پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال:1396 | دوره:4 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

آفت شب پره گوجه فرنگی (Tuta absoluta) از جمله آفات مهم گوجه فرنگی در کشور ایران به شمار می رود. تغذیه این آفت موجب خسارت %100-50 به میوه گوجه فرنگی در جهان شده است. ژنcryIAb  به بسیاری از گیاهان از جمله ذرت منتقل و موجب حفاظت آن ها در مقابل حمله کرم ساقه خوار ذرت شده است. در اکثر مطالعات از پیشبرهای دائمی مانند CaMV35S در فرآیند انتقال ژن به گیاهان استفاده می شود که این امر به دلیل مصرف دائمی انرژی گیاه موجب تغییر در مسیرهای متابولیسمی آن می گردد. پیشبر القا شونده با زخم (Maize Protease Inhibitor) MPI دارای قدرت و کارایی بالاتری از پیشبر CaMV35S است. بنابراین در پژوهش حاضر، برای اولین بار گیاهان گوجه فرنگی تراریخت (رقم فلات) حاوی ژن cryIAb تحت پیشبر MPI تولید شد. پیشبر  MPIاز گیاه ذرت جدا و در ناقل بیانی pPZP122 جایگزین پیشبر CaMV35s گردید. پس از جداسازی ژن cryIAb از ناقل pCIB4421، سازه pPZP122: MPI: CryIAb ساخته شد و به سویه AGL1 آگروباکتریوم منتقل شد. تراریخته نمودن گوجه فرنگی بصورت  In plantaانجام و گزینش اولیه گیاهان ترایخت در محیط کشت های حاوی جنتامایسین انجام شد. حضور ژن cryIAb در گیاهچه های مقاوم نسل اول و دوم به ترتیب %62.5 و %75.58 با PCR مورد تایید قرار گرفت. حضور پروتئین در لاین های تراریخت نسل دوم با استفاده از روش لکه گذاری نقطه ای پروتئین و به کمک پادتن اختصاصی چند دودمانی پروتئین CryIAb، مورد تایید قرار گرفت. نتایج زیست سنجی گیاهان تراریخته نسل دوم با استفاده از آفت توتا، مقاومت بهبود یافته گیاهان تراریخته علیه آفت را نشان دادند. بنابراین پیشبر القاشونده با زخم MPI می تواند برای ساخت سازه های حاوی ژن های کد کننده پروتئین حشره کش (مانند انواع مختلف (cry و تراریختی سایر گیاهان مفید باشد تا ژن مورد نظر صرفا در زمان حمله آفت بیان شود.

مطالعه تنوع ژنتیکی در گیاهان دارویی، یکی از اهداف مهم به نژادی است. پیشرفت های اخیر در کاربرد واکنش زنجیره ای پلیمراز، امکان بررسی افراد یک جمعیت را در تعداد مکان های ژنی بیشتری از ژنوم فراهم ساخته است و از میان نشانگرهای مولکولی DNA، نشانگرISSR  نیز به طور موفقیت آمیزی در مطالعات مختلف تنوع ژنتیکی گیاهان استفاده شده است. در این پژوهش، تنوع ژنتیکی 43 نمونه از 5 جمعیت کدوتخم کاغذی و 4 نمونه از 1 جمعیت کدوتنبل کشت شده در کلکسیون دانشگاه شهید بهشتی توسط 12 نشانگر ISSR بررسی شد. در مجموع 83 نوار قابل امتیازدهی به دست آمد و میانگین نوارهای تولیدی توسط نشانگرها 6.91 بود و 100 درصد نوارهای قابل امتیازدهی چند شکلی نشان دادند. دندروگرام بر اساس ضریب تشابه جاکارد و روش خوشه بندی (Complete Linkage) CLink، ترسیم گردید و پنج گروه اصلی به دست آمد. نتایج به دست آمده از گروه بندی با دو روش تجزیه به مختصات اصلی و تجزیه خوشه ای نشان داد که گروه بندی ارایه شده توسط دو روش مزبور با یکدیگر مشابه بودند. ضریب کوفنتیک محاسبه و 0.97 به دست آمد. در مجموع نتایج نشان داد که برخی از نشانگرهای ISSR استفاده شده در این تحقیق، برای مطالعات آینده تنوع ژنتیکی در گونه Cucurbita pepo مفید است.

