دوره 16، شماره 2 - ( تابستان 1403 )                   جلد 16 شماره 2 صفحات 147-136 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print

Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
pourtabrizi S, Kazemi pour A, Mohamadi-Nejad G, Khajoei-Nejad G, Abdolshahi R. (2024). Evaluation of the Effect of the Ppd-D1 Gene on Drought Stress Tolerance of Bread Wheat (Triticum aestivum L.) Isogenic Lines. J Crop Breed. 16(2), 136-147. doi:10.61186/jcb.16.2.136
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1514-fa.html
پورتبریزی ثریا، کاظمی پور علی، محمدی نژاد قاسم، خواجویی نژاد غلامرضا، عبدالشاهی روح اله. ارزیابی تأثیر ژن Ppd-D1 بر تحمل تنش خشکی در لاین‌های ایزوژن گندم نان (.Triticum aestivum L) پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1403; 16 (2) :147-136 10.61186/jcb.16.2.136

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1514-fa.html

ارزیابی تأثیر ژن Ppd-D1 بر تحمل تنش خشکی در لاین‌های ایزوژن گندم نان (.Triticum aestivum L)
ثریا پورتبریزی* 1، علی کاظمی پور1، قاسم محمدی نژاد2، غلامرضا خواجویی نژاد1، روح اله عبدالشاهی3
1- بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
2- پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی و بخش زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
3- پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی و بخش زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
چکیده:   (721 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: یکی از چالش‌های اصلی کشاورزان و به‌نژادگران گندم در دنیا، محدودیت رشد و نمو و عملکرد آن، در مواجهه با تنش‎های محیطی است. کم‌آبی یکی از مهمترین تنش‌ها است که باعث کاهش در راندمان و تولید این محصول زراعی می‎گردد. فرار از خشکی به‎عنوان یک مکانیسم سازگاری کلاسیک، به گیاه در حال رشد این امکان را می‌دهد تا چرخه زندگی خود را قبل از وقوع تنش خشکی کامل کند. این مسأله در مناطقی که خشکسالی در پایان فصل کشت رخ می‌دهد، بسیار قابل اهمیت است. ژن‎های دوره‌ی نوری علاوه بر کنترل عادت رشدی گندم، نقش کلیدی در زمان گلدهی و زودرسی گندم ایفا می‌نمایند و در پژوهش‎های تحمل خشکی موردتوجه هستند. هدف از این تحقیق بررسی تحمل تنش خشکی در لاین‌های ایزوژن گندم با استفاده از شاخص‌های کمی تحمل تنش بود.
مواد و روش‌ها: در پژوهش‌های قبلی، زودرسی از یک رقم زودرس استرالیایی به نام اکسکلیبر با استفاده از روش تلاقی برگشتی و برای توسعه نسل دوم از تلاقی برگشتی سوم به رقم روشن و کل‌حیدری منتقل شد. در تحقیق حاضر، گیاهان زودرس این نسل با والد تکراری (روشن و کل‌حیدری) در سال 1397 تلاقی داده شد تا نسل اول از تلاقی برگشتی چهارم به‎دست آید. در این نسل، والدین و فرزندان از نظر ژن‌های کنترل‌کننده دوره‌ی نوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. در طول نسل‌های اول تا چهارم از تلاقی برگشتی پنجم، تنها گیاهان هتروزیگوت (Ppd-D1a/Ppd-D1b) با استفاده از نشانگرهای اختصاصی برای جایگاه Ppd-D1 انتخاب شدند. پنج نسل تلاقی برگشتی و چهار نسل خودگشنی برای داشتن آلل‌های مختلف Ppd-D1 در زمینه ژنتیکی یکسان انجام شد. هر دو ژنوتیپ هموزیگوت (Ppd-D1a/Ppd-D1a و Ppd-D1b/Ppd-D1b) در نسل پنجم از تلاقی برگشتی پنجم برای ایجاد لاین‌های ایزوژن برای Ppd-D1 انتخاب شدند. در این نسل، لاین‌های هموزیگوت برای آزمایش‌های مزرعه‌ای نهایی انتخاب شدند. با هدف بررسی تاثیر ژن‌های دوره‌ی نوری بر تحمل خشکی، چهار لاین ایزوژن ایجاد شده در آزمایش‎هایی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار در سال‌ زراعی 1399-1398 در شرایط دیم شهرستان سپیدان و در شرایط فاریاب کرمان در سال‌ زراعی 1401-1400 مورد بررسی قرار گرفتند. صفات تعداد روز تا گلدهی، تعداد روز تا رسیدگی، طول دوره پر شدن دانه، تعداد سنبله در مترمربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و عملکرد دانه بررسی شدند. ارزیابی لاین‌های ایزوژن از نظر تحمل خشکی توسط هشت شاخص میانگین تولید، شاخص عملکرد، شاخص تحمل تنش، میانگین هندسی تولید، شاخص حساسیت به تنش، شاخص پایداری عملکرد و نمره تحمل به تنش صورت گرفت.
