
در سال اول بیشترین درصد واریانس فنوتیپی - 30/74 - مربوط به QTL شناسایی شده بر روي کروموزوم شماره 6 به نام mt6-1 بود که در فاصله مارکرهاي RM50-RM2523 و در موقعیت 122/3 سانتی مورگان بود، در سال دوم نیز در فاصله همین مارکرها و در موقعیت 125/7 سانتی مورگان یک QTL به نام mt6 داراي بیشترین درصد واریانس فنوتیپی - 24/9 - بود - جدول - 1
تجزیه همزمان دادههاي مربوط به دو سال با استفاده از نرم افزار QTLNETWORK دو QTL با اثرات بزرگ را شناسایی کرد که به ترتیب بر روي کروموزومهاي 6 و 8 قرار داشتند. QTL شناسایی شده بر روي کروموزوم شماره 6 همان mt6 در فاصله مارکرهاي RM50-RM2523 بود، که داراي اثرات افزایشی منفی - -4/674 - بوده و اثرات متقابل با محیط در این مکان غیر معنیدار بود.
بنابراین با توجه به شناسایی این مکان ژنی در هر دو سال و نداشتن اثر متقابل با محیط این QTL پایدار است. QTL دوم بر روي کروموزوم - mt8 - 8 و در فاصله مارکرهاي RM515-RM1109 در موقعیت 109/4 سانتی مورگان، اثرات افزایشی منفی - -3/345 - و اثرات متقابل معنیدار با محیط دارد. اثرات اپیستازي نیز بین مکانهاي ژنی بر روي کروموزوم هاي 1، 7،4 و 11 مشاهد شد. از بین این QTL ها فقط QTL شناسایی شده بر روي کروموزوم شماره 7 جز QTL هاي داراي اثرات اصلی بود و بقیه فقط داراي اثرات اپیستازي بودند و اثرات اصلی آنها معنیدار نبود.
نتایج حاکی از این است که QTL ها براي طول دوره رشد تحت تأثیر محیط هستند و از سالی به سال بعد تغییر میکنند، چون این صفت کمی و تحت تأثیر شرایط محیطی است. با این همه QTL هاي پایداري مثل mt6 نیز وجود دارند که مستقل از محیط بوده و تحت شرایط محیطی کمتر تغییر میکنند. معنیدار شدن اثرات اپیستازي نشان از وجود اپیستازي در کنترل طول دوره رشد برنج دارد، اثرات متقابل اپیستازي توارث این صفت را پیچیده میکند. همانطور که ملاحظه شد از چهار QTL شناسایی شده در اثرات اپیستازي فقط یک QTL با تجزیه فاصلهاي مرکب شناسایی شده بود.
بنابراین در شناسایی مکانهاي ژنی توجه به برآورد اثرات اپیستازي اصلاحگران را به تصمیم گیري در مورد انتخاب بر اساس مارکرها یاري خواهد داد. این نتایج توسط سایر محققین نیز گزارش و اثرات اپیستازي در طول دوره رشد گیاه برآورد شده است - 5 و. - 8 همچنین ژنهاي مسئول کنترل طول دوره رشد بر روي کروموزومهاي 6 و 8 توسط سایر محققین - 1و - 5 گزارش گردیده است. از نتایج این تحقیق و QTL شناسایی شده بر روي کروموزوم شماره 6 میتوان براي انتخاب ارقام زودرس برنج به کمک مارکرهاي ریزماهواره استفاده کرد.
