دوره 18، شماره 1 - ( بهار 1405 )
جلد 18 شماره 1 صفحات 15-1 |
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:
Hesam A, Pahlevani M, Zeinalinejad K, Esmailzade Moghadam M. (2026). Investigating the Genetic Diversity of Different Wheat Cultivars based on ISSR Markers and Morphological Traits under Water Stress Conditions. J Crop Breed. 18(1), 1-15. doi:10.61882/jcb.2026.1471
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1471-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1471-fa.html
حسام عادله، پهلوانی محمدهادی، زینلی نژاد خلیل، اسماعیل زاده مقدم محسن.(1405). بررسی تنوع ژنتیکی ارقام مختلف گندم بر مبنای نشانگرهای ISSR و صفات مورفولوژیک تحت شرایط تنش کم آبی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 18 (1) :15-1 10.61882/jcb.2026.1471
1- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
2- مؤسسه تحقیقات تهیه نهال و بذر، کرج، ایران
2- مؤسسه تحقیقات تهیه نهال و بذر، کرج، ایران
چکیده: (342 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: پرهیز از وقوع تنش های محیطی و خسارات آنها بر تولید محصولات زراعی و همچنین پی آمدهای روزافزون تغییر اقلیم، متخصصین به نژادی گیاهی را بر آن داشته است تا با دستورزی های ژنتیکی بی وقفه تولیدکنندگان ارقام را در مقابله با این معضلات یاری نمایند. کم آبی مهمترین تنش غیرزیستی است که زراعت و تولید گندم را مورد تهدید قرار می دهد. در این تحقیق، جامعه ای از ارقام گندم تحت شرایط آبی و دیم کشت شد تا واکنش آنها در مواجهه با تنش کم آبی مورد تمایز قرار گیرد و میزان تنوع ژنتیکی موجود در این ارقام از نظر تحمل به تنش کم آبی، صفات زراعی و نشانگرهای ISSR سنجیده شود.
مواد و روش ها: آزمایش در سال زراعی 1399-1398 در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با 34 رقم گندم نان در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در دو شرایط کشت آبی (بدون تنش) و کشت دیم (تنش کم آبی) انجام شد. جامعه مورد بررسی ژرم پلاسم متحمل و مقاوم به کمآبی از گندم بودند که از نظر کشت و کار در نواحی گوناگون ایران رایج هستند. در فصل رشد و نمو، صفات زراعی و مورفولوژیک مهم نظیر طول و عرض برگ پرچم، طول خوشه، ارتفاع بوته، تعداد بوته در کرت، تعداد خوشه، تعداد پنجه، تعداد دانه در خوشه، وزن دانه و عملکرد دانه اندازهگیری شدند. شاخص تحمل به خشکی فرناندز برای کلیه ارقام محاسبه و همراه با سایر خصوصیات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نشانگرهای حاصل از آغازگرهای ISSR برای DNA هر رقم بررسی و امتیازات آنها تجزیه و تحلیل شدند. سپس، تجزیه های آماری لازم همانند تجزیه واریانس، مقایسه میانگین ها با آزمون LSD و تجزیه کلاستر با استفاده از نرم افزار SAS (Ver. 9) و تحلیل های مرتبط با نوارهای نشانگری چندشکل و شاخص های ژنی نئی و شانون در نرمافزارهای POPGEN و NTSYS انجام شدند.