بیماری ساقه سیاه یکی از بیماری های مهم قارچی آفتابگردان است. اطلاع از نحوه توارث و کنترل ژنتیکی صفت اهمیت ویژه ای در انتخاب روش مناسب به نژادی برای مقاومت به این بیماری دارد. در این تحقیق دو ژنوتیپ ENSAT-B5 و AS613 آفتابگردان به همراه ژنوتیپ جهش یافته M5-54-1 که دارای واکنش متفاوت به جدایه های MP8 و MP10 (قارچ عامل بیماری ساقه سیاه) بودند، انتخاب و نسل های F1، F2،BC1  و BC2 از طریق تلاقی های ENSAT-B5×AS613 و ENSAT-B5×M5-54-1 ایجاد شدند. نسل های حاصل از تلاقی و والدین برای هر مجموعه در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با 3 تکرار در شرایط کنترل شده کشت و آلودگی با جدایه های MP8 و MP10 قارچ عامل بیماری انجام شد. به غیر از ترکیب تلاقی [(♀) M5-54-1 × ENSAT-B5 (♂)-MP10]، در دو ترکیب تلاقی [(♀) AS613 × ENSAT-B5 (♂)-MP8] و [(♀) AS613 × ENSAT-B5 (♂)-MP10] معنی دار شدن آزمون نیکویی برازش برای مدل سه پارامتری افزایشی- غالبیت حاکی از وجود اثرات متقابل غیرآللی در توارث صفت مقاومت به ساقه سیاه بود. در مدل های برازش یافته برای ترکیب های تلاقی مختلف، اثر غالبیت [d] و اثرات متقابل غالبیت × غالبیت [dd] بالا و معنی دار بودند که نشان دهنده اهمیت بیشتر اثرات غیرافزایشی است. بنابراین انتخاب در نسل های اولیه برای این صفت موفقیت آمیز نخواهد بود و بر این اساس تولید ارقام هیبرید برای افزایش مقاومت به بیماری ساقه سیاه توصیه می شود.

تنش خشکی از عوامل کاهش دهنده عملکرد در سطح جهان محسوب می شود. با توجه به این که گندم بیشتر در نواحی نیمه خشک کشت می شود، امروزه توجه زیادی به ایجاد ارقام متحمل به تنش خشکی معطوف شده است. در این پژوهش نحوه وراثت برخی از صفات زراعی و فیزیویولوژیکی در نسل های مختلف حاصل از تلاقی دو رقم ارگ (والد متحمل به خشکی) و مغان 3 (والد حساس به خشکی) در شرایط مزرعه از طریق تجزیه میانگین نسل ها در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز در سال زراعی 193-1392 مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در دو تکرار صورت پذیرفت. شرایط آبیاری در کرت های اصلی و نسل های مورد مطالعه در کرت های فرعی قرار گرفتند. پس از گرده افشانی به منظور اعمال تنش کم آبی، قطع آبیاری تا انتهای فصل برای کرت های واجد تنش صورت گرفت. در تجزیه واریانس اختلاف معنی داری در بین نسل های مختلف از نظر صفات ارتفاع بوته، طول پدانکل، طول برگ پرچم، عرض برگ پرچم، تعداد پنجه بارور، میزان کلروفیل برگ، دمای برگ، تعداد روز تا رسیدگی، وزن سنبله، وزن کاه، بیوماس، عملکرد دانه و شاخص برداشت مشاهده شد. اثر متقابل نسل در شرایط آبیاری تنها برای عملکرد دانه معنی دار بود. بعد از تجزیه میانگین نسل ها در دو شرایط عادی و تنش خشکی، کای اسکور مدل سه پارامتری برای کلیه صفات مورد مطالعه معنی دار بود که حاکی از حضور اثرات متقابل غیر آللی در وراثت این صفات بود. دامنه وراثت پذیری عمومی و خصوصی برای صفات مورد مطالعه به ترتیب در شرایط عادی 0.946-0.502 و 0.429-0.244 و در شرایط تنش کم آبی 0.951-0.653 و 0.377-0.221 به دست آمد. متوسط درجه غالبیت برای کلیه صفات مورد مطالعه در هر دو شرایط عادی و تنش کم آبی بیشتر از یک بود که وجود پدیده فوق غالبیت را در کنترل این صفات نشان داد و مقدار پایین وراثت پذیری خصوصی را توجیه کرد. در هر دو شرایط، واریانس غالبیت بزرگ تر از واریانس افزایشی برای تمامی صفات بود. این نتایج لزوم بهره برداری از اثرات غالبیت ژنی در برنامه های اصلاحی گندم در صورت فراهم شدن تولید واریته های هیبرید یا انجام گزینش در نسل های تفرق پیشرفته را نشان می دهد هر چند که به علت مشکل انتقال گرده، تولید واریته های هیبرید در گندم در سطح محدودی صورت می گیرد.

