دوره 14، شماره 44 - ( زمستان 1401 )
جلد 14 شماره 44 صفحات 55-46 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Ghanavati M, Houshmand S, Albrecht S, Otto L. (2022). Genome Wide Assosiation Study (GWAS) in some Chamomile Genotypes (Matricaria chamomilla L.) using Morphological, Phenological Traits. jcb. 14(44), 46-55. doi:10.52547/jcb.14.44.46
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1357-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1357-fa.html
قنواتی مهدی، هوشمند سعدالله، آلبرشت سباستین، اتوو لارس گارنت. مطالعات ارتباطی جامع ژنوم (GWAS) در برخی از توده‌های بابونه آلمانی (Matricaria chamomilla L.) پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1401; 14 (44) :55-46 10.52547/jcb.14.44.46
گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، تهران، ایران،
چکیده: (1562 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: بابونه آلمانی (Matricaria recutita) یکی از قدیمی ترین و پرمصرف ترین گیاهان دارویی در جهان است. با توجه به اهمیت این گیاه، این مطالعه با هدف تعیین ساختار ژنتیکی با استفاده از ژنوتیپ سنجی از طریق توالی یابی (GBS)1 و شناسایی2SNPهای مرتبط با برخی ویژگیهای مرفوفیزیولوژیکی در بابونه آلمانی انجام شد و سپس مطالعات ارتباطی جامع ژنوم (GWAS3) انجام گردید.
مواد و روش‌ها: به منظور بررسی تنوع ژنتیکی و طبقه بندی اکوتیپ های بابونه آلمانی، آزمایشی بر روی 46 اکوتیپ ایرانی و خارجی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی شرکت فارماپلنت آلمان انجام شد. سپس با استفاده از توالی یاب Illumina HiSeq 2000/2500 ژنوتیپ سنجی از طریق توالی یابی (GBS) صورت گرفته و تجزیه داده های توالی یابی و کشف SNPها در غیاب یک ژنوم مرجع، به صورت de novo توسط پایپ لاین IPyRAD انجام شد. پس از توالی یابی نمونه ها، از تکنیک مطالعه ارتباطی در سطح ژنوم (GWAS)4 جهت بررسی ارتباط بین نشانگرها و صفات مورد مطالعه استفاده شد. در GWAS، به منظور شناسایی SNP های مرتبط با صفات مورفولوژی و بیوشیمیایی مختلف از آنالیز منهتن و نمودار QQ پلات مبتنی بر مدلهای MLM و FarmCPU استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج آنالیز منهتن و اعتبارسنجی آنها با نمودار QQ پلات مبتنی بر مدلهای MLM و FarmCPU منجر به شناسایی SNPهای مرتبط با زمان گلدهی، شدت رنگ سبز کرت، وضعیت انشعبات برگ (صافی و زبری)، تراکم بخش علفی گیاه، وضعیت انشعابی شاخه های فرعی، ارتفاع بوته، قطر گل در گیاه داروئی بابونه آلمانی شد. نشانگرهای ذیل در این مطالعه شناسایی شدند: SNP با مکان ژنی locus_161754-71 و با log P-value= 10.35354- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت زمان گلدهی، SNP با مکان ژنی locus_136992-38 با log P-value= 6.5950-به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت شدت رنگ سبز کرت، SNP با مکان ژنی locus_31850-95 با log P-value= 5.92567- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت وضعیت سطحی برگ (صافی و زبری) کرتها، SNP با مکان ژنی locus_136992-38 با log P-value= 6.5950- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت تراکم بخش علفی کرتها، SNP با مکان ژنی locus_35488-32 با log P-value= 8.0247- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت وضعیت شاخه های فرعی کرتها، SNP با مکان ژنی locus_135707-30 با log P-value= 11.4573- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت ارتفاع بوته معرفی، SNP با مکان ژنی locus_2494-70 با log P-value= 5.8867- به عنوان نشانگر مرتبط با صفت قطر گل، به طور کلی، ساختار ژنتیکی اکوتیپ های بابونه آلمانی با استفاده از GBS بررسی شد و همچنین SNPهای مرتبط با برخی صفات مورفوفیزیولوژیک شناسایی شدند.
نتیجه گیری: از نشانگرهای SNP شناسایی شده در این مطالعه GWAS، بویژه مواردی که جنبه اقتصادی بالاتری دارند، می توان به منظور گزینش به کمک نشانگر در برنامه های اصلاحی بابونه آلمانی استفاده کرد.
مقدمه و هدف: بابونه آلمانی (Matricaria recutita) یکی از قدیمی ترین و پرمصرف ترین گیاهان دارویی در جهان است. با توجه به اهمیت این گیاه، این مطالعه با هدف تعیین ساختار ژنتیکی با استفاده از ژنوتیپ سنجی از طریق توالی یابی (GBS)1 و شناسایی2SNPهای مرتبط با برخی ویژگیهای مرفوفیزیولوژیکی در بابونه آلمانی انجام شد و سپس مطالعات ارتباطی جامع ژنوم (GWAS3) انجام گردید.
