بررسی تنوع مولکولی توده‌های مختلف برنج هاشمی شمال کشور با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، شعبه گیلان، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران

2 استادیار پژوهش، بخش اصلاح و تهیه بذر، موسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران

چکیده

 توده­های محلی برنج ایران از دیرباز در نقاط مختلف برنج­خیز کشور کشت می­­شوند. این توده­ها طی سالیان متمادی به شرایط محیطی مختلف سازگار شده­اند و در نتیجه تنوع نسبتاً زیادی ممکن است در هر کدام از توده­ها مشاهده شود. از چندین سال پیش تا کنون، کشت رقمی به نام هاشمی که از ارقام محلی برنج ایرانی است، رایج شده است، به­طوری­که بیشتر سطح زیر کشت استان گیلان و بخشی از نواحی استان مازندران و حتی برخی از استان­های دیگر هم­اکنون به رقم هاشمی اختصاص دارد. با این­حال، رقمی که با یک نام واحد هاشمی در مناطق مختلف کشور کشت می­شود، از لحاظ ویژگی­های مرفولوژیک نظیر ارتفاع بوته و طول دوره رشد و حتی ویژگی­های ظاهری دانه تنوع بسیار زیادی نشان می­دهد. اگرچه اثر عوامل محیطی بر ویژگی­های مرفولوژیک بسیار زیاد است، اما پرسش تحقیق حاضر این بود که آیا در درون این رقم تنوع ژنتیکی وجود دارد؟ برای دستیابی به پاسخ مناسب، ابتدا 87 ژنوتیپ همگی با نام رقم هاشمی شامل 30 ژنوتیپ از غرب استان گیلان، 42 ژنوتیپ از شرق استان گیلان و 15 ژنوتیپ از استان­ مازندران جمع­آوری و در مزرعه آزمایشی موسسه تحقیقات برنج کشور در رشت در سال 1393 کشت شدند و سپس تنوع مولکولی آن­ها با 20 نشانگر ریزماهواره مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از محاسبه همه شاخص­های تنوع نشان داد که تنوع نسبتاً زیادی در بین 87 ژنوتیپ مورد مطالعه وجود دارد و از این­رو می­توان نتیجه­گیری کرد که آنچه که به نام رقم هاشمی در مناطق مختلف کشت می­شود، در حقیقت یک توده بسیار متنوع است که در­­ اثر استفاده از بذرهای خود مصرفی و احتمالاً اختلاط فیزیکی بذر ارقام مختلف و در نتیجه نوترکیبی بین آن­ها به یک توده بسیار متنوع تبدیل شده است. بنابراین، پیشنهاد می­شود ضمن حفظ این ژنوتیپ­ها در بانک ژن برنج ایران و احتمالاً استفاده از ویژگی­های مطلوب آن­ها در برنامه­های به­نژادی، خالص­سازی این توده متنوع نیز انجام شود تا بذر خالص بهترین ژنوتیپ­ها در اختیار کشاورزان قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of molecular diversity of different Hashemi rice varieties of north of Iran using microsatellite markers

نویسندگان [English]

  • Alireza Tarang 1
  • Maryam Hosseini 2
1 Research Assist. Prof., Guilan Branch, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran
2 Research Assist. Prof., Dept. of Seed Improvement, Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran
چکیده [English]

