مکان‌یابی QTLهای پیوسته با شاخص‌های تحمل شوری در ژنوم آفتابگردان (Helianthus annuus L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد اصلاح نباتات، گروه اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

2 استاد گروه اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

3 استادیار گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

چکیده

تنش شوری نه تنها از طریق کاهش حاصلخیزی، بلکه از طریق تجمع و سمیت ناشی از یونهای سدیم و کلر اثر منفی روی رشد و نمو و عملکرد گیاه دارد. با استفاده از شاخص­های تحمل می توان ارقام با عملکرد بالا در شرایط نرمال و تنش شوری را شناسایی نمود. در تحقیق حاضر، به منظور شناسایی نشانگرهای مولکولی مرتبط با شاخص­های تحمل به شوری، 59 لاین خویش آمیخته نوترکیب آفتابگردان حاصل از تلاقی PAC2 × RHA266 به همراه والدین در شرایط محیطی نرمال و تنش شوری به صورت آزمایش فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی باسه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند.به منظور شناسایی نشانگرهای پیوسته با شاخص­های تحمل به تنش، از نقشه پیوستگی با 210 نشانگر SSR و 11 نشانگر SNP در 17 گروه پیوستگی استفاده گردید. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه همبستگی، شاخص­های GMP، MP و HM به عنوان مناسب­ترین شاخص­ها برای شناسایی ارقام متحمل به شوری در آفتابگردان روغنی معرفی می­شوند. در نمودارهای سه بعدی عملکرد در شرایط نرمال و تنش شوری با هر یک از شاخص­های فوق الذکر، لاین­های C86، C61، C142، C134a، C62، C70a، LR1، C153، C108، C62، C106، C98b و C148 در گروه A (متحمل­ترین لاین­ها)  قرار گرفتند. در تجزیه QTL با استفاده از نقشه پیوستگی درمجموع 5نشانگر مولکولی پیوسته با شاخص­های تحمل به شوری شناسایی گردید. می­توان با نشانگرهای مولکولی مرتبط با شاخص­های تحمل به شوری در صورت تأیید، گزینش برای تحمل را در شرایط نرمال و مرحله گیاهچه انجام داد.

کلیدواژه‌ها


Abdi, N., Darvishzadeh, R., Hatami Maleki, H., Haddadi, P., Sarrafi, A., 2013. Identification of quantitative trait loci for relative water content and chlorophyll concentration traits in recombinant inbred lines of sunflower (Helianthus annuus L.) under well-watered and water-stressed conditions. Zemdirbyste-Agriculture. 100, 159-166.

Abdi, N., Darvishzadeh, R., Jafari, M., Pirzad, A., Haddadi, P., 2012. Genetic analysis and QTL mappingof agro-morphological traits in sunflower (Helianthus annuus L.) under two contrasting water treatment conditions. Plant OMICS Journal. 5, 149- 158.

Amouzadeh, M., Darvishzadeh, R., Davar, R., Abdollahi Maoulakani1, B., Haddadi, P., Basirnia, A., 2015. Quantitative trait loci associated with isolate specific & isolate non-specific partial resistance to Sclerotinia sclerotiorum in sunflower. Journal of Agricultural Science and Technology. 17, 213- 226.

Bansal, K.C., Sinha, S.K., 1991. Assessment of drought resistance in 20 accessions of Triticum aestivum L. and related species. I. Total dry matter and grain yield stability. Euphytica. 56, 7-14.

Basten, C.J., Weir, B.S., Zeng, Z.B., 2002. QTL Cartographer, version 1.16: Program in Statistical Genetics. Raleigh, NC, USA: North Carolina State University.

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, 933- 937.

Churchill, G.A., Doerge, R.W., 1994. Empirical threshold values for quantitative trait mapping. Genetics. 138, 963- 971.

Davar, R., Darvishzadeh, R., Majd, A., Gousta, Y., Sarrafi, A., 2010. QTL mapping of partial resistance to basal stem rot in sunflower using recombinant inbred lines. Phytopathologia Mediterranea. 49, 330-341.

Emam, Y. Pirasteh-Anosheh, H., 2014. Field and laboratory techniques in crop sciences: manual for agronomic physiological and biochemical measurements in crop plants. Jahad-e Daneshgahi Mashhad Press, pp. 108.

Eyvaznegad, N., Darvishzadeh, R., Bernousi, I., Moghaddam, M., Hadi, H., Rahimi, M., 2013. Mapping genes controlling seed yield and traits associated with seed characteristics in sunflower (Helianthus annuus L.) genome. Agricultural Biotechnology. 12, 63- 73. [In Persian with English Summary].

Faraghei, S.H., Farshadfar, M., Farshadfar, E. 2007. Study of chemical composition and nutrition value of perennial Lucerne (Medicago sativa L.) and genetic diversity based on SDS- PAGE marker. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research. 15, 196- 210. [In Persian with English Summary].

Fernandez, G.C.J., 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: Proceedings of the International Symposium on ‘Adaptation of vegetables and other food crops in temperature and water stresses. pp. 257- 27.

Hassani, S., Pyrdashti, H.M., Mesbah, R.O., Babaian Jelodar, N.A., 2008. Evaluation of drought tolerance indices in the six cultivars Virginia (Nicotinia tabacum L). Plants and Seeds Improvement Journal. 24, 129-143 [In Persian with English Summary].

