دوره 15، شماره 46 - ( تابستان 1402 )
جلد 15 شماره 46 صفحات 114-104 |
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:
Khabiri E, Asghari A, Mohammadi S, Rasolzadeh A, Nouraein M. (2023). QTL Mapping for Some Morphological Traits under Salt Stress Condition in Recombinant Inbred Lines of Bread Wheat. J Crop Breed. 15(46), 104-114. doi:10.61186/jcb.15.46.104
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1301-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1301-fa.html
خبیری النا، اصغری علی، محمدی سید ابوالقاسم، رسول زاده علی، نور آئین مجتبی. مکان یابی نواحی ژنومی کنترل کننده برخی صفات مورفولوژیکی در شرایط تنش شوری در لاین های اینبرد نوترکیب گندم نان پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1402; 15 (46) :114-104 10.61186/jcb.15.46.104
1- گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی
2- گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز
3- گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی
4- گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه مراغه
2- گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز
3- گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی
4- گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه مراغه
چکیده: (1565 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: تنش شوری از جمله مهم ترین تنش های غیرزیستی بوده که اثرات زیانباری بر عملکرد گیاه و کیفیت محصول آن دارد. به طوری که طبق پیش بینی های صورت گرفته تا سال 2050، 50 درصد زمین های کشاورزی بر اثر شوری قابلیت کشت خود را از دست خواهند داد. به دلیل پیچیدگی صفات مقاومت به شوری، اطلاعات اندکی از تعداد ژن ها، جایگاه کروموزومی آنها و سهم نسبی هر یک از ژن ها در بروز و توزیع فنوتیپی وجود دارد. مکانیابی ژن های کمی می تواند این مدل پیچیده ژنتیکی را به اجزای ژنتیکی منفرد تجزیه، که در این صورت صفات کمی نیز همانند صفات تک ژنی بررسی خواهند شد.
مواد و روش ها: به منظور شناسایی QTLهای کنترل کننده برخی صفات ریشه و اندام هوایی در شرایط تنش شوری در گندم نان، 148 لاین اینبرد نوترکیب گندم نان بهاره حاصل از تلاقی رقم Yecora Rojo (زودرس و پاکوتاه به عنوان والد پدری با منشاء آمریکا) و ژنوتیپ No.49 (دیررس و پابلند به عنوان والد مادری با منشاء سیستان و بلوچستان) به همراه والدین مورد مطالعه قرار گرفتند. این پژوهش در سال 1398 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی تحت شرایط تنش شوری (شوری 8 دسی زیمنس در متر مربع) و بدون تنش در محیط کشت پیت ماس و پرلیت و به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با پنج تکرار به اجرا درآمد. صفات اندازه گیری شده در این آزمایش شامل طول ریشه، وزنتر و خشک ریشه، وزنتر و خشک اندام هوایی بود. برای تجزیه QTL از نقشه پیوستگی حاوی 202 نشانگر (177 نشانگر ریزماهواره و 51 نشانگر رتروترانسپوزون) استفاده شد که طول نقشه حدود 691/36 سانتی مورگان با میانگین فاصله 3/42 بین هر جفت نشانگر بود و 21 کروموزوم گندم نان را پوشش می داد. تجزیه QTL به روش مکانیابی فاصله ای مرکب (CIM) صورت گرفت و اثرات افزایشی QTLهای شناسایی شده، برآورد گردید.
یافته ها: نتایج تجزیه QTL نشان داد که در شرایط بدون تنش برای وزن خشک ریشه و وزن خشک اندام هوایی یک QTL، وزنتر اندام هوایی دو QTL و برای وزنتر ریشه و طول ریشه هر کدام سه QTL شناسایی شد. در شرایط تنش شوری برای وزن خشک ریشه و طول ریشه هر کدام یک QTL، برای وزن خشک اندام هوایی دو QTL و برای وزنتر اندام هوایی سه QTL شناسایی شد. در بین QTLهای شناسایی شده QRFW6A.n در شرایط نرمال و QSFW2A.s در شرایط تنش شوری بیشترین اثر افزایشی را داشتند. برای وزن خشک اندام هوایی و وزنتر ریشه در شرایط نرمال و صفت وزنتر اندام هوایی در شرایط تنش شوری اثر افزایشی مثبت QTLهای مکانیابی شده نشاندهنده توارث الل مطلوب در این جایگاه از والد Yecora Rojo به نتاج بود. واریانس فنوتیپی توجیه شده توسط این QTLها در شرایط نرمال از 5/43 تا 8/97 و در شرایط تنش شوری از 5/51 تا 7/43 درصد متغیر بود.
