زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1394 | دوره:4 | شماره:10 |تعداد مقالات:6

به منظور بررسی تاثیر تنش شوری بر عملکرد و صفات فیزیولوژیک آفتابگردان و تجزیه ژنتیکی صفات در شرایط تنش شوری، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط گلدانی در فضای باز انجام گرفت. عوامل مورد بررسی شامل سطوح مختلف تنش شوری (نرمال و تنش ناشی از 6 دسی زیمنس بر متر) و لاین های خویش آمیخته نوترکیب آفتابگردان (102 لاین حاصل از تلاقی بین دو لاین RHA266 و PAC2 به همراه والدین) بودند. صفات مورد مطالعه شامل عملکرد دانه، محتوای کلروفیل، میزان فتوسنتز خالص، محتوای نسبی آب برگ، غلظت عناصر +Na و +K بود که در مرحله بعد از گلدهی کامل اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که اثر تنش شوری روی عملکرد دانه، Na+، +K و نسبت های Na+/K+، K+/ Na+ و محتوای نسبی آب برگ معنی دار می باشد. از نظر تمامی صفات مورد مطالعه بین ژنوتیپ های مورد بررسی اختلاف معنی داری مشاهده شد. تجزیه ژنتیکی صفات مورد مطالعه با استفاده از نقشه پیوستگی تهیه شده با 221 نشانگر مولکولی (210 SSR/ 11 SNP) با متوسط فاصله 7.44 سانتی مورگان بین نشانگرها به روش مکان یابی فاصله ای مرکب (CIM) انجام گرفت. در مجموع برای 8 صفت مورد مطالعه 8 QTL در شرایط تنش و 10 QTL در شرایط نرمال شناسایی شد. درصد تغییرات فنوتیپی توجیه شده توسط QTL ها بین 10.4% تا 34.4% متغییر بود. با بررسی مکان های ژنی شناسایی شده تحت شرایط نرمال و تنش شوری مشخص شد QTL های Na+.S.4.1 با Na+/K+.S.4.1 و Chl.NS.6.1 با K+.S.6.1 هم مکان هستند. استفاده از QTL های هم مکان در شرایط مختلف محیطی می تواند موجب افزایش کارایی انتخاب به کمک نشانگر و پیشبرد برنامه های به نژادی گیاهی شود.

در این تحقیق، اثر تیمار سرمایی (4 درجه سانتیگراد به مدت 1 الی 5 روز) در ترکیب با شوک گرمایی (30 درجه سانتیگراد به مدت 1 الی 10 روز) و همچنین اثر کلشی سین (25 الی 100 میلی گرم در لیتر به مدت 24 الی 72 ساعت) بر القای تقسیمات اسپوروفیتی و تشکیل جنین در میکروسپورهای کشت شده دو رقم هیبرید گوجه فرنگی (برلینا و پتوپراید) بررسی شد. ساختارهای منتج از کشت میکروسپور با بیشتر از 10 هسته تنها در رقم برلینا و در کشت هایی مشاهده گردید که به مدت 1 و 2 روز تحت تیمار سرمایی 4 درجه سانتیگراد و سپس به مدت 2 روز در دمای 30 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. همچنین تیمار سرمایی به مدت 1 یا 2 روز و سپس 2 روز دمای 30 درجه به طور موثری موجب تشکیل ساختارهای میکروسپوری10-9 هسته ای در هر دو رقم گردید. میکروسپورهای با بیشتر از 5 هسته در هیچکدام از کشت هایی که به مدت 10 روز تحت تیمار دمایی 30 درجه قرار گرفتند بودند مشاهده نگردید. در رقم برلینا، ساختارهای میکروسپوری10-9 هسته ای در تیمار 25 میلی گرم در لیتر کلشی سین به مدت 48 ساعت رویت شدند در حالیکه در رقم پتوپراید، در هیچکدام از تیمارها میکروسپورهای با بیشتر از 8 هسته تشکیل نگردید. رویان های کروی تنها در محیط کشت دو لایه و تیمار 4 درجه سانتیگراد به مدت 2 و 5 روز و سپس 2 روز دمای 30 درجه تشکیل شدند. در صورت انتخاب دوره مناسب پیش تیمار گرمایی و سرمایی می توان رویان زایی را در میکروسپورهای گوجه فرنگی القا نمود.

