مکان یابی ژن‌های کمّی کنترل کننده متابولیت‌ها در گیاهچه‌های برنج تحت تنش شوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق زیست شناسی سلولی و مولکولی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گنبد کاووس

2 گروه زیست‌شناسی دانشکده علوم پایه، فنی مهندسی دانشگاه گنبدکاووس

3 دانشیار دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس

4 استادیار دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس

چکیده

برنج یکی از مهم‌ترین گیاهان زراعی است و شوری یک محدودیت عمده در توسعه کشت آن است. بهبود بخشیدن به تحمل به شوری در برنج از نظر ژنتیکی، یک مسئله بسیار مهم در برنامه‌های تولید برنج است. این پژوهش به‌منظور بررسی 96 لاین F8 حاصل از تلاقی رقم اهلمی‌طارم (مقاوم به تنش شوری) و رقم ندا (حساس به تنش شوری) به تنش شوری در دانشکده کشاورزی دانشگاه گنبد‌کاووس در سال 1393 به صورت هیدروپونیک انجام شد. نقشه پیوستگی مبتنی بر 96 فرد F8 با استفاده از 30 نشانگر SSR و 15 نشانگر ISSR تهیه شد که 1411.3 سانتی مورگان از ژنوم برنج را پوشش داد. میانگین فاصله بین دو نشانگر مجاور 15.34 سانتی مورگان بود. برای درجه تحمل به شوری یک QTL روی کروموزوم 7 ردیابی شد که توانست 9.3 درصد از تغییرات فنوتیپی صفت را توجیه کند. برای میزان نشاسته یک مکان ژنی روی کروموزوم 4 شناسایی شد که دارای LOD برابر با 2.799 بود. اثر افزایشی برای این QTL برابر با 6.576 بود و 12.6 درصد از تغییرات فنوتیپی صفت را توجیه کرد. برای میزان فنل یک مکان ژنی روی کروموزوم 7 ردیابی شد که 15.2 درصد از واریانس فنوتیپی صفت را توجیه کرد و به ترتیب دارای اثر افزایشی و LOD برابر با 2.728 و 3.438 بود. آلل‌های والد اهلمی‌طارم باعث افزایش این صفت شدند. برای میزان کلروفیل یک QTL روی کروموزوم 5 ردیابی شد که LOD آن برابر با 2.02 بود. این QTL به ترتیب دارای اثر افزایشی و ضریب تبیین 9.7 و 9.2 بود بنابراین می‌توان QTL‌های شناسایی شده را بعد از تعیین اعتبار ژنوتیپ‌های برتر از نظر صفات بررسی شده برای برنامه‌های انتخاب به کمک نشانگر استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