نتیجه گیری: در این مطالعه تعداد QTLهای شناسایی شده برای خصوصیات مرتبط با ریشه و اندام هوایی کم بود که می تواند به دلیل تعداد بالای
QTLهای با اثر کم، وجود اثرات متقابل و همچنین اثرات محیطی باشد.
واژه های کلیدی: اثرات افزایشی، صفات نشانگر مورفولوژیکی، گندم نان، مکان یابی
مقدمه و هدف: تنش شوری از جمله مهم ترین تنش های غیرزیستی بوده که اثرات زیانباری بر عملکرد گیاه و کیفیت محصول آن دارد. به طوری که طبق پیش بینی های صورت گرفته تا سال 2050، 50 درصد زمین های کشاورزی بر اثر شوری قابلیت کشت خود را از دست خواهند داد. به دلیل پیچیدگی صفات مقاومت به شوری، اطلاعات اندکی از تعداد ژن ها، جایگاه کروموزومی آنها و سهم نسبی هر یک از ژن ها در بروز و توزیع فنوتیپی وجود دارد. مکانیابی ژن های کمی می تواند این مدل پیچیده ژنتیکی را به اجزای ژنتیکی منفرد تجزیه، که در این صورت صفات کمی نیز همانند صفات تک ژنی بررسی خواهند شد.
مواد و روش ها: به منظور شناسایی QTLهای کنترل کننده برخی صفات ریشه و اندام هوایی در شرایط تنش شوری در گندم نان، 148 لاین اینبرد نوترکیب گندم نان بهاره حاصل از تلاقی رقم Yecora Rojo (زودرس و پاکوتاه به عنوان والد پدری با منشاء آمریکا) و ژنوتیپ No.49 (دیررس و پابلند به عنوان والد مادری با منشاء سیستان و بلوچستان) به همراه والدین مورد مطالعه قرار گرفتند. این پژوهش در سال 1398 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی تحت شرایط تنش شوری (شوری 8 دسی زیمنس در متر مربع) و بدون تنش در محیط کشت پیت ماس و پرلیت و به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با پنج تکرار به اجرا درآمد. صفات اندازه گیری شده در این آزمایش شامل طول ریشه، وزنتر و خشک ریشه، وزنتر و خشک اندام هوایی بود. برای تجزیه QTL از نقشه پیوستگی حاوی 202 نشانگر (177 نشانگر ریزماهواره و 51 نشانگر رتروترانسپوزون) استفاده شد که طول نقشه حدود 691/36 سانتی مورگان با میانگین فاصله 3/42 بین هر جفت نشانگر بود و 21 کروموزوم گندم نان را پوشش می داد. تجزیه QTL به روش مکانیابی فاصله ای مرکب (CIM) صورت گرفت و اثرات افزایشی QTLهای شناسایی شده، برآورد گردید.
یافته ها: نتایج تجزیه QTL نشان داد که در شرایط بدون تنش برای وزن خشک ریشه و وزن خشک اندام هوایی یک QTL، وزنتر اندام هوایی دو QTL و برای وزنتر ریشه و طول ریشه هر کدام سه QTL شناسایی شد. در شرایط تنش شوری برای وزن خشک ریشه و طول ریشه هر کدام یک QTL، برای وزن خشک اندام هوایی دو QTL و برای وزنتر اندام هوایی سه QTL شناسایی شد. در بین QTLهای شناسایی شده QRFW6A.n در شرایط نرمال و QSFW2A.s در شرایط تنش شوری بیشترین اثر افزایشی را داشتند. برای وزن خشک اندام هوایی و وزنتر ریشه در شرایط نرمال و صفت وزنتر اندام هوایی در شرایط تنش شوری اثر افزایشی مثبت QTLهای مکانیابی شده نشاندهنده توارث الل مطلوب در این جایگاه از والد Yecora Rojo به نتاج بود. واریانس فنوتیپی توجیه شده توسط این QTLها در شرایط نرمال از 5/43 تا 8/97 و در شرایط تنش شوری از 5/51 تا 7/43 درصد متغیر بود.
نتیجه گیری: در این مطالعه تعداد QTLهای شناسایی شده برای خصوصیات مرتبط با ریشه و اندام هوایی کم بود که می تواند به دلیل تعداد بالای
QTLهای با اثر کم، وجود اثرات متقابل و همچنین اثرات محیطی باشد.