یافته‌ها: برخلاف Ppd-D1b، که‌ یک آلل حساس به دوره نوری است، Ppd-D1a، به‌عنوان یک آلل غیرحساس به دوره نوری، به‌طور موثری در شرایط دیم و فاریاب، گلدهی زود هنگام را بهبود می‌بخشد. آلل Ppd-D1a تعداد روز تا گلدهی را در زمینه ژنتیکی روشن به‎میزان 3/75 و 4/00 روز و در زمینه ژنتیکی کل‌حیدری به‎میزان 5/08 و 4/7 روز به‎ترتیب در شرایط دیم سپیدان و فاریاب کرمان کاهش داد. این نتایج در تعداد روز تا رسیدن نیز پیش‌بینی شد، زمانی‌که Ppd-D1a این صفت را به‎ترتیب در زمینه‌های ژنتیکی روشن و کل‌حیدری 7/04 و 8/02 روز بهبود بخشید. Ppd-D1a زودرس بودن را در هر دو زمینه ژنتیکی بهبود بخشید، در حالی‌که عملکرد بهتری در زمینه ژنتیکی کل‌حیدری داشت. این یافته‌ها اثر متقابل زمینه ژنتیکی و ژن Ppd-D1 را تایید کرد. علی‎رغم تأثیر مثبت Ppd-D1a بر زودرس بودن در هر دو زمینه ژنتیکی و تحت همه محیط‌ها، بین پس‌زمینه‌های ژنتیکی و آلل‌های Ppd-D1a برای زودرسی برهم‌کنش وجود داشت، به این معنی که زمینه‌های ژنتیکی میزان پاسخ به انتخاب را تعیین می‌کنند. در شرایط تنش رطوبتی از بین لاین‌های ایزوژن مورد مطالعه، در لاین‌های دارای آلل Ppd-D1a عملکرد دانه به‎ترتیب 96 و 99 کیلوگرم در هکتار در زمینه ژنتیکی روشن و کل‌حیدری به‎طور قابل‎توجهی (معادل 13 و 14 درصد افزایش) بهبود یافت. با ‌این‌وجود، هیچ تفاوت معنی‌داری بین لاین‌های ایزوژن در هر دو زمینه ژنتیکی تحت شرایط فاریاب وجود نداشت. این نتایج اهمیت انتخاب و تلاقی برگشتی به‎کمک نشانگر را برای Ppd-D1a در برنامه‌های به‌نژادی برای شرایط دیم برجسته کرد. با توجه به وضعیت همبستگی عملکرد (*0.952) در محیط تنش خشکی و نرمال، مشخص گردید که به‌طور کلی گزینش در هر دو شرایط می‌تواند لاین ایزوژن پرمحصول و با پایداری عملکرد خوب را نشان دهد. در شرایط نرمال رطوبتی بین شاخص‌ها میانگین هندسی تولید، شاخص تحمل تنش، شاخص عملکرد، شاخص حساسیت به تنش و عملکرد دانه همبستگی بالایی وجود داشت. این همبستگی در شرایط تنش رطوبتی در شاخص‌های میانگین هندسی تولید، شاخص تحمل تنش و شاخص عملکرد بالا و معنی‌دار بود. نمره‌ی تحمل به تنش نشان داد لاین‎های ایزوژن Ppd-D1a در هر دو زمینه‌ی ژنتیکی روشن و کل‌حیدری که دارای آلل عدم حساسیت به دوره‌ی نوری بودند دارای بیشترین نمره‌ی تحمل به تنش شدند. تجزیه به مولفه‌های اصلی ایزولاین‌ Ppd-D1a در زمینه‌ی ژنتیکی روشن را به‎عنوان متحمل‌ترین ایزولاین معرفی کرد.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد آلل -D1aPpd علاوه بر ایجاد زودرسی در لاین‌های ایزوژن، با استفاده از مکانیسم فرار از خشکی باعث بهبود تحمل تنش خشکی نیز می‌شود.   
