زیست فناوری گیاهان زراعی
سال:1398 | دوره:8 | شماره:26 |تعداد مقالات:6

برنج مهم ترین منبع غذایی بیش از نیمی از جمعیت جهان است. برنج هاشمی در حال حاضر در استان گیلان بیشترین میزان سطح زیر کشت را داشته و از لحاظ کیفیت پخت و مشتری پسندی بهتر از سایر ارقام می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی موجود در 20 توده محلی برنج هاشمی به همراه ارقام شاهد گوهر و هاشمی (معرفی شده توسط مؤسسه تحقیقات برنج کشور)، از 21 نشانگر ریز ماهواره، صفات مورفولوژیک و کیفیت دانه استفاده شد. نتایج نشان داد که تمامی صفات مورد مطالعه دارای اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد بودند. تجزیه خوشه ای با کمک نرم افزار R، ژنوتیپ های مورد مطالعه را به 4 گروه تقسیم کرد. بر اساس اطلاعات حاصل از نشانگرها در مجموع 96 آلل چند شکل با میانگین 57/4 آلل به ازای هر جفت آغازگر تکثیر شد. کمترین تعداد مربوط به نشانگر RM249 با 3 آلل و بیشترین آن به ترتیب مربوط به نشانگر های RM19 و RM1109 با 6 آلل بود. میانگین تعداد آلل مؤثر 97/3 بود که RM249 با داشتن مقدار 25/2 کمترین و نشانگرهای RM413 و RM1109 با داشتن مقادیر 65/5 و 21/5 بیشترین مقادیر را دارا بودند. میانگین محتوای اطلاعات چند شکل (PIC) بدست آمده برای نشانگرهای ریز ماهواره، 69/0 بود. در تجزیه ی خوشه ای با ضریب تشابه جاکارد بر اساس نشانگرهای ریزماهواره، ژنوتیپ ها در 4 کلاستر طبقه بندی شدند. در مجموع نتایج تجزیه خوشه ای صفات مورفولوژیک و نشانگرهای ریزماهواره با هم مطابقت خوبی داشتند و توانستند افراد را بر اساس منشأ جغرافیایی خود گروه بندی نمایند. وجود تنوع ژنتیکی در توده های محلی برنج هاشمی، امکان خالص سازی و گزینش لاین های برتر، حفظ و استفاده از ژنوتیپ های مختلف را در برنامه های اصلاحی فراهم می کند.

محتوای پلی آمین های درون سلولی نه تنها توسط بیوسنتز و انتقال بلکه توسط کاتابولیسم آن ها به وسیله پلی آمین اکسیدازهای (PAO) وابسته به فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) تنظیم می شود. نتایج حاصل از مطالعات مختلف در مورد پروتئین های PAO در فرایندهای مختلف نموی و پاسخ به تنش های محیطی تأیید کننده اهمیت این پروتئین در زندگی گیاهی می باشد، با این حال مطالعه جامعی در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی وجود ندارد. در این مطالعه آنالیزهای بیوانفورماتیکی به منظور درک بهتر روابط فیلوژنتیکی و ساختاری بر روی 58 توالی پروتئینی PAO از 15 گونه مختلف گیاهی انجام شد. کلاسترهای چندگانه با دو برابر شدگی ژنی هم در گونه های تک لپه ای و هم در گونه های دو لپه ای شناسایی شد. بر اساس موتیف های حفاظت شده به دست آمده توسط ابزارهای MEME و MAST، چهار موتیف در بیشتر گونه های گیاهی یکسان بودند. آنالیزهای ساختاری بر روی PAOs مربوط به Oryza sativa و Arabidopsis thaliana به عنوان نماینده گیاهان تک لپه ای و دو لپه ای که اطلاعات ساختاری آن ها در دسترس نبود، انجام شد. آنالیز ساختار دوم نشان داد که مارپیچ آلفا در میان عناصر ساختار دوم غالب بوده و پس از آن به ترتیب راندوم کویل، صفحات بتا و دور بتا برای تمامی توالی ها دارای بیشترین مقدار بود. پیش بینی ساختار سوم توسط سرور SWISS-MODEL انجام شد. ساختمان این توالی ها دارای دو دومین مشترک بود. این اولین مطالعه در مورد روابط فیلوژنتیکی و ساختاری PAOs گیاهی است و این نتایج ممکن است مبنای نظری برای مطالعات آتی در مورد جزئیات ساختمانی و عملکردی PAOs گیاهی فراهم کند.