واژه های کلیدی: اثرات افزایشی، صفات نشانگر مورفولوژیکی، گندم نان، مکان یابی
فهرست منابع
1. Afzal, I., S. Rauf, S. Basra and G. Murtaza. 2008. Halopriming improves vigor, metabolism of reserves and ionic contents in wheat seedlings under salt stress. Plant Soil Environment, 54(9): 382-388. [DOI:10.17221/408-PSE]
2. Akbarimoghaddam, H., M. Galavi, A. Ghanbari and N. Panjehkeh. 2011. Salinity effects on seed germination and seedling growth of bread wheat cultivars. Trakia journal of Sciences, 9(1): 43-50.
3. Arfan, M., H.R. Athar and M. Ashraf. 2007. Does exogenous application of salicylic acid through the rooting medium modulate growth and photosynthetic capacity in two differently adapted spring wheat cultivars under salt stress? Journal of plant physiology, 164(6): 685-694. [DOI:10.1016/j.jplph.2006.05.010]
4. Asgari, H.R., W. Cornelis and P. Van Damme. 2012. Salt stress effect on wheat (Triticum aestivum L.) growth and leaf ion concentrations. International Journal of Plant Production, 6(2): 195-208.
5. Batool, N., N. Ilyas, A. Shahzad, B.A. Hauser and M. Arshad. 2018. Quantitative trait loci (QTLs) mapping for salt stress tolerance in wheat at germination stage. Pakistan Journal of Agricultural Sciences, 55(1): 47-55. [DOI:10.21162/PAKJAS/18.5426]
6. Bonilla, P., J. Dvorak, D. Mackell, K. Deal and G. Gregorio. 2002. RFLP and SSLP mapping of salinity tolerance genes in chromosome 1 of rice (Oryza sativa L.) using recombinant inbred lines. Philippine Agricultural Scientist (Philippines).
7. Bryan, G., A. Collins, P. Stephenson, A. Orry, J. Smith and M. Gale. 1997. Isolation and characterisation of microsatellites from hexaploid bread wheat. Theoretical and Applied Genetics, 94(5): 557-563. [DOI:10.1007/s001220050451]
8. Byrt, C.S., J.D. Platten, W. Spielmeyer, R.A. James, E.S. Lagudah, E.S. Dennis, M. Tester and R. Munns. 2007. HKT1; 5-like cation transporters linked to Na+ exclusion loci in wheat, Nax2 and Kna1. Plant Physiology, 143(4): 1918-1928. [DOI:10.1104/pp.106.093476]
9. Chao, S., P. Sharp, A. Worland, E. Warham, R. Koebner and M. Gale. 1989. RFLP-based genetic maps of wheat homoeologous group 7 chromosomes. Theoretical and Applied Genetics. 78(4): 495-504. [DOI:10.1007/BF00290833]
10. Chinnusamy, V., A. Jagendorf and J.K. Zhu. 2005. Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Science. 45(2): 437-448. [DOI:10.2135/cropsci2005.0437]
11. De Leon, T.B., S. Linscombe and P.K. Subudhi. 2016. Molecular dissection of seedling salinity tolerance in rice (Oryza sativa L.) using a high-density GBS-based SNP linkage map. Rice, 9(1): 52. [DOI:10.1186/s12284-016-0125-2]
12. Devos, K. and M. Gale. 1993. Extended genetic maps of the homoeologous group 3 chromosomes of wheat, rye and barley. Theoretical and Applied Genetics, 85(6-7): 649-652. [DOI:10.1007/BF00225000]
13. Dubcovsky, J., G. Santa Maria, E. Epstein, M.C. Luo and J. Dvořák. 1996. Mapping of the K+/Na+ discrimination locus Kna1 in wheat. Theoretical and Applied Genetics, 92(3-4): 448-454. [DOI:10.1007/BF00223692]
14. Edwards, J., Y. Shavrukov, C. Ramsey, M. Tester, P. Langridge and T. Schnurbusch. 2008. Identification of a QTL on chromosome 7AS for sodium exclusion in bread wheat.