بارگذاری DNA روشی ساده برای شناسایی گونه ها با استفاده از یک توالی کوتاه ژنتیکی از یک بخش استاندارد ژنوم است. این روش به منظور شناسایی هشت گیاه دارویی جمع آوری شده از استان اردبیل مورد استفاده واقع شد. استخراج DNA به روش تغییریافته CTAB انجام گرفت و PCR با آغازگرهای طراحی شده بر اساس بارکدهای کلروپلاستی rbcL، trnH-psbA، matK و بارکد هسته ای ITS انجام شد. سپس محصولات PCR خالص سازی و تعیین توالی گردید. درصد موفقیت تکثیر و توالی یابی در نمونه ها به ترتیب 87 و 62، 75 و 37، 62 و 12، 75 و 37 به دست آمد. توالی ها با نمونه های موجود در پایگاه داده NCBI همردیف شده و تحت تجزیه بیوانفورماتیکی قرار گرفتند. در درخت خویشاوندی گونه های هم جنس بر اساس توالی های بارکدهای rbcL و trnH-psbA از دیگر جنس ها تفکیک شدند. همچنین، در بارکد ITS فقط شیرین بیان با گیاهان هم جنس خود قرار گرفت. در این مطالعه، گیاه سوسن چلچراغ برای اولین بار با بارکد rbcL بارکدگذاری شد. SNP بارکدهای rbcL (کم تر از 30)، trnH-psbA (کم تر از 100)، ITS (بیشتر از 200) و matK (کمتر از 20) شمارش شد. بنابراین، بارکد rbcL به دلیل قدرت تفکیک بالا، تعداد SNP پایین و جامعیت در اکثر گونه ها، به عنوان بهترین بارکد معرفی شد. با وجود این، بارکدهای ITS و trnH-psbA به دلیل مشکل مرتبط با توالی یابی مستقیم محصولات PCR و عدم دسترسی به توالی های با کیفیت، به عنوان بارکدهای مکمل شناسایی شدند. بارکد matK به دلیل قدرت تکثیر و توالی یابی پایین برای نمونه های مورد بررسی توصیه نمی شود.

در این تحقیق با استفاده از روش حذف کروموزومی تلاقی گندم و ذرت 150 لاین دابل هاپلویید گندم تولید شد. لاین های تولید شده به همراه والدین و ارقام شاهد در دو مرحله گیاهچه و گیاه کامل نسبت به بیماری های زنگ زرد و زنگ سیاه گندم ارزیابی شدند و هشت جایگاه ژنی مقاومت به بیماری شامل Yr5، Sr31/Yr9/Lr26، Yr15، Sr38/Yr17/Lr37، Lr34/Yr18/Pm38، Yr27، Yr36 و Yr48 در والدین جمعیت ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که نشانگرهای مورد استفاده برای مکان های ژنی Yr5، Yr15،Yr27 و Yr36 قادر به تشخیص پلی مورفیسم بین والدها، شاهد حساس بولانی و کنترل های مثبت نبودند. در مکان های ژنی Sr38/Yr17/Lr37 و Yr48 عدم تکثیر باندهای موردنظر بیان کننده عدم حضور آلل موثر این جایگاه های ژنی در والدین لاین های دابل هاپلویید بود. در این تحقیق بلوک ژنی Sr31/Yr9/Lr26 در ارقام MV17 و فلاندرز مشاهده شد. بررسی لاین های دابل هاپلویید نسبت به این بلوک ژنی نشان داد که تنها سه لاین از جمعیت DH-26:Ghods*3/MV17 دارای بلوک ژنی Sr31/Yr9/Lr26 بودند که دو لاین از آنها نسبت به نژادهای زنگ سیاه TTSTK و TTKSK واکنش مقاومت نشان دادند. آزمون ژنتیکی حضور و یا عدم حضور آلل موثر بلوک ژنی Lr34/Yr18/Pm38 بر روی والدین لاین های دابل هاپلویید بیان کننده حضور آلل موثر این بلوک ژنی در والد MV17 بود. بررسی لاین های دابل هاپلویید نسبت به این بلوک ژنی نشان داد که شش لاین دابل هاپلویید از جمعیت DH-26:Ghods*3/MV17 حاوی بلوک ژنی Lr34/Yr18/Pm38 بودند که تنها یک لاین از آنها نسبت به نژاد زنگ زرد 7E158A+, Yr27 دارای واکنش مقاومت در مراحل گیاهچه و گیاه کامل بود.