یافته ها: نتایج حاصل از تجزیه واریانس ارقام گندم از نظر تمام خصوصیات زراعی مورد اندازه گیری تفاوت معنی داری را در سطح احتمال 1 یا 5 درصد نشان دادند. این نتایج نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی در جامعه مورد بررسی و همچنین تاییدی بر حسن انتخاب ژنوتیپ های گندم مورد مطالعه از نظر نوع، خصوصیات زراعتی، سازگاری و منشاء بودند که ارزیابی تنوع و گروه بندی ژنوتیپ ها که هدف اصلی مطالعه بودند را به درستی محقق نمود. بالاترین میزان عملکرد دانه در شرایط آبیاری متعلق به ارقام کرخه، بهرنگ و آرتا و در شرایط دیم متعلق به s-87-18، باز و زاگرس بود. همچنین ارقام کارون، مارون، اوهاری، s-87-18 و زاگرس عملکردهای نسبتا مشابهی را تحت هر دو شرایط آبیاری و دیم نشان دادند. بر اساس مقادیر شاخص فرناندز، کرخه، S-87-18، بهار، چمران، آرتا، پاستور، باز، ویبیل، بهرنگ، نیک نژاد، و هیرمند بیشترین و ارقام مارون، کویر، فانگچن، زاگرس، و گنبد کمترین مقدار تحمل به تنش کم آبی را به خود اختصاص دادند. این مقادیر را می توان مستقیما بهعنوان معیاری برای گزینش ارقام متحمل به کمآبی به کار گرفت.
تجزیه کلاستر ارقام برمبنای خصوصیات زراعی در هر دو شرایط تنش و بدون تنش سه گروه متمایز ایجاد نمود. در شرایط تنش، گروه 1 شامل دو رقم (s-87-18 و گهر) و گروه 2 شامل سه رقم (مارون، کویر و فانگچن) بودند. 29 رقم دیگر این مطالعه در گروه 3 جای گرفتند. با توجه به مقدار شاخص تحمل به خشکی، می توان بیان نمود که گروه 1 شامل رقمهای متحمل به خشکی، گروه 2 شامل ارقام حساس به تنش کمآبی و گروه 3 از نظر تحمل خشکی در حد متوسط بودند. تفاوت نتیجه گروه بندی در شرایط تنش در مقایسه با شرایط بدون تنش را میتوان به تاثیر تنش کم آبی بر صفات مورفولوژیک و به عبارت دیگر به واکنش متفاوت این ارقام در مواجهه با کم آبی منسوب نمود. آغازگرهای ISSR در مجموع 128 باند با میانگین درصد چندشکلی 93/27 درصد را برای 11 آغازگر مورد استفاده تولید نمودند. به عبارتی، هر آغازگر به طور متوسط 11/69 باند تولید نمود و میانگین شاخص PIC در آغازگرهای مورد استفاده برابر 0/28 بود. مقادیر شاخص نئی و شانون برای جامعه مورد مطالعه به ترتیب 0/26 و 0/41 محاسبه گردیدند. تجزیه کلاستر بر مبنای دادههای ISSR نشان داد که به استثنای مارون، سایر ارقام در سه گروه مجزا تفکیک شدند.
نتیجه گیری: به طور کلی نتایج نشان می دهند که تنوع ژنتیکی قابلتوجهی در جامعه مورد مطالعه وجود دارد که امکان گزینش ارقامی با قابلیت تحمل بالاتر به کم آبی و یا کشت در شرایط دیم را فراهم می سازد. چون ارقام مورد بررسی اصلاح شده و در حال کشت هستند، استفاده مستقیم یا انتقال ژن از آنها برای پروژه های افزایش عملکرد گندم در شرایط کمآبی، ساده تر و با سرعت بالاتری صورت خواهد پذیرفت.
مقدمه و هدف: پرهیز از وقوع تنش های محیطی و خسارات آنها بر تولید محصولات زراعی و همچنین پی آمدهای روزافزون تغییر اقلیم، متخصصین به نژادی گیاهی را بر آن داشته است تا با دستورزی های ژنتیکی بی وقفه تولیدکنندگان ارقام را در مقابله با این معضلات یاری نمایند. کم آبی مهمترین تنش غیرزیستی است که زراعت و تولید گندم را مورد تهدید قرار می دهد. در این تحقیق، جامعه ای از ارقام گندم تحت شرایط آبی و دیم کشت شد تا واکنش آنها در مواجهه با تنش کم آبی مورد تمایز قرار گیرد و میزان تنوع ژنتیکی موجود در این ارقام از نظر تحمل به تنش کم آبی، صفات زراعی و نشانگرهای ISSR سنجیده شود.