تنوع ژنتیکی به منظور اصلاح گیاهان زراعی و ارتقای سطح مدیریت منابع ژنتیکی از اهمیت زیادی در برنامه های اصلاحی برخوردار است. به منظور مطالعه تنوع ژنتیکی 102 ژنوتیپ مختلف برنج بر اساس صفات گیاهچه ای و آزمایش های مولکولی، آزمایشی در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. صفاتی نظیر طول ساقه، طول ریشه، طول بزرگ ترین برگ، عرض بزرگ ترین برگ، تعداد ریشه، وزن تر ساقه، وزن تر ریشه و حجم کل ریشه مورد بررسی قرار گرفته و سپس، وزن خشک ساقه و وزن خشک ریشه پس از قرار گیری در آون اندازه گیری شدند. میانگین محتوای اطلاعات چند شکل، 271/0 برآورد شد که نشانگر های RM1029 با 175/0 کم ترین و RM216 با 435/0 بیش ترین محتوای اطلاعات چند شکل را نشان دادند. نتایج تجزیه ارتباط بین نشانگرها و صفات مورد بررسی در شرایط نرمال نشان دادند که آلل RM60B برای صفت طول ریشه، آلل RM127A برای صفت تعداد ریشه، آللRM231G برای صفت وزن تر ساقه درصد بالایی از تنوع فنوتیپی را توجیه نمودند. در شرایط تنش شوری آلل RM129H برای صفت طول ساقه، آللRM12091B برای صفت تعداد ریشه، آلل RM263G برای صفت وزن تر ساقه، آلل RM127C برای صفت عرض بزرگ ترین برگ درصد بیش تری از تنوع فنوتیپی را توجیه نمودند و به عنوان نشانگر های مهم شناسایی شدند. از نتایج این آزمایش می توان در برنامه های به نژادی برنج استفاده نمود.

یکی از روش هایی که می تواند میزان اعتبار نشانگرهای شناسایی شده را ارزیابی کند، بررسی هم خوانی گروه بندی افراد برپایه نشانگر های مولکولی و داده های فنوتیپی به دست آمده از آزمایش در شرایط عادی و تنش خشکی است. این پژوهش به منظور بررسی وجود ارتباط احتمالی بین نشانگر SSR و شاخص های تحمل به تنش خشکی در ژنوتیپ های مورد نظر و همچنین گروه بندی ژنوتیپ ها بر اساس این نشانگر SSR و شاخص های تحمل به تنش خشکی با 40 ژنوتیپ برنج در دو محیط تنش و بدون تنش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به همراه 26 نشانگر ریزماهواره مرتبط با تحمل به تنش خشکی اجرا شد. در مجموع، 128 آلل چندشکل با میانگین 92/4 آلل به ازای هر جایگاه نشانگری تکثیر شد. بالاترین میزان PIC مربوط به نشانگر RM5672 (829/0) و کم ترین آن مربوط به نشانگر RM523(047/0) بود. تحلیل همبستگی بین عملکرد و شاخص های تحمل به تنش در دو شرایط تنش و بدون تنش، شاخص های تحمل به تنش (STI)، میانگین هندسی بهره وری (GMP)، شاخص میانگین عملکرد (MP) و شاخص عملکرد (YI) را به عنوان شاخص برتر در شناسایی ژنوتیپ های متحمل و حساس معرفی کرد. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های برنج مورد مطالعه به روش Ward براساس شاخص های تحمل به خشکی، آن ها را به سه گروه متحمل نیمه متحمل و حساس تقسیم کرد. با توجه به این که ژنوتیپ های گروه دوم از لحاظ شاخص های فوق، دارای ارزش بالاتر از میانگین کل بودند، به عنوان ژنوتیپ های متحمل معرفی شدند که اغلب شامل ژنوتیپ های آپلند و یک ژنوتیپ هاشمی بودند. گروه اول نیمه متحمل و گروه سوم حساس شناخته شدند. تجزیه خوشه ای برپایه نشانگر های ریزماهواره نیز ژنوتیپ ها را به دو گروه تقسیم کرد. مقایسه این دو نوع گروه بندی بیانگر همخوانی شایان توجهی بین آن ها بود، طوری که در هر دو گروه بندی ژنوتیپ هاشمی قرابت نزدیکی با ژنوتیپ های آپلند نشان داد و همراه آن ها در یک گروه قرار گرفت.

