دوره 14، شماره 44 - ( زمستان 1401 )
جلد 14 شماره 44 صفحات 173-156 |
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:
bavanpori F, Farshadar E, Farshadar M. (2022). Investigation of Genetic Diversity of Bread Wheat Accessions in terms of Agronomic Traits and SSR Molecular Markers. jcb. 14(44), 156-173. doi:10.52547/jcb.14.44.156
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1373-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1373-fa.html
باوندپوری فاطمه، فرشادفر عزت اله، فرشادفر محسن. بررسی تنوع ژنتیکی توده‌های گندم نان از لحاظ صفات زراعی و نشانگرهای مولکولی SSR پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1401; 14 (44) :173-156 10.52547/jcb.14.44.156
گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشگاه رازی کرمانشاه
چکیده: (1097 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: بررسی تنوع ژنتیکی در گیاهان زراعی برای برنامه های به‌نژادی و حفاظت از ذخایر توارثی امری ضروری است و یک گام کلیدی در ارزیابی سازگاری جمعیت با شرایط جدید محیطی و در نتیجه انتخاب ارقام جدید می‌باشد. روش‌های مختلفی به منظور برآورد تنوع ژنتیکی در گونه‌های مختلف گیاهی وجود دارد که از آن موارد می‌توان به استفاده از صفات مورفولوژی و نشانگرهای DNA اشاره نمود.
مواد و روش‌ها: بدین منظور در این پژوهش تنوع ژنتیکی بین 25 توده گندم نان از نظر 23 صفت زراعی و 20 نشانگر مولکولی SSR بررسی شد. آزمایشی مزرعه‌ای در سال 96-1395 در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در شرایط دیم و آبیاری آخر فصل در مزرعه تحقیقاتی و آزمایشگاه‌های پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی به اجرا درآمد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف معنی‌داری بین توده‌ها برای اکثر صفات مورد بررسی وجود داشت. بر‌اساس نتایج تجزیه خوشه‌ای توده‌ها در چهار گروه قرار گرفتند. نتایج مقایسه میانگین و تجزیه خوشه‌ای حاکی از آن بود که توده‌های شماره 2، 13، 6، 15، 18 و 10 برترین توده‌ها بر مبنای خصوصیات زراعی بودند که بر این اساس قابل پیشنهاد برای برنامه‌های اصلاحی هستند و در مقابل توده‌های شماره 3، 24، 11، 12 و 16 به عنوان ضعیف‌ترین توده‌ها از نظر صفات زراعی مورد مطالعه شناسایی شدند. در ارزیابی تنوع ژنتیکی توده‌ها با استفاده از 20 نشانگر SSR، 16 ترکیب آغازگری که چندشکلی مناسبی داشتند، انتخاب شدند. درصد چندشکلی کل 93/75 برآورد گردید. آغازگرهای XCFD168-2D، XGWM350-7D و XGWM136-1A با صد درصد چند شکلی، بیشترین تعداد آلل، مقدار بالای شاخص‌های محتوی اطلاعات چندشکلی، شاخص نشانگری، شاخص نسبت چندشکلی مؤثر و شاخص قدرت تفکیک و با توجه به تکثیر بالای باندها و تولید نوارهای چندشکلی بالا به عنوان مناسب‌ترین آغازگرها برای گندم در مطالعات بعدی معرفی شدند. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که میزان تنوع درون گروه‌ها بیشتر از تنوع بین گروه‌ها بود. نتایج تجزیه خوشه‌ای به روش UPGMA بر مبنای ضریب تشابه جاکارد منجر به طبقه‌بندی 25 توده گندم نان در چهار گروه متفاوت گردید که با نتایج تجزیه به مختصات اصلی تطابق بالایی نشان داد و در نهایت توده‌های شماره 1، 3 و 25 بیشترین فاصله ژنتیکی با توده‌های شماره 13، 7 و رقم پیشگام داشتند بنابراین می‌توان انتخاب والدین از این دو گروه را برای برنامه‌های اصلاحی پیشنهاد نمود.
