پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال:1398 | دوره:6 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

کم آبی یکی از مهم ترین عوامل محدودکننده تولید در کشاورزی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک به حساب می آید و کمبود آب (بویژه در مراحل زایشی) به علت عدم بارش و یا توزیع نامناسب بارندگی از علل محدودکننده عملکرد به شمار می رود. در این پژوهش، تلاقی بین رقم Gaspard (والد حساس به کم آبی) و لاین DN11 (والد متحمل) انجام شد. نسل های F1، F2، F3، BC1 و BC2 حاصل، به همراه والدین، در طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی، در شرایط آبیاری عادی و تنش کمبود آب انتهای فصل هرکدام در سه تکرار و دو سال متوالی کشت شدند. صفات فیزیولوژیک برای نمونه های تک بوته اندازه گیری شد. تجزیه واریانس وزنی داده ها نشان داد که تنش کمبود آب باعث کاهش معنی دار در مساحت برگ پرچم و کاهش غیرمعنی دار در هدایت روزنه ای شده است. تجزیه میانگین نسل ها برای صفات شاخص کلروفیل با نتایج متفاوتی از لحاظ مدل های برازش داده شده رگرسیونی برای هر محیط همراه بود، ولی برای صفت ضریب هدایت روزنه نتایج تجزیه میانگین نسل ها در دو شرایط نرمال و تنش یکسان بود. علاوه بر اثرات افزایشی و غالبیت، اثرات متقابل اپیستازی نیز در وراثت کلیه صفات مورد بررسی نقش داشتند. بیشتر این اثرات متقابل از نوع اثرات مضاعف بود. در صفت مساحت برگ پرچم اثر افزایشی همراه با اثرات متقابل افزایشی × غالبیت و غالبیت × غالبیت در توارث نقش داشتند. در محتوای نسبی آب علاوه بر این اثرات، اثر غالبیت نیز در توارث نقش داشت. تجزیه واریانس نسل ها نشان داد که عمل ژن برای صفت محتوای آب نسبی افزایشی، برای صفت مساحت برگ پرچم غالبیت و برای صفت ضریب هدایت روزنه (هر دو شرایط تنش و نرمال) فوق غالبیت بود. عمل ژن برای صفت شاخص کلروفیل در شرایط تنش فوق غالبیت و در شرایط نرمال افزایشی بود.

کشت پاییزه چغندر قند به عنوان کشت مناسب در کشاورزی پایدار به شمار می رود. ساقه روی چغندرقند در سال اول کشت (بولتینگ) پدیده نامطلوبی است که موجب کاهش عملکرد چغندرقند می شود و مهم ترین عامل محدود کننده در کشت پاییزه است. شناسایی و مقایسه توالی ژن های گلدهی در ژنوتیپ های مختلف می تواند به درک کنترل مولکولی بولتینگ کمک کند. در پژوهش های پیشین، مشخص شده است که میزان بیان ژن های FT1 و VIN3 در چغندرقند با صفت مقاومت به بولتینگ در ارتباط است. در این تحقیق، توالی پیشبر ژن FT1 و توالی پیشبر سه نسخه از ژن VIN3 مربوط به گیاه چغندرقند، در سه ژنوتیپ مقاوم به بولتینگ و سه ژنوتیپ حساس به بولتینگ مورد مقایسه قرار گرفت. طراحی آغازگر های مربوط به هر ژن با استفاده از توالی های DNA موجود در پایگاه NCBI انجام شد. از گیاهان کشت شده در گلدان، نمونه های برگی تهیه و DNA آن ها استخراج شد و به عنوان الگو در واکنش PCR مورد استفاده قرار گرفت. قطعات تکثیر شده، در حدود 1000 جفت باز برای هر پیشبر ژن، در ژنوتیپ های حساس و مقاوم به بولتینگ که از نظر طول توالی پیشبر مشابه بودند، برای بررسی دقیق تر توالی یابی شدند. در پیشبر ژن FT1 جهشی شناسایی نشد اما، در پیشبر سه نسخه از ژن VIN3 تعداد 624 جهش از نوع جهش جایگزینی و جهش حذف و اضافه مشاهده شد. در پیشبر ژن VIN3-like1، ناحیه حذف و اضافه ای به طول 228 جفت باز شناسایی شد. این ناحیه عناصر پیشبر داشته و به نظر می رسد عملکرد کنترلی دارد. مقایسه جهش های شناسایی شده بین ژنوتیپ های حساس و مقاوم الگوی متمایزی برای صفت بولتینگ نشان نداد.

