مکان‌یابی QTLهای اصلی و اپیستاتیک و اثر متقابل آنها با محیط برای صفات کیفیت پخت و خوراک برنج در یک جمعیت لاین‌های نوترکیب خویش آمیخته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی کرمانشاه و عضو هیئت علمی موسسه تحقیقات برنج کشور-رشت

2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی کرمانشاه

3 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان

چکیده

کیفیت پخت مطلوب با توجه به ذائقه مصرف کنندگان در کشورهای مختلف متفاوت است، ولی میزان آمیلوز، درجه حرارت ژلاتینی شدن و خصوصیات نشاسته (حاصل از منحنی دستگاه رپید ویسکو آنالایزر)، شاخص‌های اولیه و اصلی تعیین کننده کیفیت پخت و خوراک دانه برنج در همه دنیا هستند. هدف اصلی این پژوهش، شناسایی پارامترهای ژنتیکی شامل QTLهای اصلی، QTLهای اپیستاتیک و اثر متقابل آنها با محیط در کنترل ژنتیکی این صفات بود. داده‌های آزمایش طی سه سال (1389-1391) از جمعیت لاین­های خویش آمیخته نوترکیب حاصل از تلاقی دو رقم برنج ایرانی هاشمی × نعمت جمع‌آوری شد. نقشه پیوستگی جمعیت با استفاده از 171 نشانگر ریزماهواره تهیه شد و سپس تجزیه QTL با استفاده از نرم افزاز QTL-NETWORK 1.2 که پارامترهای ژنتیکی شامل QTLهای اصلی، QTLهای اپیستاتیک و اثر متقابل آنها با محیط را برآورد می‌کند، انجام شد. در مجموع هیجده QTL اصلی برای 10 صفت مورد بررسی شناسایی شد که اغلب آنها روی کروموزوم 6 قرار داشتند. اثر متقابل QTL×محیط در ده QTL اصلی معنی‌دار شد، به طوری که تنوع فنوتیپی توجیه شده به وسیله این اثر متقابل برای هر صفت از 09/0 تا 14/8 درصد متغیر بود. هفده QTL با اثر اپیستازی شناسایی شد که 34 جایگاه ژنی در آنها دخیل بوده و دو QTL اپیستاتیک دارای اثر متقابل با محیط بودند. شش خوشه QTL که همگی روی کروموزوم 6 بودند و سه خوشه همبسته با جایگاه ژن واکسی و یکی از آنها همبسته با جایگاه ژن آلکالین بود، شناسایی شدند. نتایج این پژوهش نشان داد که برخی از صفات مربوط به کیفیت پخت و خوراک برنج توسط دو ناحیه ژن واکسی و آلکالین روی کروموزم 6 کنترل می‌شوند. بنابراین، از نشانگرهای همبسته با این دو ژن پس از ریز مکان­یابی و تایید آنها توسط برنامه‌های Validation، می‌توان در برنامه‌های اصلاحی انتخاب به کمک نشانگر جهت بهبود کیفیت پخت و خوراک ارقام استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mapping main and epistatic effects and environmental interactions of QTLs for cooking and eating quality traits of rice in a recombinant inbred lines population

نویسندگان [English]

  • Ali Akbar Ebadi 1
  • Ezatollah Farshadfar 2
  • Babak Rabiei 3
1 Ph. D. Student, Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Razi University, Kermanshah, and Staff Member of Rice Research Institute of Iran (RRII), Rasht
2 Prof., Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Razi University, Kermanshah
3 Assoc. Prof., Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht
چکیده [English]

Amylose content (AC), gelatinazation temperature (GT) and viscosity profile (from the rapid visco analazer curve) are primary indices for evaluating eating and cooking qualities of rice grain. The main objective of this research was to characterize the genetic parameters including main-effect quantitative trait loci (QTLs), epistatic QTLs and QTL-by-environment interactions (QEs) that are involved in the control of these traits. The experimental data were collected from a recombinant inbred lines (RILs) population derived from a cross between two Iranian varieties, Hashemi and Nemat during three years (2009-2011). A genetic linkage map consisting of 171 microsatellite markers was constructed and QTL analysis performed using QTLNETWORK 1.2 resolved the genetic components into main-effect QTLs, epistatic QTLs and QEs. The analysis detected a total of 18 main-effect QTLs for the ten traits, most of them were on chromosome 6. QEs interaction were significant in seven main-effect QTLs and R2ae ranged from 0.09 to 8.14% for each trait. Seventeen digenic interactions involving 34 loci were detected for the ten traits, and two pairs of epistatic QTLs were involved in QEs. Six QTL clusters were detected on chromosome 6 that three of them corresponding to the Wx locus and one of them corresponding to the Alk locus. Results of current research showed that some of cooking and eating quality traits are controlled by two regions on chromosome 6, Wx and Alk loci regions. The markers linked to these two genes can be used for marker assisted selection in breeding programmes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Amylose content
  • Epistatic QTL
  • Main-effect QTL
  • Microsatellite marker
  • Rice starch viscosity