نتیجه‌گیری: ارزیابی خصوصیات زراعی نشان داد که توده‌های شماره 2، 13، 6، 15، 18 و 10 توده‌های برتری هستند که در بین آنها، توده‌هایی با منشأ خارجی و داخلی مشاهده شد. در ارزیابی تنوع ژنتیکی توده‌ها، آغازگرهای XCFD168-2D، XGWM350-7D و XGWM136-1A به‌عنوان مناسب‌ترین آغازگرها برای گندم در مطالعات بعدی شناسایی شدند. نشانگرهای با پلی‌مورفیسم بالا و همچنین نشانگرها و توده‌های دارای باندهای منحصر به فرد در الگوی نواربندی نیز از ارزش بالایی جهت برنامه‌های اصلاحی به عنوان مثال، شناسایی ژن‌های مفید برای مقاومت به انواع تنش‌های زیستی و غیرزیستی در گندم و ارتقاء ارقام مختلف آن برخوردار هستند.
مقدمه و هدف: بررسی تنوع ژنتیکی در گیاهان زراعی برای برنامه های به‌نژادی و حفاظت از ذخایر توارثی امری ضروری است و یک گام کلیدی در ارزیابی سازگاری جمعیت با شرایط جدید محیطی و در نتیجه انتخاب ارقام جدید می‌باشد. روش‌های مختلفی به منظور برآورد تنوع ژنتیکی در گونه‌های مختلف گیاهی وجود دارد که از آن موارد می‌توان به استفاده از صفات مورفولوژی و نشانگرهای DNA اشاره نمود.
مواد و روش‌ها: بدین منظور در این پژوهش تنوع ژنتیکی بین 25 توده گندم نان از نظر 23 صفت زراعی و 20 نشانگر مولکولی SSR بررسی شد. آزمایشی مزرعه‌ای در سال 96-1395 در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در شرایط دیم و آبیاری آخر فصل در مزرعه تحقیقاتی و آزمایشگاه‌های پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی به اجرا درآمد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف معنی‌داری بین توده‌ها برای اکثر صفات مورد بررسی وجود داشت. بر‌اساس نتایج تجزیه خوشه‌ای توده‌ها در چهار گروه قرار گرفتند. نتایج مقایسه میانگین و تجزیه خوشه‌ای حاکی از آن بود که توده‌های شماره 2، 13، 6، 15، 18 و 10 برترین توده‌ها بر مبنای خصوصیات زراعی بودند که بر این اساس قابل پیشنهاد برای برنامه‌های اصلاحی هستند و در مقابل توده‌های شماره 3، 24، 11، 12 و 16 به عنوان ضعیف‌ترین توده‌ها از نظر صفات زراعی مورد مطالعه شناسایی شدند. در ارزیابی تنوع ژنتیکی توده‌ها با استفاده از 20 نشانگر SSR، 16 ترکیب آغازگری که چندشکلی مناسبی داشتند، انتخاب شدند. درصد چندشکلی کل 93/75 برآورد گردید. آغازگرهای XCFD168-2D، XGWM350-7D و XGWM136-1A با صد درصد چند شکلی، بیشترین تعداد آلل، مقدار بالای شاخص‌های محتوی اطلاعات چندشکلی، شاخص نشانگری، شاخص نسبت چندشکلی مؤثر و شاخص قدرت تفکیک و با توجه به تکثیر بالای باندها و تولید نوارهای چندشکلی بالا به عنوان مناسب‌ترین آغازگرها برای گندم در مطالعات بعدی معرفی شدند. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که میزان تنوع درون گروه‌ها بیشتر از تنوع بین گروه‌ها بود. نتایج تجزیه خوشه‌ای به روش UPGMA بر مبنای ضریب تشابه جاکارد منجر به طبقه‌بندی 25 توده گندم نان در چهار گروه متفاوت گردید که با نتایج تجزیه به مختصات اصلی تطابق بالایی نشان داد و در نهایت توده‌های شماره 1، 3 و 25 بیشترین فاصله ژنتیکی با توده‌های شماره 13، 7 و رقم پیشگام داشتند بنابراین می‌توان انتخاب والدین از این دو گروه را برای برنامه‌های اصلاحی پیشنهاد نمود.