Hatami Maleki, H., Abdi, N., Darvishzadeh, R., Jafari, M., 2016. Mapping QTLs controlling drought tolerance indices in sunflower (Helianthus annus L.). Journal of Crop Breeding. 8(20), 228-235 [In Persian with English Summary].

Hatami Maleki, H., Darvishzadeh, R., Sarrafi, A., 2014. Genetic linkage map and QTL analysis of partial resistance to black stem in sunflower (Helianthus annuus L.). Australasian Plant Pathology. 43, 205- 213.

Hosseini, J., Tahmasebi Sarvestani, Z., Pirdashti, H., 2012. Analysis of tolerance indices in some rice (Oryza sativa L.) genotypes at salt stress condition. International Research Journal of Applied and Basic Sciences. 3, 1- 10.

Hu, J., Seiler, G., Kole, C., 2010. Genetics, Genomics and Breeding of Sunflower. Routledge, USA.  342p.

Jabbari, H., Akbari, A.A., Daneshian, J., Shahbazian, N., 2008. The index of drought tolerance in sunflower hybrids. Journal of Crop Breeding. 1, 1-17. [In Persian with English Summary].

Jafari, A., Paknejad, F., Jami, M., Ahmadi, A.L., 2009. Evaluation of selection indices for drought tolerance of corn (Zea mays L.) hybrids. International Journal of Plant Production. 3, 33- 38.

Javed, N., Geng, J., Tahir, M., McVetty P.B.E., Li, G., Duncan, R.W., 2015. Identification of QTL influencing seed oil content, fatty acid profile and days to flowering in Brassica napus L. Euphytica. DOI 10.1007/s10681-015-1565-2.

Khan, M.H., Panda, S.K., 2008. Alterations in root lipid peroxidation and antioxidative responses in two rice cultivars under NaCl-salinity stress. Acta Physiologiae Plantarum. 30, 89- 91.

Kristin, A.S., Serna, R.R., Perez, F.I., Enriquez, B.C., Gallegos, J.A.A., Vallejo, P.R., Wassimi, N., Kelley, J.D., 1997. Improving common bean performance under drought stress. Crop Science. 37, 43- 50.

Lander, E.S., Botstein, D., 1989. Mapping mendelian factors underlying quantitative traits using RFLP linkage maps. Genetics. 121, 185-199.

Liu, J., Shi, D.C., 2010. Photosynthesis, chlorophyll fluorescence, inorganic ion and organic acid accumulations of sunflower in responses to salt and salt-alkaline mixed stress. Photosynthetica. 48, 127-134.

Mass, E.V., Hoffman, G.J., 1977. Crop salt tolerance-current assessment. J. Irrig. and Drainage Div., ASCE. 103, 115-134.

Mirmohammadi Meybodi, S.M., Qareyazi, B., 2002. Physiological aspects of salinity and plant breeding. Isfahan University of Technology Press.  245p. [In Persian].

Morsali, F., Darvishzadeh, R., Abaspor, N., 2015. Mapping QTLs controlling physiological traits of sunflower under salinity stress. Crop Biotechnology. 5, 1-16. [In Persian with English Summary].

Muller, M.H., Delieux, F., Fernandez-Martinez, J.M., Garric, B., Lecomte, V., Anglade, G., Leflon, M., Motard, C., Segura, R., 2009. Occurrence, distribution and distinctive morphological traits of weedy Helianthus annuus L. populations in Spain and France. Genetic Resources and Crop Evolution. 56, 869- 877.

Poormohammd Kiani, S., Grieu, P., Maury, P., Hewezi, T., Gentzbittel, L., Sarrafi, A., 2007. Genetic variability for physiological traits under drought conditions and differential expression of water stress-associated genes in sunflower (Helianthus annuus L.). Theoretical and Applied Genetics.114, 193-207.

Rady, M.M., Sadak, M.S, El-Bassiouny, H.M.S., Abd El-Monem, A.A., 2011. Alleviation of the adverse effects of salinity stress in sunflower cultivars using nicotinamide and α-Tocopherol. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 5, 342- 355.

Rahimi, M., Rabiei, B., Dehghani, H., Tarang A.R., 2013. Mapping main and epistatic QTLs for drought tolerance indices in F5 population of rice. Modern Genetics. 8, 435-448. [In Persian with English Summary].

Rezayi, M., Motamed, M.K., Yousefi Falkadeh, A.V., Amiri, A., 2010. Changes in the management of irrigation water and its impact on the performance of different rice varieties. Water and Soil Science. 24, 565- 573. [In Persian with English Summary].

Rosielle, A.A., Hamblin, J., 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment. Crop Science 21, 943- 946.

Singh, B.D., Singh A.K., 2015. Marker-Assisted Plant Breeding: Principles and Practices, Springer India, ISBN 978-81-322-2316-0, DOI 10.1007/978-81-322-23:16-0-15.

 Tuteja, N., Gill, S.S., Tuteja, R., 2012. Improving Crop Productivity in Sustainable Agriculture. Wiley-Blackwell, Pp. 536.

Voorrips, R.E., 2002. MapChart: Software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs. Journal of Heredity. 93, 77-78.

Zeng, Z.B., 1994. Precision mapping of quantitative trait loci. Genetics. 136, 1457-1468.