افزایش تحمل به خشکی مخصوصاً در برنج که از مهم ترین گیاهان زراعی در آسیا محسوب می شود، لازم و ضروری است. فاکتور های رونویسی، پروتئین های متصل شونده به توالی های خاصی از DNA هستند که قادر به فعال یا سرکوب کردن رونویسی ژن ها می باشند. این پروتئین ها با اتصال به عناصر تنظیمی cis در پروموتر ژن های هدف، سطوح بیان ژن را تنظیم می کنند و به این طریق، مراحل مختلف بیولوژیکی از قبیل رشد، تقسیم سلولی و پاسخ به تنش های محیطی را کنترل می کنند. در این تحقیق بیان ژن های MAD8 و MYB93، که در تنش خشکی در گیاه برنج نقش دارند، در دو بافت برگ و بساک در زمانهای صفر، 24، 48، 72 ساعت و یک هفته پس از قطع آبیاری، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیز داده های q-PCR نشان دهنده تغییرات بیان معنی دار این ژن ها در شرایط تنش خشکی بود. در این بررسی افزایش بیان معنی دار این فاکتورهای رونویسی در زمان 24 ساعت پس از تنش خشکی در گیاه تراریخت (دارای ناحیه پروموتری با شماره دسترسی NC_029264. 1 و ژن GUS) نسبت به گیاه غیرتراریخت، ارتباط این فاکتورهای رونویسی با بیان بالاتر پروموتر انتقال یافته در گیاهان تراریخت را نشان داد.

انجیر (. LFicus carica ) یکی از مهم ترین گونه های میوه، متعلق به خانواده موراسه (Moraceae) است و به طور گسترده ای در ایران گسترش یافته است. در این مطالعه، تنوع ژنتیکی برخی از ژنوتیپ های انجیر که از شش منطقه مختلف استان ایلام جمع آوری شده بودند بر اساس نشانگرهای RAPD و ISSR بررسی شد. در مجموع 73 و 29 آلل به ترتیب از 14 آغازگر RAPD (با اندازه 350 تا 2500 جفت باز) و 5 آغازگر ISSR (با اندازه 150 تا 2500 جفت باز) به دست آمد. تعداد آلل های مشاهده شده برای آغازگرهای RAPD از 1 (OPA-03) تا 9 (OPA-09 و UBC-429) با میانگین 5. 21 آلل در هر مکان به دست آمد. هم چنین تعداد آلل های مشاهده شده برای آغازگر ISSR از 3 (UBC-807) تا 8 (UBC-810 و UBC-414) با میانگین 5. 8 آلل در مکان ثبت شد. بیشترین و کمترین مقدار شاخص شانون (I) به ترتیب متعلق به آغازگرهای UBC-429 (2. 18) و OPA-03 (0. 12) بود. ضریب همبستگی ژنتیکی جاکارد در بین ژنوتیپ ها بر اساس داده های RAPD از 0. 12 تا 0. 73 و برای داده های ISSR از 0. 07 تا 1 ثبت شد. تجزیه خوشه ای با روش UPGMA بر اساس داده های نشانگرهای RAPD و ISSR، ژنوتیپ ها را در فاصله ژنتیکی 0. 45، به شش گروه اصلی تقسیم کرد. نتایج کلی نشان داد تنوع ژنتیکی بالایی در بین ژنوتیپ های انجیر وجود دارد که در طبقه بندی، استفاده از منابع ژنتیکی و برنامه های به نژادی انجیر اهمیت دارد.

