کارایی انتخاب به کمک نشانگرهای ریزماهواره پیوسته با ویژگی های کیفی دانه در یک جمعیت نسل F6 برنج (Oryza sativa L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

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

چکیده

یکی از اهداف مهم در اصلاح واریته­های برنج، بهبود کیفیت پخت و خوراک است که نقش کلیدی در بازارپسندی و ارزش اقتصادی آن دارد. تحقیق حاضر به­منظور انتخاب غیرمستقیم لاین­های خوش­کیفیتیک جمعیت نسل F6 حاصل از تلاقی ارقام برنج هاشمی × ندا با استفاده ­ازنشانگرهای ریزماهواره پیوسته با نواحی ژنومی کنترل کننده کیفیت پخت و خوراک انجام شد. در این تحقیق، 250 لاین F6 در قالب طرح آگمنت به­همراه پنج رقم رایج منطقه شامل ندا، هاشمی، دمسیاه، کادوس و علی­کاظمی به­عنوان ارقام شاهد در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در دو منطقه شامل مؤسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) و ایستگاه تحقیقات برنج چپرسر (مازندران)در سال 1394 کشت شدند. تکثیر DNA ژنومی به­کمک نشانگر­های ریزماهواره پیوسته با نواحی ژنومی (ژن­های) کنترل­کننده صفات مرتبط با کیفیت دانه برنج روی کروموزوم­های شماره 6، 7 و 8 انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد کهاز بین نشانگرهای مورد استفاده، بالاترین دقت و کارایی انتخاب متعلق به نشانگرRM331روی کروموزوم شماره 8 بود که کم­ترین فاصله را با QTL شناسایی­شده برای صفات مقدار آمیلوز، غلظت ژل و مدت زمان لازم تا حداکثر چسبندگی را داشت. پس از آن، نشانگرهای RM1364 و RM27181به­ترتیب روی کروموزوم­های شماره 7 و 8 دارای بیش­ترین کارایی انتخاب بودند. بررسی فاصله­های ژنومی بین نشانگرهای مجاور مورد مطالعه نیز نشان داد که به­ترتیب نشانگرهای مجاور RM234-RM1364 و RM22804-RM331 بهترین فاصله­ های نشانگری جهت غربال جمعیت مورد مطالعه از نظر ویژگی­های کیفی بودند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Efficiency of marker assisted selection in a rice (Oryza sativa L.) F6 population using linked SSR markers to grain quality characteristics

نویسندگان [English]

  • Mahnaz Pourabbas Dolatabad 1
  • Babak Rabiei 2
  • Maryam Hosseini 3
1 Graduated M. Sc., Dept. of Agronomy and PlantBreeding, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Prof., Dept. of Agronomy and PlantBreeding, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
3 Research Assist. Prof.,Dept. of Seed Improvement, Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran
چکیده [English]