 
واژه‌های کلیدی: زودرسی، عملکرد، نمره‌ تحمل به تنش، همبستگی
متن کامل [PDF 1706 kb]   (124 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1402/7/23 | پذیرش: 1402/12/12
فهرست منابع
1. Abdolshahi, R., Safarian, A., Nazari, M., Pourseyedi, S., & Mohamadi-Nejad, G. (2013). Screening drought-tolerant genotypes in bread wheat (Triticum aestivum L.) using different multivariate methods. Archives of Agronomy and Soil Science, 59(5), 685-704. http://doi:10.1080/03650340.2012.667080 [DOI:10.1080/03650340.2012.667080]
2. Beales, J., Turner, A., Griffiths, S., Snape, J.W., Laurie, D.A. (2007). A pseudo-response regulator is mis-expressed in photoperiod insensitive Ppd-D1a mutant of wheat (Triticum aestivum). Theor Appl Genet, 115, 721-733. [DOI:10.1007/s00122-007-0603-4]
3. Bouslama, M., Schapaugh, W. T. (1984). Stress tolerance in soybean. Part 1: evaluation of three screening techniques for heat and drought tolerance. Crop Science, 24(5), 933-937. [DOI:10.2135/cropsci1984.0011183X002400050026x]
4. Chen, L., Du, Y., Lu, Q., Chen, H., Meng, R., Cui, C., Lu, S., Yang, Y., Chai, Y., & Li, J. (2018). The photoperiod-insensitive allele Ppd-D1a promotes earlier flowering in Rht12 dwarf plants of bread wheat. Frontiers in Plant Science, 9, 1312. http://doi:10.3389/fpls.2018.01312 [DOI:10.3389/fpls.2018.01312]
5. Dorrani-Nejad, M., Kazemipour, A., Maghsoudi-Moud, A. A., & Abdolshahi, R. (2022). Wheat breeding for early heading: Does it improve grain yield under drought stress and well-watered conditions? Environmental and Experimental Botany, 200, 104902. http://doi:10.1016/j.envexpbot.2022.104902 [DOI:10.1016/j.envexpbot.2022.104902]
6. Fait, V. I., & Balashova, I. A. (2022). Distribution of Photoperiod-Insensitive Alleles Ppd-D1a, Ppd-B1a, and Ppd-B1c in Winter Common Wheat Cultivars (Triticum aestivum L.) of Various Origin. Cytology and Genetics, 56(2), 109-117. http://doi:10.3103/S0095452722020049 [DOI:10.3103/S0095452722020049]
7. Farshadfar, E., Poursiahbidi, M. M., & Safavi, S. M. (2013). Assessment of drought tolerance in land races of bread wheat based on resistance/tolerance indices. International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 1(2), 143-158.
8. Fernandez, G.C. (1992). Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In Proceeding of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and other Food Crops in Temperature and Water Stress, Aug. 13-16, Shanhua, Taiwan, 257-270. [DOI:10.22001/wvc.72511]
9. Fischer, R.A., Maurer, R. (1978). Drought resistance in spring wheat cultivars. Part 1: grain yield response, 29(5), 897-912. http://dx.doi.org/10.1071/AR9780897 [DOI:10.1071/AR9780897]
10. Gavuzzi, P., Rizza, F., Palumbo, M., Campanile, R. G., Ricciardi, G. L., & Borghi, B. (1997). Evaluation of field and laboratory predictors of drought and heat tolerance in winter cereals. Canadian Journal of Plant Science, 77(4), 523-531. [DOI:10.4141/P96-130]
11. Golabadi, M., Arzani, A., & Maibody, S. A. M. (2006). Assessment of drought tolerance in segregating populations in durum wheat. African Journal of Agricultural Research, 1(5), 162-171.