تنوع ژنتیکی اساس مطالعات به نژادی در بسیاری از گونه های گیاهی است و یکی از مهم ترین شاخص ها جهت انتخاب والدین می باشد. هدف از این آزمایش، بررسی تنوع ژنتیکی 25 نمونه فسکیوی بلند با استفاده از صفات ارتفاع بوته، امتیاز رشد بهاره، روز تا خوشه دهی، روز تا گرده افشانی، طول و عرض برگ پرچم، طول خوشه، وزن صد دانه و عملکرد بذر در بوته بود که در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در 3 تکرار اجرا شد. بر اساس نتایج به دست آمده، اکوتیپ های مورد بررسی برای کلیه صفات به جز وزن 100 دانه تفاوت معنی داری داشتند. بیش ترین ضریب تنوع فنوتیپی (58. 60)، ضریب تنوع ژنتیکی (58. 32) و وراثت پذیری (0. 97) مربوط به ارتفاع بوته بود. همبستگی بین صفات نشان داد که اکوتیپ هایی با مقدار ارتفاع بیش تر، طول خوشه و برگ پرچم بیشتر و امتیاز رشد بهاره ی بیشتر، دارای عملکرد بذر بالاتر هستند. نتایج حاصل از تجزیه رگرسیون مرحله ای نشان داد طول خوشه به تنهایی 60. 91 درصد از تغییرات را توجیه کرده است. تجزیه خوشه ای 25 اکوتیپ را به سه گروه دسته بندی کرد. تجزیه واریانس صفات زراعی و نیز عملکرد و صفات مرتبط با آن نشان داد که گروه بندی باعث معنی دار شدن میانگین مربعات بین گروه ها در تمام صفات (به جز عرض برگ پرچم) شد. تنوع ژنتیکی بالا همراه با وراثت پذیری مناسب برای صفات در این پژوهش نشان دهنده ی پتانسیل بالای بهبود این صفات طی انتخاب هدفمند در برنامه های به نژادی است.

صفات بیوشیمیایی و فیزیولوژیک در مواجهه با انواع تنش های محیطی تحت تاثیر قرار می گیرند و بنابراین اصلاح این صفات، نقش موثری در تحمل به تنش ها خواهد داشت. در این مطالعه، دورگ های حاصل از پنج لاین S7 ذرت در قالب یک طرح نیمه دی آلل در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان در طی سال زراعی 97-96 بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به منظور مطالعه قابلیت ترکیب پذیری صفات بیوشیمیایی و فیزیولوژیک ذرت مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس دی آلل به روش چهارم گریفینگ نشان داد که واریانس ترکیب پذیری عمومی و خصوصی برای صفات پروتئین، پرولین، محتوای قند، کاروتنوئید، کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل معنی دار است. بنابراین نقش اثرات افزایشی و غیرافزایشی در کنترل این صفات برآورد شد. صفات پروتئین، پرولین، کلروفیل a و کلروفیل کل بیشتر تحت کنترل اثرات افزایشی قرار داشتند در حالی که صفت کاروتنوئید بیشتر تحت کنترل اثرات غیرافزایشی بود و نقش اثرات افزایشی و غیرافزایشی در کنترل بقیه صفات تقریباً برابر بود. لاین KSC704-S7-11 برای اکثر صفات مورد مطالعه ترکیب پذیری عمومی مثبت و معنی داری نشان داد که می توان از این لاین در برنامه های به نژادی برای بهبود و افزایش تحمل به تنش ها استفاده نمود. علاوه بر آن، تلاقی های P1 × P3 و P4 × P5 نیز بیشترین ترکیب پذیری خصوصی مثبت و معنی داری را برای صفات پرولین، کلروفیل a، کلروفیل کل و کاروتنوئید نشان دادند، بنابراین به عنوان بهترین دورگ ها برای بهبود و افزایش تحمل به تنش در ذرت معرفی می شوند.

دانه های روغنی پس از غلات دومین ذخایر غذایی جهان را تشکیل می دهند. بر اساس آمارهای موجود بیش از 95 درصد روغن مورد نیاز کشور، وارداتی است. شناسایی مناسب ترین ترکیب اسیدهای چرب در گیاهان دانه روغنی از لحاظ تغذیه ای و به نژادی از اهمیت بالایی برخوردار است. گیاه ﻛ ﺎ ﻣ ﻠ ﻴ ﻨ ﺎ با نام علمی (Camelina sativa L. ) ﮔ ﻴ ﺎ ﻫ ﻲ روﻏ ﻨ ﻲ-داروﻳ ﻲ و ﻣ ﺘ ﻌ ﻠ ﻖ ﺑ ﻪ ﺧ ﺎ ﻧ ﻮ اده شب بوئیان است که نیاز آبی و کودی بسیار محدود دارد. این آزمایش به منظور معرفی ترکیبات اسیدهای چرب و ارزیابی تنوع 137 لاین هاپلوئید مضاعف کاملینا از طریق تخمین ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی، وراثتپذیری و پیشرفت ژنتیکی اجرا شد. ارزیابی مقادیر اسید های چرب در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار انجام شد. تعیین اسید چرب با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی نشان داد که 18 نوع اسید چرب در روغن دانه کاملینا موجود است. در این بررسی بالاترین تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی به ترتیب در اسیدهای چرب C14: 0 و C16: 1 و بالاترین میزان وراثت پذیری برای اسیدهای چرب C20: 0 (96. 49 درصد)، C20: 2 (98. 92 درصد) و C20: 3 (98. 59 درصد) برآورد شد. در این پژوهش دو لاین با مقادیر 36. 67-35. 81 درصد لینولنیک اسید و چهار لاین با مقادیر بین 23. 00-22. 08 درصد لینولئیک اسید معرفی گردید. نسبت امگا 6 به امگا 3 در لاین های مورد بررسی این تحقیق 0. 759 ≥ X ≥ 0. 479 حاصل گردید.