 
An, Z.W., Xie, L.L., Cheng, H., Zhou, Y., Zhang, Q., He, X.G., 2009. A silver staining procedure for nucleic acids in polyacrylamide gels without fixation and pretreatment. Analytical Biochemistry. 391, 77-79.
Ansari, R., Shereen, A., Flowers, T.J., Yeo, A. R., 2001. Identification rice lines for improved salt tolerance from a mapping population. In: Peng, S., Hardy, B. (eds.), Rice Research for Food Security and Poverty Alleviation. Proceeding of the International Rice Research Conference, 31 March- 3 April 2000, Los Banos, Philippines. pp: 285-291.
Bao, J.S. Corke, H. Ping, H., Li-Huang, Z., 2003. Analysis of QTL for starch properties of rice based on an RIL population. Acta Botanica Sinica. 45(8), 986-994.
Bao, Y., Huang, L., Li, Y., Wang, M., Liang, Z., 2019. How different Nitrogen application rates affect yield composition and Nitrogen uptake of rice (Oryza sativa L.) in saline-sodic paddy field. Polish Journal Environmental Studies. 28, 553-564.
Bates, L. S., Waldren, S. P., Teare, I. D., 1973. Rapid determination of free proline for water– stress studies. Plants and Soil. 39, 205-207.
DuNing, X., Lix, Y., Song, D., Yang, G., 2007. Temporal and spatial dynamical simulation of groundwater characteristics in Minqin Oasis. Science China Ser D-Earth Science. 2, 261-273.
Feng, Y. Cao, L.Y. Wu, W.M. Shen, X.H. Zhan, X.D. Zhai, R.R. Wang, R.C. Chen, D.B., Cheng, S.H., 2010. Mapping QTLs for nitrogen-deficiency tolerance at seedling stage in rice (Oryza sativa L.). Plant Breeding. 129, 652-656.
Fukuda, A., Terao, T., 2015. QTLs for shoot and chlorophyll content of rice seedling grown under low-temperature conditions, using a cross between Indica and Japonica cultivars. Plant Production Science. 18, 128-136.
Gregorio, G.B., 1997. Tagging salinity tolerance genes in rice using Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP). PhD thesis. University of Philippines, Los Banos.
Haq, T. U., Akhtar, J., Gorham, J., Khalid, M., 2008. Genetic mapping of QTLs, controlling shoot fresh and dry weight under salt stress in rice cross between CO39×Moroberekan. Pakistan Journal of Botanical. 40, 2369-2381.
Kosambi, D.D., 1944. The estimation of map distances from recombination values. Annuals of Eugene. 12, 172-175.
Koyama, M. L., Levesley, A., Koebner, R. M. D., Flowers, T. J., Yeo, A. R., 2001. Quantitative trait loci for component physiological traits determining salt tolerance in rice. Plant Physiology. 125, 406-422.
Kumar, V., Shiram, V., Jawali, N., Shitole, M. G., 2007. Differential response of indica rice genotypes to NaCl stress in relation to physiological and biochemical parameters. Archives of Agronomy and Soil Science. 48, 339-344.
Lee, S.Y., Ahn, J.H., Cha, Y.S., Yun, D.W., Lee, M.C., Ko, J.C., Lee, K.S. Eun, M.Y., 2007. Mapping QTLs related to salinity tolerance of rice at the young seedling stage. Plant Breeding. 126, 43-46.
Malik, C.P., Singh, M. B., 1980. Plant Enzymology and Histoenzymology. Kalyani Publishers. New Dehli. 286p.
Manly, K.F., Olson, J.M., 1999. Overview of QTL mapping software and introduction to Map Manager QT. Mammalian Genome. 10, 327-334.
McCouch, S. R., Cho, Y. G., Yano, M., Paul. E., Blinstrub, M., 1997. Report on QTL nomenclature. Rice Genetic Newsletter. 14, 11-13.
Nelson, J.C., 1997. QGENE: software for marker-based genomic analysis and breeding. Molecular Breeding. 3, 239-245.
Rabiei, B., Mardani, K.H, Sabouri, H., Sabouri, A., 2014. The effect of rice chromosome 1 on traits associated with drought and salinity tolerance at germination and seedling stages. Seed and Plant Improve Journal. 30, 1-16. [In Persian with English Summary].
Sabouri, H., 2008. Evaluation of genetic variety of Iranian rice germplasma plants for tolerance to salinity and location of related QTL. PhD. thesis. Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. [In Persian with English Summary].
Sabouri, H., Sabouri, A., 2008. New evidence of QTLs attributed to salinity tolerance in rice. African Journal of Biotechnology 7, 4376-4383.
Saghi Maroof, M.A., Biyaoshev, R.M., Yang, G. P., Zhang, Q., Allard, R.W., 1994. Extra ordinarily polymorphic microsatellites DNA in barley species diversity, chromosomal location, and population dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. 91, 4566-5570.
Sayed, M.A., Schumann, H., Pillen, K., Naz, A.A., Leon, J., 2012. AB-QTL analysis reveals new alleles associated to proline accumulation and leaf wilting under drought stress conditions in barley. BMC Genetics 13, 61-72.
Shahid-Masood, M., Seiji, Y., Shinwari, Z.K. Anwar, R., 2004. Mapping quantitative trait loci for salt tolerance in rice using RFLP. Pakistan Journal of Botany. 36(4), 825-834.
Shannon, M.C., Gronwald, J.W., TAL, M., 1987. Effect of salinity on growth and accumulation of organic and inorganic ions in cultivated and wild tomato species. Journal of American Horticulture Science. 112, 516-523.
Singh, M.P., Singh, D.K., Rai, M., 2007. Assessment of growth, physiological and biochemical parameters and activities of antioxidant enzymes in salinity tolerant and sensitive basmati rice varieties. Journal of Agronomy and Crop Science. 193, 398-412.
Thayumanavan, B., Sadasivam, S., 1984. Physicohemical basis for the preferential uses of certain rice varieties Plant Foods Human Nutrition. 34, 235-259.
Thomson, M.J., Ocampo, M.D., Egdane, J., Rahman, M.A., Sajise, A.G., Adorada, D.L., Tumimbang-Raiz, E., Blumwald, E., Seraj, Z.I., Singh, R.K., Gregorio, G.B., Ismail, A.M., 2010. Characterizing the saltol QTL for salinity tolerance in rice. Rice. 3, 148-160.
Zang, J., Sun, Y., Wang, Y., Yang, J., Li, F., Zhou, Y., Zhu, L., Reys, J., Fotokian, M., Xu, J., Li, Z., 2008. Dissection of genetic overlap of salt tolerance QTL at the seedling and tillering stage using backcross lines in rice. Science in China Series. 51, 583-591.
Zhang, G.Y., Gua, Y., Lin, C.s., Chen, S.Y., 1995. RFLP tagging of a salt tolerance gene in rice. Plant Science. 110, 227-234.
Jiang, Y., Huang, B. 2001. Drought and heat stress injury to two cool-season turfgrass in relation to antioxidant metabolism and lipid peroxidation. Crop Science. 41, 463-442.