12. Hill, C. B., & Li, C. (2016). Genetic architecture of flowering phenology in cereals and opportunities for crop improvement. Frontiers in Plant Science, 7, 1906. http://doi:10.3389/fpls.2016.01906 [DOI:10.3389/fpls.2016.01906]
13. Kamran, A., Iqbal, M., & Spaner, D. (2014). Flowering time in wheat (Triticum aestivum L.): a key factor for global adaptability. Euphytica, 197, 1-26. http://doi:10.1007/s10681-014-1075-7 [DOI:10.1007/s10681-014-1075-7]
14. Khanizadeh, A., Rashidi, V., Eivazi, A. R., Khalilvand Behroziar, E., & Yarnia, M., (2021). Evaluation of Drought Tolerance in Advance Lines and Cultivars of Winter Wheat. Journal of Crop Breeding, 13 (38). http:// doi: 10.52547/jcb.13.38.193 [DOI:10.52547/jcb.13.38.193]
15. Krupin, P. Y., Karlov, G. I., Bespalova, L. A., Salina, E. A., Chernook, A. G., Watanabe, N., Bazhenov, M. S., Panchenko, V. V, Nazarova, L. A., & Kovtunenko, V. Y. (2020). Effects of Rht17 in combination with Vrn-B1 and Ppd-D1 alleles on agronomic traits in wheat in black earth and non-black earth regions. BMC plant biology, 20(1), 304. http://doi:10.1186/s12870-020-02514-0 [DOI:10.1186/s12870-020-02514-0]
16. Kulkarni, M., Soolanayakanahally, R., Ogawa, S., Uga, Y., Selvaraj, M. G., & Kagale, S. (2017). Drought response in wheat: key genes and regulatory mechanisms controlling root system architecture and transpiration efficiency. Frontiers in Chemistry, 5, 106. http://doi:10.3389/fchem.2017.00106 [DOI:10.3389/fchem.2017.00106]
17. Langer, S. M., Longin, C. F. H., & Würschum, T. (2014). Flowering time control in European winter wheat. Frontiers in Plant Science, 5, 537. http://doi:10.3389/fpls.2014.00537 [DOI:10.3389/fpls.2014.00537]
18. Moghaddasi, L., Rashidi, V., & Rosban-Haghighi, A. (2010). Evaluation of drought tolerance in durum wheat lines using application of drought tolerance indices. 11th Crop Science Congress. Iran, Shahid Beheshti University of Tehran.
19. Mursalova, J., Akparov, Z., Ojaghi, J., Eldarov, M., BELEN, S., GUMMADOV, N., & Morgounov, A. (2015). Evaluation of drought tolerance of winter bread wheat genotypes underdrip irrigation and rain-fed conditions. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 39(5), 817-824. http:// doi: 10.3906/tar-1407-152 [DOI:10.3906/tar-1407-152]
20. Nikkhah, H. R., Tajali, H., Tabatabaie, S. A., & Taheri, M. (2023). Evaluation of Yield Stability and Drought Tolerance of Barley Genotypes in Temperate Regions of the Iran. Journal of Crop Breeding, 14(44). http://doi: 10.52547/jcb.14.44.1 ‎ [DOI:10.52547/jcb.14.44.1]
21. Nitcher, R., Pearce, S., Tranquilli, G., Zhang, X., & Dubcovsky, J. (2014). Effect of the hope FT-B1 allele on wheat heading time and yield components. Journal of Heredity, 105(5), 666-675. http://doi:10.1093/jhered/esu042 [DOI:10.1093/jhered/esu042]
22. Omidi, M., Siahpoosh, M. R., Mamghani, R., & Modarresi, M. (2015). Heat tolerance evaluating of wheat cultivars using physiological characteristics and stress tolerance indices in Ahvaz climatic conditions. Plant Productions, 38(1), 103-113. [DOI:10.22055/ppd.2015.11135]
23. Radhika, T. S. K. (2014). Comparative yield responses of wheat genotypes under sowing date mediated heat stress conditions on basis of different stress indices. Ind. J. Ecol, 41, 339-343.