نتیجه‌گیری: ارزیابی خصوصیات زراعی نشان داد که توده‌های شماره 2، 13، 6، 15، 18 و 10 توده‌های برتری هستند که در بین آنها، توده‌هایی با منشأ خارجی و داخلی مشاهده شد. در ارزیابی تنوع ژنتیکی توده‌ها، آغازگرهای XCFD168-2D، XGWM350-7D و XGWM136-1A به‌عنوان مناسب‌ترین آغازگرها برای گندم در مطالعات بعدی شناسایی شدند. نشانگرهای با پلی‌مورفیسم بالا و همچنین نشانگرها و توده‌های دارای باندهای منحصر به فرد در الگوی نواربندی نیز از ارزش بالایی جهت برنامه‌های اصلاحی به عنوان مثال، شناسایی ژن‌های مفید برای مقاومت به انواع تنش‌های زیستی و غیرزیستی در گندم و ارتقاء ارقام مختلف آن برخوردار هستند.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح نباتات
دریافت: 1401/2/9 | ویرایش نهایی: 1401/10/11 | پذیرش: 1401/5/1 | انتشار: 1401/10/11
دریافت: 1401/2/9 | ویرایش نهایی: 1401/10/11 | پذیرش: 1401/5/1 | انتشار: 1401/10/11
فهرست منابع
1. Abdoli, M. and M. Saeidi. 2012. Using different indices for selection of resistant wheat cultivars to post anthesis water deficit in the west of Iran. Annals of Biological Research, 3(3): 1322-1333.
2. Abdollahi Mandoulakani, B. and H. Azizi. 2014. Identification of ISSR markers associated with morphological traits in cultivated alfalfa (Medicago sativa L.) populations. Journal of Cellular and Molecular Research, 27(2): 260-268 (In Persian).
3. Abri, A., K.Z. Nezhad, M. Alami and S. Bagherikia. 2020. Study of Haplotype Variation and Association of Microsatellite Alleles on Chromosome 4B of Bread Wheat with Some Agronomic Traits. Journal of Crop Breeding, 12(34): 1-14. [DOI:10.29252/jcb.12.34.1]
4. Ahmed, K., Gh. Shabbir, M. Ahmed and K. Nawaz Shah. 2020a. Phenotyping for drought resistance in bread wheat using physiological and biochemical traits. Science of the Total Environment, 729: 1-14. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.139082]
5. Ahmed, H.G.M.D., M. Kashif, M.A.R. Rashid, M. Sajjad and Y. Zeng. 2020b. Genome Wide Diversity in Bread Wheat Evaluated by SSR Markers. International Journal of Agriculture and Biology: 1-10.
6. Ali Pour, H., M.R. Bihamta, V. Mohammadi and S.A. Peyghmbari. 2017. Evaluation of Genetic Variability of Agronomic Traits in Iranian Wheat Landraces and Cultivars. Journal of Crop Breeding, 9(22): 168-177 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.9.22.168]
7. Altintas, S., F. Toklu, S. Kafkas, B. Kilian, A. Brandolini and H. Ozkan. 2008. Estimating genetic diversity in durum and bread wheat cultivars from Turkey using AFLP and SAMPL markers. Plant breeding, 127: 9-14. [DOI:10.1111/j.1439-0523.2007.01424.x]
8. Alvandi, R., A. Etminan, R. Mohammadi and L. Shoshtari. 2016. Genetic Diversity of Durum Wheat Genotypes Using Agronomic Characteristics and Molecular Markers. Journal of Seedling and Seed Breeding, 1-31(3): 441-458 (In Persian).
9. Anderson, J.A., G.A. Churchill, J.E. Autrique, S.D. Tanksley and M.E. Sorrells. 1993. Optimizing parental selection for genetic linkage maps. Genome, 36(1): 181-186. [DOI:10.1139/g93-024]
10. Ashraf, M. 2010. Inducing drought tolerance in plants: Recent advances. Biotechnology Advances, 28(1): 169-183. [DOI:10.1016/j.biotechadv.2009.11.005]
11. Condon, F.C., C.R. Gustus Donald and K.P. Smith. 2008. Effect of advanced cycle breeding on genetic diversity in barley breeding germplasm. Crop Science, 48: 1027-1036. [DOI:10.2135/cropsci2007.07.0415]
12. Doyle, J.J. and J.L. Doyle. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemistry Bulletin, 19: 11-15.
13. Farshadfar, A. 2010. New Topics in Biometric Genetics. Islamic Azad University Publications, 722 pp. (In Persian).
14. Feltaous, Y.M. 2019. Genetic diversity among some Egyptian bread wheat cultivars based on morphological characters and SSR markers. Assiut Journal Agricultural Science, 50(4): 35-50. [DOI:10.21608/ajas.2020.70069]
15. Ghasemi, N., R.H. Mirfarkhai and A.S. Abbasi. 2019. Genetic diversity of bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars using microsatellite markers. Journal Crop Breed Research, 29: 9-16 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.11.29.9]
16. Haghpanah, K., R. Mirfakhraee, M. Khodadadi and S. Shamsifar. 2020. Study on Genetic Diversity of some Barley (Hordeum vulgare L.) Cultivars using SSR Marker and Physiological Traits Plant Pigments and Proline undar Late Cold Stress. Journal of Crop Breeding, 12(34): 199-209 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.12.34.199]