Iranian local rice varieties have been cultivated for a long time in various regions of the Iran. This landraces have adapted to different environmental conditions over the years and a relatively large diversity can be showed  in each of them. In recent years, cultivation of Hashemi as a local variety has been increased, so that most of the cultivated area of Guilan and Mazandaran provinces and some other provinces of Iran allocated to Hashemi. However, the variety cultivating with a single name of Hashemi in different regions of Iran shows a great diversity in morphological characteristics such as plant height, growth duration and grain morphological characteristics. Although the effect of environmental factors on morphological characteristics is very high, but the question of current research was whether there is genetic diversity within this cultivar? To achieve the suitable answer, 87 genotypes, all of which were known as Hashemi, collected from different geographic regions of North of Iran (including 42 genotypes from east of Guilan province, 30 genotypes from west of Guilan province and 15 genotypes from Mazandaran province) were cultivated in the experimental field of Rice Research Institute of Iran, Rasht, Iran, in 2014 and their molecular diversity were assessed by 20 microsatellite markers. The results of diversity parameters indicated that there is a relatively high variation among the 87 studied genotypes. It is therefore concluded that what is cultivated as Hashemi in different regions, in fact, it is a very diverse population that has become a very diverse landrace due to the use of self-seeded and posibly the physical mixing of seeds of different cultivars and thus recombination between them. Therefore, it is suggested that while preserving these genotypes in Iran's rice gene bank and possibly using their desirable properties in the breeding programs, purification of this variety can also be performed to provide the pure seeds of the best genotype to farmers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic diversity
  • Hashemi variety
  • Pure seed
Benbouza, H., Jacquemin, J. M., Baudoin, J. P. and Mergeai, G. 2006. Optimization of a reliable, fast, cheap and sensitive silver staining method to detect SSR markers in polyacrylamide gels.  Biotechnology, Agronomy, Society and Environment 2: 77-81.##Don, R. H., Cox, P. T., Wainwright, B. J. and Mattick, J. S. 1991. Touchdown PCR to circumvent spurious priming during gene amplification. Nucleic Acid Research 19: 4008-4012.##FAO. 2014. Food and Agriculture Organization. Retrieved October 23, 2014. from http://fao.org/ faostat.##Giarrocco, L. E., Marassi, M. A. and Salerno, G. L.2007.Assessment of the genetic diversity in  Argentine rice cultivars with SSR markers. Crop Science Society of America 47(2): 853-858.##Gramene. 2005. Retrieved October 19, 2005, from http://gramene.org/markers/microsat.##Hosseini Chaleshtori, M. and Sorkhe, K. 2015. Rice quality. Aspects of qualitative, molecular and   genomic (Translation). Publications of Sina-Teb Institute Ltd, Tehran, Iran. (In Persian).##Hossain, M. M., Islam, M. M., Hossain, H., Ali, M. S., Teixeira da Silva, J. A., Komamine, A. and Prodhan, S. H. 2012. Genetic diversity analysis of aromatic landraces of rice (Oryza sativa L.) by  microsatellite markers. Genes, Genomes and Genomics 6 (SI1): 42-47.##Kibria, K., Nur, F., Begum, S. N., Islam, M. M., Paul, S. K., Rahman, K. S. and Azam, S. M. M.    2009. Molecular marker based genetic diversity analysis in aromatic rice genotypes using SSR and   RAPD markers. International Journal of Sustainable Crop Production 4 (1): 23-34.##Kimura, M. and Crow, J. F. 1964. The number of alleles that can be maintained in a finite population. Genetics 49: 725-738.##Lapitan, V. C., Brar, D. S., Abe, T. and Redona, E. D. 2007. Assessment of genetic diversity of Philippine rice carrying good quality traits using SSR markers. Breeding Science 57: 263-270.