24. Rahimi, Y., Bihamta, M., Taleei, A., & Ali Pour, H. (2019). Genetic variability assessment of Iranian wheat landraces in term of some agronomic attributes under normal irrigation and rain-fed conditions. Iranian Journal of Field Crop Science, 50(3), 1-16. 10.22059/IJFCS.2018.258294.654471
25. Rahman, M. M., Crain, J., Haghighattalab, A., Singh, R. P., & Poland, J. (2021). Improving wheat yield prediction using secondary traits and high-density phenotyping under heat-stressed environments. Frontiers in Plant Science, 12, 633651. [DOI:10.3389/fpls.2021.633651]
26. Rawson, H. M. (1970). Spikelet number, its control and relation to yield per ear in wheat. Australian Journal of Biological Sciences, 23(1), 1-16. [DOI:10.1071/BI9700001]
27. Rosielle, A.A., Hamblin, J. (1981). Theoretical aspects of selection for yield in stress and nonstress environment. Crop Science, 21(6), 943-946. doi: 10.2135/cropsci1981. 0011183X002100060033x [DOI:10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x]
28. Seki, M., Chono, M., Nishimura, T., Sato, M., Yoshimura, Y., Matsunaka, H., Fujita, M., Oda, S., Kubo, K., & Kiribuchi-Otobe, C. (2013). Distribution of photoperiod-insensitive allele Ppd-A1a and its effect on heading time in Japanese wheat cultivars. Breeding Science, 63(3), 309-316. http://doi:10.1270/jsbbs.63.309 [DOI:10.1270/jsbbs.63.309]
29. Shavrukov, Y., Kurishbayev, A., Jatayev, S., Shvidchenko, V., Zotova, L., Koekemoer, F., De Groot, S., Soole, K., & Langridge, P. (2017). Early flowering as a drought escape mechanism in plants: how can it aid wheat production? Frontiers in Plant Science, 8, 1950. http://doi:10.3389/fpls.2017.01950 [DOI:10.3389/fpls.2017.01950]
30. Shcherban, A. B., Börner, A., & Salina, E. A. (2015). Effect of VRN‐1 and PPD‐D1 genes on heading time in European bread wheat cultivars. Plant Breeding, 134(1), 49-55. http://doi:10.1111/pbr.12223 [DOI:10.1111/pbr.12223]
31. Shiri, M., Valizadeh, M., Magjidi, E., Sanjari, A., & GHARIB, E. A. (2010). EVALUATION OF WHEAT TOLERANC INDICES TO MOISTHRE STRESS CONDITION.
32. Taheripourfard, Z. S., Izadi-Darbandi, A., Ghazvini, H., Ebrahimi, M., & Mortazavian, S. M. M. (2018). Characterization of specific DNA markers at VRN-H1 and VRN-H2 loci for growth habit of barley genotypes. Journal of Genetics, 97, 87-95. [DOI:10.1007/s12041-018-0886-z]
33. Watson, A., Ghosh, S., Williams, M. J., Cuddy, W. S., Simmonds, J., Rey, M.-D., Asyraf Md Hatta, M., Hinchliffe, A., Steed, A., & Reynolds, D. (2018). Speed breeding is a powerful tool to accelerate crop research and breeding. Nature Plants, 4(1), 23-29. http://doi:10.1038/s41477-017-0083-8 [DOI:10.1038/s41477-017-0083-8]
34. Zhang, Y.P., Uyemoto, J., Kirkpatrick, B. (1998). A small-scale procedure for extracting nucleic acids from woody plants infected with various phytopathogens for PCR assay. Journal of Virological Methods, 71(1), 45-50. http://doi.org/10.1016/S0166-0934(97)00190-0 [DOI:10.1016/S0166-0934(97)00190-0]
35. Zebarjadi, A. R., Shadpey, T., Etminan, A. R., & Mohammadi, R. (2013). Evaluation of drought stress tolerance in durum wheat genotypes using drought tolerance indices. Seed and Plant Improvement Journal, 29(1).
36. Zikhali, M., Leverington-Waite, M., Fish, L., Simmonds, J., Orford, S., Wingen, L. U., Goram, R., Gosman, N., Bentley, A., & Griffiths, S. (2014). Validation of a 1DL earliness per se (eps) flowering QTL in bread wheat (Triticum aestivum). Molecular Breeding, 34, 1023-1033. http://doi:10.1007/s11032-014-0094 [DOI:10.1007/s11032-014-0094-3]
ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA
ارسال پیام به نویسنده مسئول

بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by: Yektaweb