17. Imam, Y. 2008. Cereal cultivation. Shiraz University Press. Third edition. 190 pp (In Persian).
18. Jabari, M., A. Golparvar, B. Sorkhilalehloo and M. Shams. 2022. Investigation of Diversity of Different Agronomic and Morphological Traits in Wild Wheat Relatives. Journal of Crop Breeding, 14(41): 29-41 (In Persian).
19. Jowkar, F., A. Masomi Asl and R. Karimizadeh. 2020. Evaluation of morphophysiological traits and drought tolerance indices in some advanced durum wheat (Triticum durum L.) lines under supplementary irrigation and irrigation conditions. Journal of Plant Ecophysiology, 12(42): 162-173 (In Persian).
20. Kalivas, A., F. Xanthopoulos, O. Kehagia and A.S. Tsaftaris. 2011. Agronomic characterization genetic diversity and association analysis of cotton cultivars using simple sequence repeat molecular markers. Genetics and Molecular Research, 10: 208-217. [DOI:10.4238/vol10-1gmr998]
21. Kara, K., M. Rached-Kanouni, S. Mnasri, H. Khammar and M.B. Ben Naceur. 2020. Genetic variability assessment in bread wheat (Triticum aestivum) grown in Algeria using microsatellites SSR markers. Biodiversitas, 21(6): 2638-2644. [DOI:10.13057/biodiv/d210635]
22. karimi dastgerdi, Z., Sh. Mohammady, S. Hyshmand and M. Rabiei. 2020. The Study of different irrigation regimes influences on heritability and some physiological characteristics in wheat genotypes (Triticum aestivum L.). Journal of Crop Production, 13(4): 111-134 (In Persian).
23. Khadka, K., H.J. Earl, M.N. Raizada and A. Navabi. 2020. A Physio-Morphological Trait-Based Approach for Breeding Drought Tolerant Wheat. Frontiers in Plant Science, 11(715): 1-26. [DOI:10.3389/fpls.2020.00715]
24. Khodadadi, Z., M. Omidi, A. Etminan and A. Ebrahimi. 2020. Analysis of genetic Diversity and relationships among different genotypes of Triticum aestivum and Aegilops tauschii using SSR markers. Modern Genetics journal, 15(4): 287-296 (In Persian).
25. Kouhestani, M., B. Sadeghzade, M.A. Ebrahimi and V. Yousefi. 2016. Identification of continuous SSR markers with agronomic traits in durum wheat. The 2nd International Congress and 14th National Congress of Genetics of Iran. Tehran, Shahid Behashti university, 1-5 pp (In Persian).
26. Kumar, P., V.K. Gupta, A.K. Misra, D.R. Modi and B.K. Pandy. 2009. Potential of Molecular Markers in Plant Biotechnology. Plant Omics Journals, 2(4): 141-162.
27. Mohammadi, R. and A. Amri. 2008. Comparison of parametric and non-parametric methods for selecting stable and adapted durum wheat genotypes in variable environments. Euphytica, 159: 419-432. [DOI:10.1007/s10681-007-9600-6]
28. Mohammadi, S.A. and B. M. Prasanna. 2003. Analysis of genetic diversity in crop plants: Salient statistical tools and considerations. Crop Science, 43: 1235-1248. [DOI:10.2135/cropsci2003.1235]
29. Mwangi, E.W., S. Marzougui, J. Suk Sung, C.E. Bwalya, Y.M. Choi and M.Ch. Lee. 2019. Assessment of Genetic Diversity and Population Structure on Kenyan Sunflower (Helianthus annus L.) Breeding Lines by SSR Markers. Korean Journal Plant Research, 32(3): 244-253.
30. Naderi Zarnaghi, R. and R. Fotovat. 2017. Evaluation of Drought Tolerance of someWinter Wheat Genotypes. Journal of Crop Ecophysiology, 10(4): 945-958 (In Persian).
31. Naderi, F., F. Bavandpori, E. Farshadfar and M. Farshadfar. 2020. Screening and Identification of Drought Tolerant Bread Wheat Landraces (Triticum aestivum L.). Journal of Crop Ecophysiology, 14(2): 275-292 (In Persian).