در این مطالعه، تنوع محتوای بتاگلوکان دانه، در 20 لاین و رقم جو بر اساس طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین، تنوع ژنتیکی بین این ژنوتیپ ها، با استفاده از نشانگر ISSR ارزیابی شد. استخراج بتاگلوکان به روش آنزیمی انجام گرفت. از نظر محتوای بتاگلوکان دانه در بین ژنوتیپ های جو، اختلاف معنی دار در سطح احتمال یک درصد وجود داشت. محتوای بتاگلوکان دانه بین 7. 21 تا 12. 48 درصد متغیر بود و بیشترین مقدار محتوای بتاگلوکان، در ژنوتیپ های یوسف، E94B3 و E94B17 اندازه گیری شد. آغازگرهای ISSR با متوسط درصد چندشکلی 69. 79 درصد، تنوع ژنتیکی 0. 25 و شاخص شانون 0. 37 در بررسی تنوع ژنتیکی بسیار کارآمد عمل کردند. لاین ها و رقم های جو، در دو گروه مجزا با مطابقت زیاد با شجره ژنتیکی، از هم متمایز شدند. تعداد نه آغازگر دارای اطلاعات برای محتوای بتاگلوکان دانه توسط روش های ناپارامتری کروسکال-والیس، همبستگی اسپیرمن و تجزیه رگرسیون گام به گام شناسایی شدند. درصد تبیین تغییرات محتوای بتاگلوکان دانه توسط این آغازگرها، بین 24. 3 تا 42. 4 متغیر بود. آغازگرهای ISSR6(700)، ترکیب ISSR1+ISSR4(1400) و ترکیب IS2+ISSR2(1400) دارای ارتباط قوی تری با محتوای بتاگلوکان بودند. آغازگرهای دارای اطلاعات، امکان گزینش کارآمد ژنوتیپ های جو با محتوای بتاگلوکان بالاتر را فراهم می آورند.

به منظور برآورد همبستگی ژنوتیپی و وراثت پذیری برخی از صفات، 26 ژنوتیپ باقلا در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو سال زراعی 95-1393، در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بروجرد واقع در استان لرستان ارزیابی شدند. از برآوردگر حداکثر درست نمایی محدودشده (Restricted Maximum Likelihood, REML) برای برآورد همبستگی های ژنوتیپی و فنوتیپی، وراثت پذیری عمومی و پیشرفت ژنتیکی استفاده شد. نتایج تجزیه واریانس به دو روش کمترین مربعات و REML گویای اثر معنی دار ژنوتیپ بر تعداد روز تا رسیدگی، ارتفاع بوته، وزن صد دانه، طول غلاف و عملکرد دانه خشک بود. برهمکنش ژنوتیپ در سال نیز برای همه صفات به جز صفت طول غلاف معنی دار بود. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که رقم بروجرد (ژنوتیپ26) و ژنوتیپ 20 بیشترین عملکرد دانه را در هر دو سال آزمایش داشتند. برآوردگر REML نشان داد که عملکرد دانه خشک با ارتفاع بوته و عملکرد بیولوژیک همبستگی ژنتیکی مثبت و معنی دار داشت. هم چنین عملکرد دانه خشک با تعداد روز تا گلدهی دارای همبستگی فنوتیپی منفی و معنی دار و با صفات ارتفاع بوته، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت دارای همبستگی فنوتیپی مثبت و معنی دار بود. از این رو، امکان گزینش ژنوتیپ های زودرس و پرمحصول وجود دارد و می توان گزینش برای بهبود عملکرد بیشتر را انجام داد. تجزیه خوشه ای تنوع بین ژنوتیپ ها را نشان داد. هم چنین با توجه به مقادیر وراثت پذیری عمومی و پیشرفت ژنتیکی برای ارتفاع بوته و همبستگی ژنوتیپی بالای این صفت با عملکرد دانه خشک، می توان از صفت ارتفاع بوته به عنوان صفت مطلوب برای بهبود عملکرد دانه خشک از طریق گزینش استفاده نمود.