مواد و روش ها: آزمایش در سال زراعی 1399-1398 در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با 34 رقم گندم نان در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در دو شرایط کشت آبی (بدون تنش) و کشت دیم (تنش کم آبی) انجام شد. جامعه مورد بررسی ژرم پلاسم متحمل و مقاوم به کمآبی از گندم بودند که از نظر کشت و کار در نواحی گوناگون ایران رایج هستند. در فصل رشد و نمو، صفات زراعی و مورفولوژیک مهم نظیر طول و عرض برگ پرچم، طول خوشه، ارتفاع بوته، تعداد بوته در کرت، تعداد خوشه، تعداد پنجه، تعداد دانه در خوشه، وزن دانه و عملکرد دانه اندازهگیری شدند. شاخص تحمل به خشکی فرناندز برای کلیه ارقام محاسبه و همراه با سایر خصوصیات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نشانگرهای حاصل از آغازگرهای ISSR برای DNA هر رقم بررسی و امتیازات آنها تجزیه و تحلیل شدند. سپس، تجزیه های آماری لازم همانند تجزیه واریانس، مقایسه میانگین ها با آزمون LSD و تجزیه کلاستر با استفاده از نرم افزار SAS (Ver. 9) و تحلیل های مرتبط با نوارهای نشانگری چندشکل و شاخص های ژنی نئی و شانون در نرمافزارهای POPGEN و NTSYS انجام شدند.
یافته ها: نتایج حاصل از تجزیه واریانس ارقام گندم از نظر تمام خصوصیات زراعی مورد اندازه گیری تفاوت معنی داری را در سطح احتمال 1 یا 5 درصد نشان دادند. این نتایج نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی در جامعه مورد بررسی و همچنین تاییدی بر حسن انتخاب ژنوتیپ های گندم مورد مطالعه از نظر نوع، خصوصیات زراعتی، سازگاری و منشاء بودند که ارزیابی تنوع و گروه بندی ژنوتیپ ها که هدف اصلی مطالعه بودند را به درستی محقق نمود. بالاترین میزان عملکرد دانه در شرایط آبیاری متعلق به ارقام کرخه، بهرنگ و آرتا و در شرایط دیم متعلق به s-87-18، باز و زاگرس بود. همچنین ارقام کارون، مارون، اوهاری، s-87-18 و زاگرس عملکردهای نسبتا مشابهی را تحت هر دو شرایط آبیاری و دیم نشان دادند. بر اساس مقادیر شاخص فرناندز، کرخه، S-87-18، بهار، چمران، آرتا، پاستور، باز، ویبیل، بهرنگ، نیک نژاد، و هیرمند بیشترین و ارقام مارون، کویر، فانگچن، زاگرس، و گنبد کمترین مقدار تحمل به تنش کم آبی را به خود اختصاص دادند. این مقادیر را می توان مستقیما بهعنوان معیاری برای گزینش ارقام متحمل به کمآبی به کار گرفت.