One of the important objectives in improving rice varieties is improving coocking and eating quality, which plays a key role in it’s marketability and economic value. This research was carried out to indirectly select the high quality linesof a population of F6 generation derived from the cross of Hashemi×Nedarice varieties usingmicrosatellite markers tightly linked to cooking and eating quality traits. In this research, 250 F6 lines in an augmented design together with five prevalent rice varieties as the checks including Neda, Hashemi, Domsiah, Kadus and Ali Kazemi, in a randomized complete block design with three replications were cultivated in two regions, Rice Research Institute of Iran(Rasht, Iran), and ChaparsarRice Station(Mazandaran, Iran),in 2015. Genomic DNA amplification was performedbylinked microsatellite markers tothe genomic regions (genes) controlling rice grain quality traits, includingRM217 and RM225 on chromosome 6, RM234 and RM1364 on chromosome 7 andRM331,RM22804 and RM27181 on chromosome 8.The results of this research showed that among the markers used in current study, the highest accuracy and selection efficiency belonged to the RM331 on chromosome 8 which had the smallest distance with the QTLdetected to amylose content, gel consistency and time to peak viscosity. Afterwards, two SSR markers, RM1364 and RM27181 on chromosomes 7 and 8, respectively, were themost efficient markers.Assessing the genomic intervals among the flanking markers also showed that the flanking markers RM234-RM1364 and RM22804-RM331 were the best marker intervals for the screening of the studied population for the qualitative characteristics. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cooking quality
  • Flanking markers
  • Selection efficiency
  • Single marker selection
Arzani, A. 2008.  Investigation of selection efficiency with markers for the gene of resistance to Russian aphids in wheat. Seed and PlantJournal 23(1): 110-112.(In Persian with English Abstract).##Allahgholipour, M., Rabiei, B., Ebadi, A.A., Hosseini, M. and Yekta, M. 2010.Starch viscosity properties: New criteria for assessment ofcooking quality of rice (Oryza sativa L.) cultivars.Iranian Journal of Crop Sciences 12 (2): 140-151. (In Persian with English Abstract).##Bimpong, I.K., Manneh, B., Sock, M., Diaw, F., Amoah, N.K.A., Ismail, A.M., Gregorio, G., Singh, R. K. and Wopereis, M. 2016. Improving salt tolerance of lowland rice cultivar‘Rassi’through marker-aided backcross breeding in West Africa. Plant Science 242: 288-299.##Cagampang, G.B., Perez, C.M. and Juliano, B.O. 1973. A gel consistency test for eating quality of rice. Journal of the Science of Food and Agricalture 24 (12): 1589-1594.##Chen, S., Lin, X.H., Xu, C.G. and Zhang, Q. 2000. Improvement of bacterial blight resistance of Minghui 63, an elite restorer line of hybrid rice, by molecular marker-assisted selection. Crop Science 40: 239-244.##Chen, Z.X., Zhang, Y.F., Feng, F., Feng, M.H., Jiang,W., Ma, Y.Y., Pan, C.H., Hua, H.L., Li, G.S., Pan, X.B. and Zuo, S.M.2014. Improvement of Japonica rice resistance to sheath blight by pyramiding Qsb-9 Tq and Qsb-7 Tq. Field Crops Research 161: 118-127.##Hosseini-Chaleshtari, M. 2011. Locating the controlling genes of yield, yield components and determining quality traits of rice. Ph. D. Dissertation, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran. (In Persian).##Hosseini, M., Houshmand, S., Mohammadi, Sh., Tarang, A., Khodambashi, M.and Rahim-Soroush, H. 2012. Detection of QTLs with main, epistatic and QTL× environment interaction effects for rice grain appearance quality traits using two populations of backcross inbred lines (BILs).Field Crops Research 135: 97-106.##Hosseini, M., Rahim-Soroush, H., Habibi, F. and Ebadi, A.A. 2016. Modification of high quality cultivars with cooking quality of sadri.Final report. Agricultural Research Promotion Education Publishing. 91. (In Persian).##Jantaboon, J., Siangliw, M., Im-mark, S., Jamboonsri, W., Vanavichit, A. and Toojinda, T. 2011. Ideotype breeding for submergence tolerance and cooking quality by marker-assisted selection in rice. Field Crops Research 123 (3): 206-213.##Jin, L., Lu, Y., Shao, Y., Zhang, G., Xiao, P., Shen, Sh., Corke, H. and Bao, J. 2010. Molecular marker assisted selection for improvement of the eating, cooking and sensory quality of rice (Oryza sativa L.). Journal of Cereal Science 51 (1): 159-164.##Juliano, B. 1971. A simplified assay for milled-rice amylase. Cereal Science Today 16: 334-338.##Little, R.R., Hilder, G.B., Dawson, E.H. and Elsie, H. 1985. Differential effect of dilute alkali on 25 varieties of milled white rice. Cereal Chemistry 35: 111-126.##Murray, M.G. and Thompson, W.F. 1980. Rapid isolation of high molecular weight plant. DNANucleic Acids Research 8: 4321-4325.##Narayanan, N.N., Baisakh, N., Oliva, N.P., Veracrus, C.M., Gnanamanickam, S.S., Datta, K. and Datta, S.K. 2004. Marker-assisted slection combined with biolistic transformation for blast and bacterial blight resistance in Indica rice. Molecular Breeding 14 (1): 61-71.##Peng, J.H., Fahima, T., Röder, M.S., Li, Y.C., Garma, A. and Neevo, E. 2000. Microsatellite high density mapping of the stripe rust resistance gene YrH52 regionon choromose 1B and evaluation of its marker-asisted selection in the F generation in wild emmer wheat. New Phytologist 146: 41-154.##Shabanimofrad, M., Yusop, M.R., Ashkani, S., Musa, M. H. N.A., Haifa, I., Harun, A.R. and Latif, M.A. 2015. Marker-assisted selection for rice brown planthopper (Nilaparvata lugens) resistance using linked SSRmarkers. Turkish Journal of Biology 39 (5): 666-673.## Sreenivasulu, N., Butardo, V.M., Misra, G., Cuevas, R.P., Anacleto, R. and Kishor, P.B.K. 2015. Designing climate-resilient rice with ideal grain quality suited for high-temperature stress. Journal of Experimental Botany 66 (7): 1737-1748.##Swamy, B.P.M., Kaladhar, K., Rani, N.Sh., Prasad, G.S.V., Viraktamath, B.C., Reddy, G.A. and Sarla, N. 2012. QTL analysis for grain quality traits in 2 BC2F2 populations derived from crosses between Oryza sativacv. Swarna and 2 accessions of O. Nivara. Journal of Heredity 103 (3): 442-452.##Utami, S., Widyastuti, U., Wikan Utami, D., Rosdianti, I. and Lestari, P. 2017. Molecular marker-assisted selection of rice grain quality on rice (Oryza sativa L.) lines tolerant to Fe toxicity stress. Journal of Tropical Life Science 7(3): 268-276.##Yun, B.W., Kim, M.G., Handoyo, T. and Kim, K.M. 2014. Analysis of rice grain
quality-associated quantitative trait loci by using genetic mapping. American Journal of Plant Sciences 5: 1125-1132.