این پژوهش به منظور برآورد اثرات ژنی، وراثت پذیری، هتروزیس و شناسایی روش های مناسب به نژادی جهت بهبود پارامترهای چسبندگی برنج، طی سال های 95-1393 در مؤسسه تحقیقات برنج کشور انجام گرفت. نتاج به دست آمده از طرح تلاقی کارولینای شمالی III به همراه والدین آن ها در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه آزمایشی مؤسسه تحقیقات برنج کشور کشت گردیدند. بررسی تجزیه واریانس پارامترهای چسبندگی نشان داد که اثر ماده ها، اثر نرها و اثر متقابل بین نرها و ماده ها برای همه پارامترهای مورد بررسی به استثنای حداکثر چسبندگی معنی دار بود. بررسی پارامترهای ژنتیکی نشان داد که ویژگی های چسبندگی تحت تأثیر آثار افزایشی و غیرافزایشی ژن ها قرار دارند. سهم آثار غیرافزایشی در کنترل ژنتیکی حداکثر چسبندگی بیشتر از آثار افزایشی بود، درحالی که برای فروریختگی چسبندگی، چسبندگی نهایی و پسروی چسبندگی، سهم آثار افزایشی بیشتر بود. مقادیر بالای برآورد وراثت پذیری عمومی نشان داد که بروز پارامترهای چسبندگی بیشتر تحت تأثیر آثار ژنتیکی است. با توجه به وجود آثار غیرافزایشی و برآورد وراثت پذیری خصوصی پایین در صفت حداکثر چسبندگی، استفاده از برنامه های اصلاحی مبتنی بر تلاقی جهت بهبود این صفت، امیدبخش خواهد بود. برای سایر پارامترهای چسبندگی، برآورد وراثت پذیری خصوصی بالا بود. لذا، استفاده از برنامه های به نژادی مبتنی بر انتخاب جهت بهبود این صفات، امیدبخش می باشد. بررسی هتروزیس نسبی بر اساس میانگین والدین نشان داد که دامنه هتروزیس از 3. 73-تا 1. 93 درصد، از 5. 51 تا 21. 33 درصد، از 4. 57-تا 1. 26 درصد و از 26. 04-تا 9. 36 درصد، به ترتیب برای صفات حداکثر چسبندگی، فروریختگی، چسبندگی نهایی و پسروی چسبندگی وجود داشت.

تولید ارقام جدید و سازگار به محیط های مختلف از اهداف مهم به نژادگران به شمار می رود. تلاقی ارقام جدید و گزینش ژنوتیپ های برتر از نظر صفات مطلوب در بین نتاج آن ها همواره مورد استفاده به نژاد گران قرار گرفته است. 28 ژنوتیپ حاصل از تلاقی یک آزمایش دی آلل 7 × 7 یک طرفه شامل هفت والد (الوند، آنفارم9، چمران2، بک کراس روشن، قدس، افق و سرخ دانه) و 21 دورگ حاصل از آن ها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند در دو شرایط بدون تنش و تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفتند. تجزیه واریانس نشان داد که بین ژنوتیپ ها در کلیه صفات تفاوت معنی دار وجود داشت. میانگین مربعات GCA و SCA در شرایط بدون تنش و تنش در همه صفات معنی دار بود، لذا جزء افزایشی و غیرافزایشی واریانس قابل توارث در وراثت کلیه صفات نقش داشت. والد بک کراس روشن دارای ترکیب پذیری بالا و والد افق دارای ترکیب پذیری پایینی در اکثر صفات در هر دو شرایط بدون تنش و تنش بودند. در هر دو شرایط دورگ های بک کراس روشن × چمران2، سرخ دانه × قدس و افق × آنفارم9 بالاترین دورگ از لحاظ عملکرد و صفات وابسته بودند. تجزیه واریانس هیمن نشان داد که جزء a (تنوع ژنتیکی افزایشی)، جزء b (تنوع ژنتیکی غالبیت)، جزء b1 (هتروزیس)، جزء b2 (هتروزیس خاص هر والد) و جزء b3 (انحراف غالبیت خاص هر تلاقی) در هر دو شرایط در تمامی صفات معنی دار بود. تجزیه هیمن نتایج تجزیه گریفینگ را مورد تأیید قرار داد.