تجزیه کلاستر ارقام برمبنای خصوصیات زراعی در هر دو شرایط تنش و بدون تنش سه گروه متمایز ایجاد نمود. در شرایط تنش، گروه 1 شامل دو رقم (s-87-18 و گهر) و گروه 2 شامل سه رقم (مارون، کویر و فانگچن) بودند. 29 رقم دیگر این مطالعه در گروه 3 جای گرفتند. با توجه به مقدار شاخص تحمل به خشکی، می توان بیان نمود که گروه 1 شامل رقمهای متحمل به خشکی، گروه 2 شامل ارقام حساس به تنش کمآبی و گروه 3 از نظر تحمل خشکی در حد متوسط بودند. تفاوت نتیجه گروه بندی در شرایط تنش در مقایسه با شرایط بدون تنش را میتوان به تاثیر تنش کم آبی بر صفات مورفولوژیک و به عبارت دیگر به واکنش متفاوت این ارقام در مواجهه با کم آبی منسوب نمود. آغازگرهای ISSR در مجموع 128 باند با میانگین درصد چندشکلی 93/27 درصد را برای 11 آغازگر مورد استفاده تولید نمودند. به عبارتی، هر آغازگر به طور متوسط 11/69 باند تولید نمود و میانگین شاخص PIC در آغازگرهای مورد استفاده برابر 0/28 بود. مقادیر شاخص نئی و شانون برای جامعه مورد مطالعه به ترتیب 0/26 و 0/41 محاسبه گردیدند. تجزیه کلاستر بر مبنای دادههای ISSR نشان داد که به استثنای مارون، سایر ارقام در سه گروه مجزا تفکیک شدند.
نتیجه گیری: به طور کلی نتایج نشان می دهند که تنوع ژنتیکی قابلتوجهی در جامعه مورد مطالعه وجود دارد که امکان گزینش ارقامی با قابلیت تحمل بالاتر به کم آبی و یا کشت در شرایط دیم را فراهم می سازد. چون ارقام مورد بررسی اصلاح شده و در حال کشت هستند، استفاده مستقیم یا انتقال ژن از آنها برای پروژه های افزایش عملکرد گندم در شرایط کمآبی، ساده تر و با سرعت بالاتری صورت خواهد پذیرفت.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1402/2/6 | پذیرش: 1404/8/28
دریافت: 1402/2/6 | پذیرش: 1404/8/28
فهرست منابع
1. Abdollahi Mandoulakani, B., Shahnejat Bushehri, A., Tabatabaei, B., Ghannadha, M., & Omidi, M. (2002). Assessment of genetic diversity among bread wheat cultivars (Triticum aestivum) using RAPD-PCR technique. Iranian Journal of Agriculture Science, 2-34(3), 447-454. [In Persian]
2. Abou-Deif, M.H., Rashed, M.A., Sallam, M.A.A., Mostafa, E.A.H., & Ramadan, W.A. (2013). Characterization of twenty wheat varieties by ISSR markers. Middle-East Journal of Scientific Research, 15(2), 168-175.
3. Abouseada, H.H., Mohamed, AS.H., Teleb, S.S., Badr, A., Ibrahim, S.D., Ellmoubi, F.Y. & Ibrahim, M. (2023). Genetic diversity analysis in wheat cultivars using SCoT and ISSR markers, chloroplast DNA barcoding and grain SEM. BMC Plant Biology, 23(1):193. [DOI:10.1186/s12870-023-04196-w]
4. Ateş-Sönmezoğlu, Ö., Çevik, E., & Terzi-Aksoy, B. (2022). Assessment of some bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for drought tolerance using SSR and ISSR markers. Biotech Studies, 31(2), 45-52. http://doi.org/10.38042/biotechstudies.1159128 [DOI:10.38042/biotechstudies.1159128]
5. Carvalho, A., Lima-Brito J., Macss B., & Guedes-Pinto, H. (2009). Genetic diversity and variation among botanical varieties of old Portuguese wheat cultivars revealed by ISSR assays. Biochemical Genetics, 47(3-4), 276-94. doi: 10.1007/s10528-009-9227-5. Epub 2009 Jan 31. PMID: 19184405. [DOI:10.1007/s10528-009-9227-5]
6. Doyle, J.J., & Doyle, J.L. (1990). Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 12, 13-15. [DOI:10.2307/2419362]
7. Duvnjak, J., Loncaric, A., Brkljacic, L., Samec, D., Sarcevic, H., Salopek-Sondi, B., & Spanic, V. (2023). Morpho-Physiological and hormonal response of winter wheat varieties to drought stress at stem elongation and anthesis stages. Plants, 12, 418.
https://doi.org/10.3390/plants12030418 [DOI:10.3390/ plants12030418]
8. Fernandez, G.C.J. (1992). Effective selection criteria for assessing stress tolerance. In: Kuo, C.G., Ed., Proceedings of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and Other Food Crops in Temperature and Water Stress. AVRDC Publication. Tainan, 257-270.