15. Ehdaie, B., S.A. Mohammadi and M. Nouraein. 2016. QTLs for root traits at mid-tillering and for root and shoot traits at maturity in a RIL population of spring bread wheat grown under well-watered conditions. Euphytica, 211(1): 17-38. [DOI:10.1007/s10681-016-1670-x]
16. Ellis, R., B. Forster, D. Gordon, L. Handley, R. Keith, P. Lawrence, R. Meyer, W. Powell, D. Robinson and C. Scrimgeour. 2002. Phenotype/genotype associations for yield and salt tolerance in a barley mapping population segregating for two dwarfing genes. Journal of Experimental Botany, 53(371): 1163-1176. [DOI:10.1093/jexbot/53.371.1163]
17. Fuller, M.P., J.H. Hamza, H.Z. Rihan and M. Al-Issawi. 2012. Germination of primed seed under NaCl stress in wheat. ISRN Botany. 2012. [DOI:10.5402/2012/167804]
18. Geldermann, H. 1975. Investigations on inheritance of quantitative characters in animals by gene markers I. Methods. Theoretical and Applied Genetics, 46(7): 319-330. [DOI:10.1007/BF00281673]
19. Genc, Y., K. Oldach, A.P. Verbyla, G. Lott, M. Hassan, M. Tester, H. Wallwork and G.K. McDonald.2010. Sodium exclusion QTL associated with improved seedling growth in bread wheat under salinity stress. Theoretical and Applied Genetics, 121(5): 877-894. [DOI:10.1007/s00122-010-1357-y]
20. Ghaedrahmati, M., M. Mardi, M. Naghavi, E.M. Haravan, B. Nakhoda, A. Azadi and M. Kazemi. 2014. Mapping QTLs associated with salt tolerance related traits in seedling stage of wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Agricultural Science and Technology, 16: 1413-1428.
21. Ghiyasi, M., A.A. Seyahjani, M. Tajbakhsh, R. Amirnia and H. Salehzadeh. 2008. Effect of osmopriming with polyethylene glycol (8000) on germination and seedling growth of wheat (Triticum aestivum L.) seeds under salt stress. Research Journal of Biological Sciences, 3(10): 1249-1251.
22. Gill, K.S., B.S. Gill, T.R. Endo and T. Taylor. 1996. Identification and high-density mapping of gene-rich regions in chromosome group 1 of whea. Genetics, 144(4): 1883-1891. [DOI:10.1093/genetics/144.4.1883]
23. Hasanuzzaman, M., K. Nahar and M. Fujita. 2013. Plant response to salt stress and role of exogenous protectants to mitigate salt-induced damages, in Ecophysiology and responses of plants under salt stress. Springer. p. 25-87. [DOI:10.1007/978-1-4614-4747-4_2]
24. Hasanuzzaman, M., K. Nahar, A. Rahman, T.I. Anee, M.U. Alam, T.F. Bhuiyan, H. Oku and M. Fujita. 2017. Approaches to enhance salt stress tolerance in wheat. Wheat Improvement, Management and Utilization, InTech, 151-187. [DOI:10.5772/67247]
25. Hussain, B., S.J. Lucas, L. Ozturk and H. Budak. 2017. Mapping QTLs conferring salt tolerance and micronutrient concentrations at seedling stagein wheat. Scientific Reports, 7(1): 1-14. [DOI:10.1038/s41598-017-15726-6]
26. Jahan, N., Y. Zhang, Y. Lv, M. Song, C. Zhao, H. Hu, Y. Cui, Z. Wang, S. Yang and A. Zhang. 2020. QTL analysis for rice salinity tolerance and fine mapping of a candidate locus qSL7 for shoot length under salt stress. Plant Growth Regulation, 90(2): 307-319. [DOI:10.1007/s10725-019-00566-3]
27. Kearsey, M.J. 1998. The principles of QTL analysis (a minimal mathematics approach). Journal of Experimental Botany, 49(327): 1619-1623. [DOI:10.1093/jxb/49.327.1619]
28. Khan, A. and M. Ashraf. 2008. Exogenously applied ascorbic acid alleviates salt-induced oxidative stress in wheat. Environmental and experimental botany, 63(1-3): 224-231. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2007.10.018]
29. Koyama, M.L., A. Levesley, R.M. Koebner, T.J. Flowers and A.R. Yeo. 2001. Quantitative trait loci for component physiological traits determining salt tolerance in rice. Plant Physiology, 125(1): 406-422. [DOI:10.1104/pp.125.1.406]
30. Lande, R. and R. Thompson. 1990. Efficiency of marker-assisted selection in the improvement of quantitative traits. Genetics, 124(3): 743-756. [DOI:10.1093/genetics/124.3.743]
31. Lee, S.Y., J.H. Ahn, Y.S. Cha, D.W. Yun, M.C. Lee, J.C. Ko, K.S. Lee and M.Y. Eun. 2006. Mapping of quantitative trait loci for salt tolerance at the seedling stage in rice. Molecules & Cells (Springer Science & Business Media BV). 21(2).