مواد و روش‌ها: به منظور بررسی تنوع ژنتیکی و طبقه بندی اکوتیپ های بابونه آلمانی، آزمایشی بر روی 46 اکوتیپ ایرانی و خارجی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی شرکت فارماپلنت آلمان انجام شد. سپس با استفاده از توالی یاب Illumina HiSeq 2000/2500 ژنوتیپ سنجی از طریق توالی یابی (GBS) صورت گرفته و تجزیه داده های توالی یابی و کشف SNPها در غیاب یک ژنوم مرجع، به صورت de novo توسط پایپ لاین IPyRAD انجام شد. پس از توالی یابی نمونه ها، از تکنیک مطالعه ارتباطی در سطح ژنوم (GWAS)4 جهت بررسی ارتباط بین نشانگرها و صفات مورد مطالعه استفاده شد. در GWAS، به منظور شناسایی SNP های مرتبط با صفات مورفولوژی و بیوشیمیایی مختلف از آنالیز منهتن و نمودار QQ پلات مبتنی بر مدلهای MLM و FarmCPU استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج آنالیز منهتن و اعتبارسنجی آنها با نمودار QQ پلات مبتنی بر مدلهای MLM و FarmCPU منجر به شناسایی SNPهای مرتبط با زمان گلدهی، شدت رنگ سبز کرت، وضعیت انشعبات برگ (صافی و زبری)، تراکم بخش علفی گیاه، وضعیت انشعابی شاخه های فرعی، ارتفاع بوته، قطر گل در گیاه داروئی بابونه آلمانی شد. نشانگرهای ذیل در این مطالعه شناسایی شدند: SNP با مکان ژنی locus_161754-71 و با log P-value= 10.35354- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت زمان گلدهی، SNP با مکان ژنی locus_136992-38 با log P-value= 6.5950-به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت شدت رنگ سبز کرت، SNP با مکان ژنی locus_31850-95 با log P-value= 5.92567- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت وضعیت سطحی برگ (صافی و زبری) کرتها، SNP با مکان ژنی locus_136992-38 با log P-value= 6.5950- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت تراکم بخش علفی کرتها، SNP با مکان ژنی locus_35488-32 با log P-value= 8.0247- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت وضعیت شاخه های فرعی کرتها، SNP با مکان ژنی locus_135707-30 با log P-value= 11.4573- به عنوان مرتبط ترین نشانگر برای صفت ارتفاع بوته معرفی، SNP با مکان ژنی locus_2494-70 با log P-value= 5.8867- به عنوان نشانگر مرتبط با صفت قطر گل، به طور کلی، ساختار ژنتیکی اکوتیپ های بابونه آلمانی با استفاده از GBS بررسی شد و همچنین SNPهای مرتبط با برخی صفات مورفوفیزیولوژیک شناسایی شدند.
نتیجه گیری: از نشانگرهای SNP شناسایی شده در این مطالعه GWAS، بویژه مواردی که جنبه اقتصادی بالاتری دارند، می توان به منظور گزینش به کمک نشانگر در برنامه های اصلاحی بابونه آلمانی استفاده کرد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح نباتات مولكولي
دریافت: 1400/12/16 | ویرایش نهایی: 1401/12/3 | پذیرش: 1401/2/27 | انتشار: 1401/10/11
دریافت: 1400/12/16 | ویرایش نهایی: 1401/12/3 | پذیرش: 1401/2/27 | انتشار: 1401/10/11
فهرست منابع
1. Bastien, M., H. Sanah and F. Belzile. 2014. Genome wide association mapping of Sclerotinia sclerotiorum resistance in soybean with a genotyping-by-sequencing approach. The Plant Gen, 7: 1-13. [DOI:10.3835/plantgenome2013.10.0030]
2. Cao, Z., Y. Guo and Q. Yang. 2019. Genome-wide identification of quantitative trait loci for important plant and flower traits in petunia using a high-density linkage map and an interspecific recombinant inbred population derived from Petunia integrifolia and P. axillaris. Hortic Res, 6: 27. [DOI:10.1038/s41438-018-0091-5]
3. Das, M. 2014. Chamomile: medicinal, biochemical, and agricultural aspects. Boca Raton: CRC Press Taylor and Francis Group. [DOI:10.1201/b17160]
4. Dong, Z., M. Khorshed Alam, M. Xie, L. Yang, J. Liu, M. Helal, J. Huang, X. Cheng, Y. Liu, C. Tong, and C. Zhao. 2021. Mapping of a major QTL controlling plant height using a high-density genetic map and QTL-seq methods based on whole-genome resequencing in Brassica napus, G3 Genes|Genomes|Genetics, 11: 33-45. [DOI:10.1093/g3journal/jkab118]
5. Elshire, R.J., J.C. Glaubitz, Q. Sun, J.A. Poland, K. Kawamoto, E.S. Buckler and S.E. Mitchell. 2016. A robust, simple genotyping-by-sequencing (GBS) approach for high diversity species. PLoS One, 6(5): e19379. [DOI:10.1371/journal.pone.0019379]