9. Garcia-Del Moral, L.F., Rharrabti, Y., Villegas, D. & Royo, C. (2003). Evaluation of grain yield and its components in durum wheat under Mediterranean conditions. Agronomy Journal, 95, 266-274.
https://doi.org/10.2134/agronj2003.0266 [DOI:10.2134/agronj2003.0266.]
10. Goli, A., Jorjani I., Sabouri H. & Fallahi, H. (2017). Assessment of genetic diversity of facultative wheat genotypes belong to North of IRAN using ISSR markers. Journal of Crop Breeding. 8(20), 174-165. [In Persian]
11. Jihad-e-Keshavarzi Report. (2022). https://irna.ir/xjF4mQ. [In Persian]
12. Kakaei, M., Zebarjadi A., Mostafaie A., & Rezaeizad, A. (2012). Determination of drought tolerant genotypes in Brassica napus L. based on drought tolerance indices. Journal of Crop Production, 3(4), 107-124. [In Persian]
13. Kamara, M.M., Rehan M., Mohamed A.M., El Mantawy R.F., Kheir A.M.S., Abd El-Moneim D., Safhi F.A., ALshamrani, S.M., Hafez, E.M., Behiry S.I., Ali, M.M.A., & Mansour, E. (2022). Genetic potential and inheritance patterns of physiological, agronomic and quality traits in bread wheat under normal and water deficit conditions. Plants (Basel), 11(7), 952. doi: 10.3390/plants11070952. PMID: 35406932; PMCID: PMC9002629. [DOI:10.3390/plants11070952]
14. Khodabandeh, N. (2005). Cereals. 3rd ed. Tehran University Press, Tehran, Iran. [In Persian]
15. Khodadadi, Z., Omidi M., Etminan A., Ebrahimi A., & Pour-Aboughadareh, A. (2022). Molecular and physiological variability in bread wheat and its wild relative (Aegilops tauschii Coss.) species under water-deficit stress conditions. BioTech, 12(1), 3. doi: 10.3390/biotech12010003. PMID: 36648829; PMCID: PMC9844422. [DOI:10.3390/biotech12010003]
16. Kumar, P.K.C., Bellundagi A., Krishna H., Mallikarjuna M.G., Thimmappa R.K., Rai N., Shashikumara P., Sinha N., Jain N., Singh P.K., Singh G.P. & Prabhu, K.V. (2023). Development of bread wheat (Triticum aestivum L) variety HD3411 following marker-assisted backcross breeding for drought tolerance. Frontiers in Genetics, 14, 1046624. doi: 10.3389/fgene.2023.1046624 [DOI:10.3389/fgene.2023.1046624]
17. Lu, Y., Yan, Z., Li l., Gao, C. & Liwei, S. (2020). Selecting traits to improve the yield and water use efficiency of winter wheat under limited water supply. Agricultural Water Management, 242, 106410, doi:10.1016/j.agwat.2020.106410. [DOI:10.1016/j.agwat.2020.106410]
18. Miazzi, M.M., Babay E., De Vita P., Montemurro C., Chaabane R., Taranto F., & Mangini, G. (2022). Comparative genetic analysis of durum wheat landraces and cultivars widespread in Tunisia. Frontiers in Plant Science, 13:939609. doi: 10.3389/fpls.2022.939609 [DOI:10.3389/fpls.2022.939609]
19. Mohammadi, M., Ghannadha, M. R., & Taleei, A. (2002). Study of genetic variation within Iranian local bread wheat lines using multivariate techniques. Seed and Plant Journal, 18, 328-347. [In Persian]
