بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های برنج با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره و ارتباط آنها با صفات مرفولوژیک مرحله گیاهچه‌ای تحت شرایط نرمال و تنش خشکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان

2 دانشیار گروه تولیدات گیاهی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد کاووس

3 دانشجوی دکتری گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان

چکیده

انتخاب به کمک نشانگر، یکی از مهم­ترین کاربردهای نشانگرهای مولکولی به ویژه در راستای ایجاد ژنوتیپ­های متحمل به تنش­های محیطی در گیاهان زراعی است. در این پژوهش، گیاهچه­های 22 ژنوتیپ برنج تحت دو شرایط کشت (نرمال و تنش خشکی حاصل از مانیتول) در قالب یک آزمایش فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در اطاقک رشد دانشکده کشاورزی دانشگاه گنبد کاووس در سال 1391 ارزیابی و صفات طول و وزن خشک ریشه و اندام هوایی اندازه­گیری شدند. نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که برهمکنش ژنوتیپ×شرایط کشت برای تمامی صفات اندازه­گیری شده معنی­دار بود. این نتیجه نشان دهنده واکنش متفاوت ژنوتیپ­ها در دو شرایط کشت و نیز وجود تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های مورد بررسی برای صفات ارزیابی شده در مرحله گیاهچه‌ای بود. برای بررسی تنوع مولکولی بین ژنوتیپ­ها، DNA ژنومی نمونه­ها استخراج و توسط 22 جفت آغازگر ریزماهواره پیوسته با صفات مقاومت به خشکی تکثیر شد. در مجموع، تعداد 106 آلل مشاهده شد که تعداد آلل‌های مشاهده شده در هر جایگاه از 2 تا 7 آلل متغیر و متوسط آن 82/4 آلل بود. محتوای اطلاعات چندشکل (PIC) برای نشانگرهای مختلف از 29/0 تا 82/0 با میانگین 64/0 و میزان تنوع ژنی از 351/0 تا 840/0 با میانگین 686/0 بود. فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های مورد مطالعه نیز در محدوده 23/0 تا 99/0 محاسبه شد. تجزیه خوشه‌ای بر اساس نشانگرهای ریزماهواره، ژنوتیپ‌های مورد مطالعه را در دو گروه قرار داد. نتایج تجزیه به مختصات اصلی نشان داد که ده مولفه اول در مجموع 51/98 درصد از تنوع کل جمعیت را توجیه می­کنند. گروه­بندی ژنوتیپ‌ها بر اساس دو مولفه اول آنها را در چهار گروه قرار داد. نتایج این گروه‌بندی‌ها بیانگر مناسب بودن نشانگرهای ریزماهواره برای نشان دادن تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های برنج بود. به منظور شناسایی نشانگرهای آگاهی­بخش موثر بر صفات مرفولوژیک از تجزیه رگرسیون استفاده شد و در مجموع شانزده نشانگر آگاهی­بخش در هر دو شرایط کشت شناسایی شدند که پیشنهاد می­شود از این نشانگرها در برنامه­های به­نژادی تحمل به خشکی استفاده شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessing genetic diversity of rice genotypes using microsatellite markers and their relationship with morphological characteristics of seedling stage under non- and drought-stress conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Sarayloo 1
  • Hossein Sabouri 2
  • Ahmad Reza Dadras 3
چکیده [English]

Marker assisted selection is one of the important applications molecular markers especially in creation of tolerant genotypes to environmental stresses in crop plants. In this research, seedlings of twenty two rice genotypes were investigated under two culture conditions (normal and drought stress via Manitol) on the basis of completely randomized factorial experiment with three replications at growth chamber of Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Iran, in 2012, and root and shoot length and dry weight were measured. Analysis of variance showed that genotype×culture condition interactions were significant for all measured traits. This result revealed different reaction of the studied genotypes under two culture conditions and genetic diversity among the genotypes in seedling stage. To investigate the molecular diversity among the genotypes, genomic DNA was extracted amplified using 22 microsatellite markers linked to drought tolerance. In total, 106 alleles were detected with the number of 2-7 alleles and the average of 4.28 alleles per locus. The polymorphic information content (PIC) varied from 0.29 to 0.82 with the average of 0.64 and the gene diversity ranged from 0.351 to 0.840 with the average of 0.686. Genetic distance among the studied genotypes was also calculated in the range of 0.23 to 0.99. Cluster analysis using microsatellite data grouped the genotypes in two clusters. Result of principal component analysis showed that the first 10 principal components explained 98.51% of the total variation. Grouping of the genotypes according to first and second principal components assigned the studied genotypes into four groups. Results of these grouping methods demonstrate the suitability of the microsatellite markers to assess the genetic diversity among the rice genotypes. To identify the informative (positive) markers affecting the morphological characteristics, regression analysis was performed. A total of 16 informative markers were detected under both culture conditions which are recommended for drought tolerance in the breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Informative marker
  • QTL
  • rice
  • SSR
  • Water deficient