6. Frary, A., S. Doganlar and M.C. Daunay. 2003. QTL analysis of morphological traits in eggplant and implications for conservation of gene function during evolution of solanaceous species. Theor Appl Genet, 107: 359-370. [DOI:10.1007/s00122-003-1257-5]
7. Frayling, T.M. 2016. Genome-wide association studies: the good, the bad and the ugly. Clin Med (Lond), 14(4): 428-431. [DOI:10.7861/clinmedicine.14-4-428]
8. Ghanavati, M., S. Houshmand, H. Zainali and F. Abrahimpour. 2010. Chemical Composition of the Essential Oils of Matricaria recutita L. Belonging to Central and South Parts of Iran. J. Med. Plants. 9 (34): 102-108
9. He, J., X. Zhao, A. Laroche, Lu. Z-X, H. Liu and Z. Li. 2014. Genotyping-by-sequencing (GBS), an ultimate marker-assisted selection (MAS) tool to accelerate plant breeding. Front Plant Sci, 5:484. [DOI:10.3389/fpls.2014.00484]
10. Huang, Y.F., J.A. Poland, C.P. Wight, E.W. Jackson and N.A. Tinker. 2014. Using genotyping by- sequencing (GBS) for genomic discovery in cultivated oat. PLoS One, 9(7): e102448. [DOI:10.1371/journal.pone.0102448]
11. Kameswara, N. 2014. Plant genetic resources: Advancing conservation and use through biotechnology. Afr. J. biotechnol. 3(2): 136-145. [DOI:10.5897/AJB2004.000-2025]
12. Kilian, B. and A. Graner. 2012. NGS technologies for analyzing germplasm diversity in genebanks. Brief Funct Genomics, 11(1): 38-50. [DOI:10.1093/bfgp/elr046]
13. Kurasawa, K., A. Matsui, R. Yokoyama, T. Kuriyama, T. Yoshizumi, M. Matsui, K. Suwabe, M. Watanabe and K. Nishitani. 2009. The AtXTH28 gene, a xyloglucan endotransglucosylase/ hydrolase, is involved in automatic self-pollination in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol, 50(2): 413-22. [DOI:10.1093/pcp/pcp003]
14. Lu, F., AE. Lipka, J. Glaubitz, R. Elshire, J.H. Cherney, MD. Casler, ES. Buckler and D.E. Costich. 2017. Switchgrass genomic diversity, Ploidy, and evolution: novel insights from a network-based SNP discovery protocol. PLoS Genet, 9(1): e1003215. [DOI:10.1371/journal.pgen.1003215]
15. Mehrabi, A. and S. Miri. 2019. Identification of informative SNP markers associated to root traits and indices, water use efficiency and transpiration efficiency in durum wheat using GWAS. MGJ, 14(1) : 39-47
16. Otto, L.G., P. Mondal, J. Brassac, S. Preiss, J. Degenhardt, S. He and T.F. Sharbel. 2017. Use of genotyping-by-sequencing to determine the genetic structure in the medicinal plant chamomile, and to identify flowering time and alpha-bisabolol associated SNP-loci by genome-wide association mapping. BMC genomics, 18(1): 599. [DOI:10.1186/s12864-017-3991-0]
17. Rathore, S. and R. Kumar. 2021. Agronomic interventions affect the growth, yield, and essential oil composition of German chamomile (Matricaria chamomilla L.) in the western Himalaya. Ind Crops Prod, 171: 4-9. [DOI:10.1016/j.indcrop.2021.113873]
18. Ruzicka, J., M. Hacek and J. Novak. 2021. Genetic variation and mitochondrial relationships between various chamomile accessions. J Appl Genet, 62(1): 73-84. [DOI:10.1007/s13353-020-00602-3]
19. Ruzicka, J. and J. Novak. 2020. Mitochondrial genome variation between different accessions of Matricaria chamomilla L. (Asteraceae) based on SNP mutation analysis. Genet Resour Crop Evol. 67: 853-864. [DOI:10.1007/s10722-020-00881-z]
20. Tan, L.Q., L.Y Wang and L.Y. Xu. 2016. SSR-based genetic mapping and QTL analysis for timing of spring bud flush, young shoot color, and mature leaf size in tea plant (Camellia sinensis). Tree Genet. Genomes, 12:52. [DOI:10.1007/s11295-016-1008-9]
21. Uitdewilligen, J., A.M.A Wolters, B.B. D'hoop, T. Borm, R. Visser and H.J. van Eck. 2013. A next-generation sequencing method for genotyping-bysequencing of highly heterozygous Autotetraploid potato. PLoS One, 8(5): e62355. [DOI:10.1371/journal.pone.0062355]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