20. Nei, M. (1975). Molecular population genetics and evolution. Frontiers in Biology,, 40, I-288. PMID: 1228006.
21. Sadeghzadeh Ahari, D. (2006). Evaluation for tolerance to drought stress in promising dryland durum wheat genotypes. Iranian Journal of Crop Sciences, 8(1), 30-45. [In Persian]
22. Sadegh Ghol Moghadam, R., Saba, J., Shekari, F., & Roustaii, M. (2020). Study of relationships between root traits and yield and yield components of bread wheat under rainfed conditions. Journal of Crop Breeding, 12(36), 136-150. [In Persian] [DOI:10.52547/jcb.12.36.136]
23. Shafazadeh, M., Yazdan Sepas, A., Amini, A., & Ghanadha, M. (2004). Study of terminal drought tolerance in promising winter and facultative wheat genotypes using stress susceptibility and tolerance indices. Seed and Plant Journal, 20(1), 57-71. doi: 10.22092/spij.2017.110607. [In Persian]
24. Shannon, C.E. (1948). A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal, 27, 379-423. [DOI:10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x]
25. Sofalian, O., Chaparzadeh, N., & Dolati, M. (2009). Genetic diversity in spring wheat landraces from Northwest of Iran assessed by ISSR markers. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 37, 252-256. Doi:10.15835/nbha3723086. [DOI:10.15835/nbha3723086]
26. Sofalian, O., Chaparzadeh, N., Javanmard, A., & Hejazi, M.S. (2008). Study the genetic diversity of wheat landraces from northwest of Iran based on ISSR molecular markers. International Journal of Agriculture and Biology, 10, 465-8.
27. Takeda, S., & Matsuoka, M. (2008). Genetic approaches to crop improvement: responding to environmental and population changes. Nature Reviews Genetics, (6), 444-57. doi: 10.1038/nrg2342. PMID: 18475268. [DOI:10.1038/nrg2342]
28. Tehseen, M.M., Tonk, F.A., Tosun, M., Istipliler, D., Amri, A., Sansaloni, C.P., Kurtulus, E., Mubarik, M.S., & Nazari, K. (2022). Exploring the genetic diversity and population structure of wheat landrace population conserved at ICARDA gene bank. Frontiers in Genetics, 13, 900572. doi: 10.3389/fgene.2022.900572 [DOI:10.3389/fgene.2022.900572]
29. Wang, A., Yu, Z., & Ding, Y. (2009). Genetic diversity analysis of wild close relatives of barley from Tibet and the Middle East by ISSR and SSR markers. Comptes Rendus Biologies, 32(4), 393-403. doi: 10.1016/ j.crvi. 2008.11.007 [DOI:10.1016/j.crvi.2008.11.007]
30. Zahravi, M., Amirbakhtiar, N., Arshad, Y., Mosharraf Ghahfarrokhi, G., & Ahmadi, M. (2021). Identification of Heat Tolerant Genetic Sources in Bread Wheat Germplasm. Journal of Crop Breeding. 13(39), 228-238. URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1273-fa.html. [In Persian] [DOI:10.52547/jcb.13.39.228]
31. Xu, Z., Lai, X., Ren, Y., Yang, H., Wang, H., Wang, C., Xia, J., Wang, Z., Yang, Z., & Geng, H. (2023). Impact of Drought Stress on Yield-Related Agronomic Traits of Different Genotypes in Spring Wheat. Agronomy, 13(12), 2968. https: //doi.org/10.3390/ agronomy13122968 [DOI:10.3390/agronomy13122968]
32. Yadav, J., Jasrotia, P., Jaglan, M.S., Sareen, S., Kashyap, P.L., Kumar, S., Yadav S.S., Singh, G., & Singh, G.P. (2024). Unravelling the novel genetic diversity and marker-trait associations of corn leaf aphid resistance in wheat using microsatellite markers. PLoS One, 22;19(2): e0289527. doi: 10.1371/journal.pone.0289527. PMID: 38386640; PMCID: PMC10883527. [DOI:10.1371/journal.pone.0289527]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