32. Lin, H., M. Zhu, M. Yano, J. Gao, Z. Liang, W. Su, X. Hu, Z. Ren and D. Chao. 2004. QTLs for Na+ and K+ uptake of the shoots and roots controlling rice salt tolerance. Theoretical and Applied Genetics, 108(2): 253-260. [DOI:10.1007/s00122-003-1421-y]
33. Mano, Y. and K. Takeda. 1997. Mapping quantitative trait loci for salt tolerance at germination and the seedling stage in barley (Hordeum vulgare L.). Euphytica, 94(3): 263-272. [DOI:10.1023/A:1002968207362]
34. Munns, R., R.A. James, B. Xu, A. Athman, S.J. Conn, C. Jordans, C.S. Byrt, R.A. Hare, S.D. Tyerman and M. Tester. 2012. Wheat grain yield on saline soils is improved by an ancestral Na+ transporter gene. Nature Biotechnology, 30(4): 360. [DOI:10.1038/nbt.2120]
35. Ogbonnaya, F., S. Huang, E. Steadman, L. Emebiri, M. Dreccer, E. Lagudah and R. Munns, 2008. Mapping quantitative trait loci associated with salinity tolerance in synthetic derived backcrossed bread lines. 11th International Wheat Genetics Symposium. 2008 Brisbane August
36. Quarrie, S.A., 1996. New molecular tools to improve the efficiency of breeding for increased drought resistance. Plant Growth Regulation, 20(2): 167-178. [DOI:10.1007/BF00024013]
37. Quarrie, S.A., D.A. Laurie, J. Zhu, C. Lebreton, A. Semikhodskii, A. Steed, H. Witsenboerand C. Calestani, QTL analysis to study the association between leaf size and abscisic acid accumulation in droughted rice leaves and comparisons across cereals, in Oryza: From Molecule to Plant. 1997. Springer. p. 155-165. [DOI:10.1007/978-94-011-5794-0_15]
38. Ren, Y., Y. Xu, W. Teng, B. Li and T. Lin. 2018. QTLs for seedling traits under salinity stress in hexaploid wheat. Ciencia Rural, 48(3): 1-9. [DOI:10.1590/0103-8478cr20170446]
39. Ren, Z.H., J.P. Gao, L.G. Li, X.L. Cai, W. Huang, D.Y. Chao, M.Z. Zhu, Z.Y. Wang, S. Luan and H.X. Lin. 2005. A rice quantitative trait locus for salt tolerance encodes a sodium transporter. Nature Genetics, 37(10): 1141-1146. [DOI:10.1038/ng1643]
40. Röder, M.S., J. Plaschke, S.U. König, A. Börner, M.E. Sorrells, S.D. Tanksley and M.W. Ganal. 1995. Abundance, variability and chromosomal location of microsatellites in wheat. Molecular and General Genetics MGG, 246(3): 327-333. [DOI:10.1007/BF00288605]
41. Tautz, D., M. Trick and G.A. Dover. 1986. Cryptic simplicity in DNA is a major source of genetic variation. Nature, 322(6080): 652-656. [DOI:10.1038/322652a0]
42. Witzel, K., A. Weidner, G.K. SURABHI, R.K. Varshney, G. Kunze, G.H. Buck Sorlin, A. Boerner and H.P. MOCK. 2010. Comparative analysis of the grain proteome fraction in barley genotypes with contrasting salinity tolerance during germination. Plant, Cell & Environment, 33(2): 211-222. [DOI:10.1111/j.1365-3040.2009.02071.x]
43. Xie, D., K. Devos, G. Moore and M. Gale. 1993. RFLP-based genetic maps of the homoeologous group 5 chromosomes of bread wheat (Triticum aestivum L.). Theoretical and Applied Genetics (Germany). [DOI:10.1007/BF00223747]
44. Xu, Y.F., D.G. An, D.C. Liu, A.M. Zhang, H.X. Xu and B. Li. 2012. Mapping QTLs with epistatic effects and QTL× treatment interactions for salt tolerance at seedling stage of wheat. Euphytica, 186(1): 233-245. [DOI:10.1007/s10681-012-0647-7]
45. Xu, Y., S. Li, L. Li, X. Zhang, H. Xu and D. An. 2013. Mapping QTL s for salt tolerance with additive, epistatic and QTL× treatment interaction effects at seedling stage in wheat. Plant Breeding, 132(3): 276-283. [DOI:10.1111/pbr.12048]
46. Xue, D., Y. Huang, X. Zhang, K. Wei, S. Westcott, C. Li, M. Chen, G. Zhang and R. Lance. 2009. Identification of QTLs associated with salinity tolerance at late growth stage in barley. Euphytica, 169(2): 187-196. [DOI:10.1007/s10681-009-9919-2]
47. Yousaf, J., S. Mohammad, B. Jehan and A. Mohammad. 2011. Seed priming improves salinity tolerance of wheat varieties. Pakistan Journal of Botany, 43(6): 2683-2686.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