بیماری مرگ گیاهچه یکی از بیماری های عمده Phaseolus vulgaris در نقاط مختلف کشور است. به دلیل خاک زاد بودن عوامل مرگ گیاهچه، استفاده از سموم شیمیایی نتیجه رضایت بخشی به بار نمی آورد، به همین جهت در سال های اخیر توجه زیادی به مهار زیستی به خصوص با استفاده از قارچ تریکودرما شده است. یکی از مکانیسم های تریکودرما، تحریک سیستم دفاعی گیاه است. در تحقیق حاضر از پنج گونه تریکودرما (هارزیانوم، ویریده، وارینس، اتروویریده و کنینجی) برای مقاومت در گیاه لوبیا (Phaseolus vulgaris) علیه Rhizoctonia solani استفاده شد. برای بررسی تأثیر القای جهش در ژنوم تریکودرما در میزان القای مقاومت در گیاه، از هر گونه موتانت برتر آن نیز برای تیمار گیاهان استفاده شد. آزمایش ها در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار انجام شدند. عملکرد، غلظت مالون دی الدهید، پرولین، کلروفیل a، b و کارتنوئیدها و پروتئین گیاهان تحت تیمار در گلخانه ارزیابی شد. داده ها نشان دادند، موتانت های این گونه های تریکودرما توانایی بیوکنترل بیماری بالاتری از والد همان گونه ها دارند که قدرت رقابت قارچ کش زیستی تهیه شده از موتانت ها را در مقایسه با قارچکش زیستی گونه های والد یا سموم شیمیایی بالاتر برد. میزان پروتئین محلول، فعالیت آنزیم ها و کلروفیل a، b و کارتنوئید در تیمارهای تریکودرما در مقایسه با شاهد تلقیح شده با بیمارگر افزایش یافت. در مجموع نتایج این آزمایش ها نشان داد، فرمولاسیون های پوشش بذر با قارچ های تریکودرمای موتانت و والد نسبت به سایر فرمولاسیون ها در کنترل بیماری مرگ گیاهچه و القای مقاومت در لوبیا دارای کارایی بهتری هستند.

به منظور مکان یابی QTLهای افزایشی و اپیستاتیک و اثر متقابل آنها با محیط برای صفات مرتبط با خصوصیات سنبله، 148لاین اینبرد نوترکیب گندم همراه با والدین YecoraRojo و No. 49 در دو ایستگاه تحقیقات کشاورزی میاندوآب و مهاباد در شرایط نرمال و تنش کم آبی انتهای فصل طی دو سال زراعی 1394 و 1393 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نقشه پیوستگی مورد استفاده شامل 177 نشانگر ریز ماهواره و 51 نشانگر رتروترانسپوزون بود. برای تجزیه QTL از نرم افزار QTL Network. 2 استفاده شد. در بررسی حاضر بیشترین مقدار وراثت پذیری عمومی (31/58 درصد) و خصوصی (15/29 درصد) برای تعداد سنبلچه در سنبله و کمترین مقدار وراثت پذیری عمومی (28/51 درصد) و خصوصی (64/25 درصد) برای طول سنبله در شرایط نرمال مشاهده شد. نتایج تجزیه QTL نشان داد در شرایط نرمال رطوبتی یک QTL (54/1 درصد=R2A)، یک اثر متقابل QTL در محیط (40/4 درصد=R2AE)، دو اثر اپیستازی QTL× QTL (4/0-44/0 درصد=R2AA) و 6 اثر متقابل QTL× QTL در محیط (24/8-7/9 درصد=R2AAE) مشاهده شد. در شرایط تنش کم-آبی، یک اپیستازی QTL× QTL (4 درصد=R2AA) و سه اثر QTL× QTL در محیط (98/6=R2AAE) مکان یابی شد، در مجموع دو شرایط نیز یکQTL (78/0 درصد =R2A)، یک اثر متقابل QTL با محیط (15/5 درصد=R2AE)، 10 اپیستازی QTL× QTL (02/0-9/7 درصد=R2AA) و 14 اثر QTL×QTL در محیط (86/0-92/8 درصد=R2AAE) معنی دار بودند. در این تحقیق تعداد QTL های شناسایی شده برای خصوصیات مرتبط با سنبله گندم بسیار کم بودند که می تواند به دلیل تعداد بالای QTL با اثرهای کم و همچنین اثرات محیطی باشد.