##Matin, S., Ashrafuzzaman, M., Monirul Islam, M. D., Sikdar, S. U. and Zobayer, N. 2012. Molecular marker based (SSR) genetic diversity analysis in deep water rice germplasms of Bangladesh. International Journal of Biosciences 10 (2): 64-72.##McCouch, S. R., Temnykh, L., Xu, Y. and Katarzyna, B. L. 2002. Development and mapping of 2240 new SSR markers for rice (Oryza sativa L.). DNA Research 9: 257-279.##Murray, M. G. and Thompson, W. F. 1980. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acid Research 8: 4321-4325.##Nei, M. 1973. Analysis of gene diversity in subdivided population. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 70: 3321-3323.##Nei, M. 1987. Mulecular phylogeny and genetic diversity analysis. Pennsylvania State University.  University Park, PA 16802, USA.##Peakall, R. and Smouse, P. E. 2007. GeneAlex: Genetic analysis in excel. Ver. 6.2. Population  genetic software for teaching and research. Canberra, Australian National University, Australia.##Prabakaran, A., Paramasivam, K., Rajesh, T. and Rajarajan, D. 2010. Molecular characterization of rice land races using SSR markers. Journal of Plant Breeding 1 (4): 512-516.##Prathepha, P. 2012. Genetic diversity and population structure of wild rice (Oryza rufipogon) from North Eastern Thailand and Laos. Australian Journal of Crop Science 4: 717-723.##Qi, Y. W., Zhang, D. L., Zhang, H. L., Wang, M. X., Sun, J. L., Liao, D. H., Wei, X. H., Qiu, Z. E., Tang, S. X., Cao, Y. S., Wang, X. K. and  Li, Z. C. 2006. Genetic diversity of rice cultivars (Oryza sativa L.) in China and the temporal trends in recent fifty years. Chinese Science Bulletin 51: 681-688.##Rabey, H. E., Salem, F. K. and Mattar, M. Z. 2013. The genetic diversity and relatedness of rice (Oryza sativa L.) cultivars as revealed by AFLP and SSRs markers. Life Science Journal 10 (1): 1471-1479.##Rohlf, F. J. 2000. NTSYS-pc: Numerical taxonomy and multivariate analysis system. Ver. 2.02. Exeter Software. Setauket, New York.##Salgotra, R. K., Gupta, B. B. Bhat, J. A. and Sharma, S. 2015. Genetic diversity and population structure of Basmati rice (Oryza sativa L.) germplasm collected from North Western Himalayas using trait linked SSR markers. PLoS ONE 10 (7): e0131858.##Sarayloo, M., Sabouri, H. and Dadras, A. 2015. Assessing genetic diversity of rice genotypes using microsatellite markers and their relationship with morphological characteristics of seedling stage under non- and drought-stress conditions. Cereal Research 5 (1): 1-15. (In Persian with English Abstract).##Seetharam, K., Thirumeni, S. and Paramasivam, K. 2009. Estimation of genetic diversity in rice (Oryza sativa L.) genotypes using SSR markers and morphological characters. African Journal of Biotechnology 8 (10): 2050-2059.##Shah, S. M., Naveed, S. A. and Arif, M. 2013. Genetic diversity in basmati and non-basmati rice varieties based on microsatellite markers. Pakistan Journal of Botany 45: 423-431.##Singh, N., Choudhury, D. R., Singh, A. K., Kumar, S., Srinivasan, K., Tyagi, R. K., Singh, N. K. and Rakesh, S. 2013. Comparison of SSR and SNP markers in estimation of genetic diversity and population structure of Indian rice varieties. PLoS ONE 8 (12): e84136.##Tabkhkar, N., Rabiei, B. and Sabouri, A. 2012. Genetic diversity of rice cultivars by microsatellite markers tightly linked to cooking and eating quality. Australian Journal of Crop Science 6 (6): 980-985.##Takahata, N. and Nei, M. 1984. FST and GST statistics in the finite island model. Genetics 107: 501-504. ##Valizadeh, Z., Samizadeh, H. and Rabiei, B.  2014. Assessment ofmorphologic and genetic diversity of rice varieties using microsatellite markers associated with drought tolerance characteristics. Cereal Research 4 (2): 89-101. (In Persian with English Abstract). ##Wankhade, S. D., Cornejo, M. J. and Mateu-Andres, I. 2010. Microsatellite marker-based genetic variability in Spanish rice cultivars and landraces. Spanish Journal of Agricultural Research 8 (4): 995-1004.##Yeh, F. C., Yang, R. C. and Boyle, T. 1999. POPGENE: Microsoft window-based freeware for population genetics analysis. Version 1.32. University of Alberta, Edmonton.