32. Naghavi, M.R., M. Moghaddam, M. Toorchi and M.R. Shakiba. 2016. Evaluation of Spring wheat Cultivars for Physiological, Morphological and Agronomic Traits under Drought Stress. Journal of Crop Breeding, 8(18): 64-77 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.8.18.64]
33. Najaphy, A., R. Ashrafi and E. Farshadfar. 2012. Evaluation of Genetic Diversity in Wheat Cultivars and Breeding Lines using Inter Simple Sequence Repeat Markers. Biotechnology and Biotechnological Equipment, 25: 2634-2638. [DOI:10.5504/BBEQ.2011.0093]
34. Ouaja, M., B.A. Bahri, L. Aouini, S. Ferjaoui, M. Medini, T. Marcel and S.M. Hamza. 2020. Morphological characterization and genetic diversity analysis of Tunisian Durum wheat (Triticum Turgidum Var. Durum) collection. BMC Genetics: 1-17. [DOI:10.21203/rs.3.rs-51248/v1]
35. Pour-Aboughadareh, A., M. Omidi, A. Etminan and A.A. Mehrabi. 2018. The importance of wild wheat germplasm in breeding for resistance to abiotic stresses. Modern Genetics Journal, 51:489-504 (In Persian).
36. Poursiahbidi, M.M., K. Cheghamirza, S. Bahraminejad, A. Arzani and A.A. Mehrabi. 2020. Evaluation of genetic variation in einkorn wheat originated from west Iran using microsatellite markers. Agricultural Biotecnology Journal, 12(2): 184-208 (In Persian).
37. Ramya, P., A. Chaubal, K. Kulkarni, L. Gipta, N. Kadoo, H.S. Dhaliwal, P. Chhuneja, M. Lagu and V. Gupta. 2010. QTL mapping of 1000-kernel weight, kernel length, and kernel width in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Applied Genetics, 51: 421-429. [DOI:10.1007/BF03208872]
38. Safari, S. and A.A. Mehrabi. 2014. Evaluation of Genetic Diversity in Rapeseed Genotypes Using ISSR Markers. Biotechnology in Agriculture, 13(2): 37-44 (In Persian).
39. Salem, K.F.M., A.M. El-zanaty and R.M. Esmail. 2008. Assessing wheat (Triticum aestivum L.) genetic diversity using morphological characters and microsatellite markers. World Journal of Agricultural Sciences, 4: 538-544.
40. Shahabzadeh, Z., R. Darvishzadeh, R. Mohammadi, M. Jafari and H. Alipour. 2020. Study of genetic diversity and association analysis of agronomic traits with ISSR and EST-SSR markers in tall fescue (Festuca arundinacea). Crop Biotechnology, 9(3): 1-20 (In Persian).
41. Shiri, A., S.S. Ramezanpour, H. Soltanloo, M. Kalateh Arabi and Sh. Kia. 2014. Evaluation of genetic diversity of some cultivated barley (Hordeum vulgare L.) lines by AFLP markers. Modern Genetics journal, 9(4): 429-438 (In Persian).
42. Soleymani Fard, A. and R. Naseri. 2020. Evaluation of relationships between grain yield and agro-physiological traits of bread wheat genotypes under rainfed conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences, 13(3): 701-714 (In Persian).
43. Vajed Ebrahimi, M.T., M.R. Mohammadabadi and A.K. Esmailizadeh. 2017. Genetic Diversity Analysis of Four Sheep Breeds Existing in Iran Using Microsatellite Markers. Agricultural Biotechnology, 8: 59-66 (In Persian).
44. Warschefsky, E., R.V. Penmetsa, D.R. Cook and E.J.B. Von Wettberg. 2014. Back to the wilds: tapping evolutionary adaptations for resilient crops through systematic hybridization with crop wild relatives. American Journal of Botany, 101: 1791-1800. [DOI:10.3732/ajb.1400116]
45. Yaghotipoor, A. 2016. Association analysis of drought resistance indices and stability parameters in bread wheat. PhD Thesis in Plant Breeding. Razi University Campus of Agriculture and Natural Resources (In Persian).
46. Younis, A., F. Ramzan, Y. Ramzan, F. Zulfiqar, M. Ahsan and K.B. Lim. 2020. Molecular Markers Improve Abiotic Stress Tolerance in Crops: A Review. Plants, 9(1374): 1-16. [DOI:10.3390/plants9101374]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