پژوهش حاضر در راستای اعتبارسنجی نشانگرهای ریز ماهواره مرتبط با تحمل به تنش خشکی و شوری در برنج، در جمعیت طبیعی شامل برنج های هوازی، ارقام خارجی و ایرانی انجام شد. مواد گیاهی در شرایط نرمال و همچنین دو سطح از تنش اسمزی ( 8- و 16- بار حاصل از مانیتول) با استفاده از آزمون های استاندارد جوانه زنی از لحاظ 14 صفت ارزیابی شدند. ارزیابی ژنوتیپی با استفاده از 26 جفت نشانگر ریزماهواره بر روی 53 ژنوتیپ برنج انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه ساختار نشان داد که تعداد خوشه هایی که پارامتر DK را به حداکثر خود می رساند برابر 3 می باشد. سپس تجزیه ارتباط با استفاده از ماتریس ساختار جمعیت و با مدل های آماری GLM و MLM انجام شد. دو مدل MLM در سطح 5%، به ترتیب 75 و 30 نشانگر برای صفات مورد مطالعه شناسایی کردند. نشانگرهای RM11943، RM104، RM190،RM28166، RM231، RM510، RM270 ، RM19367 و RM431 به عنوان نشانگرهای مرتبط با تحمل به تنش اسمزی با توجیه تغییرات مرتبط با چندین صفت جوانه زنی شناسایی شدند. همچنین نشانگر RM270 با توجیه 40.4% از تغییرات شاخص بنیه بذر و نشانگر RM276 با توجیه 33.9% از تغییرات درصد آب بافت گیاهچه و نشانگر RM523 با توجیه 40.6 و 30.7% از تغییرات ضریب سرعت جوانه زنی در دو مدل، بیشترین ضریب تبیین را در شرایط تنش نسبت به سایر نشانگرها به خود اختصاص دادند که می-تواند دلیلی بر تایید ارتباط آنها با صفات جوانه زنی در شرایط تنش اسمزی باشد. با توجه به نتایج کسب شده، در صورت تایید نتایج در سایر زمینه های ژنتیکی می توان از این نشانگرها در برنامه های اصلاحی بهره برداری نمود.

با توجه به اینکه ارزش اقتصادی یک رقم به صفات مختلف آن بستگی دارد، از این رو اطلاع دقیق از رفتار ژنتیکی و شناسایی مکان های ژنومی پیوسته با این صفات به اصلاح ارقام کمک خواهد نمود. در این مطالعه، ارتباط و پیوستگی بین 30 نشانگر ریزماهواره با برخی صفات مهم آگرومورفولوژیک در 106 لاین مختلف آفتابگردان روغنی از طریق مدل های ارتباط یابی GLM و MLM با استفاده از نرم افزارهای Structure و TASSEL مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس 30 نشانگر ریزماهواره مورد استفاده در این مطالعه، ساختار ژنتیکی جمعیت به پنج زیر جمعیت فرعی (5=K) تقسیم گردید که نتایج حاصل از رسم بارپلات نیز موید آن بود. در تجزیه ارتباط به روش GLM و MLM، به ترتیب 9 و 16 مکان ارتباط معنی داری با صفات مورد مطالعه نشان دادند و تغییرات قابل توجهی از این صفات را توجیه نمودند. در این مطالعه چندین مکان مشترک برای صفات مورد مطالعه شناسایی شد. وجود نشانگرهای مشترک در میان برخی صفات بررسی شده می تواند ناشی از اثرات پلیوتروپی و یا پیوستگی نواحی ژنومی دخیل در کنترل این صفات باشد. نتایج بدست آمده از این مطالعه اطلاعات ارزشمندی در زمینه مبنای ژنتیکی صفات مورد مطالعه ارائه می دهد که از این اطلاعات می توان در برنامه های مختلف اصلاحی و از جمله انتخاب به کمک نشانگر در آفتابگردان استفاده نمود. در مطالعات بعدی می توان با توالی یابی مکان هایی که تغییرات قابل توجی از صفات را توجیه می نمایند (ORS1209، ORS822 و ORS649)، ژن های کدکننده صفات مهم زراعی را شناسایی کرد. از نشانگرهایی که دارای ارتباط قوی تر با صفات خاص هستند، می توان در اشباع نقشه های لینکاژی استفاده نمود.