تنش کم آبی یکی از مهمترین عوامل کاهش تولید محصول گندم است و شناخت ساختار ژنتیکی و نوع عمل ژن های کنترل کننده عملکرد دانه در شرایط تنش برای طراحی روش اصلاحی ضروری است. در این مطالعه از یک طرح تلاقی نیمه دی آلل (روش دوم گریفینگ) 9 × 9 برای مطالعه ساختار ژنتیکی عملکرد دانه گندم در شرایط تنش و غیرتنش استفاده شد. تجزیه ترکیب پذیری به روش دوم گریفینگ برای هر دو سطح تنش و غیرتنش معنی داری واریانس های GCA و SCA را نشان داد که نشان دهنده کنترل عملکرد دانه توسط اثرات افزایشی و غیرافزایشی ژن ها می باشد. نتایج تجزیه ترکیب پذیری نشان داد که در میان والدین، ارقام قدس و بم بیشترین GCA را برای عملکرد دانه داشتند و بهترین تلاقی ها، ارگ × قدس، نوید × مغان، بم × الوند (در هر دو سطح رژیم آبیاری) و بم × قدس (در شرایط تنش) بودند. از تجزیه بای پلات داده های دی آلل برای نمایش GCA و SCA والدها، تعیین گروه های هتروتیک و بهترین تلاقی ها استفاده شد. به طور کلی با توجه به نتایج کسب شده، ارقام بم، قدس و ارگ علاوه بر تحمل به تنش و حفظ عملکرد در شرایط تنش خشکی، توانایی انتقال این ویژگی ها به هیبریدها را نیز داشتند و از آن ها می توان در برنامه های اصلاحی برای بهبود تحمل به تنش استفاده کرد.

برنامه های اصلاحی معمولا مبتنی بر ارزیابی تظاهر موفق ژنوتیپ ها در مناطق و سال های مختلف بویژه در مراحل نهایی گزینش ارقام در محیط هدف، تحت شرایط شیوع طبیعی تنش های خشکی و گرما هستند. انجام دقیق تر گزینش ژنوتیپ های گندم مستلزم کاهش اثرات محیطی برای تبیین ظرفیت ژنتیکی آنها با تحلیل مناسب اثر متقابل ژنوتیپ × محیط است. در این تحقیق، 18 ژنوتیپ پیشرفته گندم نان در پنج ایستگاه گچساران، گنبد، خرم آباد، مغان و ایلام در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار طی سه سال زراعی (93-1390) در شرایط دیم ارزیابی شدند. برای بررسی اثرات متقابل ژنوتیپ× محیط بر روی داده های سه ساله عملکرد دانه در هر ایستگاه و همچنین تمام ایستگاه ها، تجزیه واریانس مرکب انجام شد. سپس به دلیل معنی دار بودن اثرات متقابل سال × مکان و ژنوتیپ × سال × مکان، پایداری عملکرد دانه با استفاده از روش های پارامتری و ناپارامتری ارزیابی شد. لاین های شماره 10 و 17 به ترتیب با تولید 3028 و 3107 کیلوگرم در هکتار بیشترین میزان تولید دانه را داشتند. بر اساس آماره های پارامتری: CVi، W2i، s2i، qi، MSY/L و MSPI و آماره های ناپارامتری: Si(2)، Si(3)، Si(6)، Top، Mid، Low، R-Sum، `RوSDR ، لاین شماره 10، از پایداری عملکرد مناسبی برخوردار بود. علاوه بر این، لاین های شماره 12 و 17 نیز محصول و پایداری عملکرد بالایی داشتند. دو لاین زودرس شماره 10 و 17، دارای ارتفاع بوته مطلوب و وزن هزار دانه نسبتا زیادی بودند.