تجزیه ارتباطی صفات مهم زراعی ژرم‌پلاسم ارزن دم‌‌روباهی با استفاده از نشانگر AFLP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشیار اصلاح نباتات، قطب علمی تنش‌های محیطی در غلات، دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 عضو هیات علمی و رئیس بخش تحقیقات فیزیولوژی مولکولی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج

چکیده

هدف: با توجه به اهمیت و کاربرد نشانگر­های اطلاع­رسان در برنامه­های اصلاحی گیاهان زراعی، این تحقیق با هدف شناسایی نشانگرهای مرتبط با صفات مورفولوژیک با استفاده از روش تجزیه ارتباطی در ژنوتیپ­های ارزن دم­روباهی انجام گرفت.
مواد و روش­ها: به منظور شناسایی نشانگرهای مولکولی مرتبط با صفات زراعی در 30 ژنوتیپ ارزن دم­­روباهی (ارزن ایتالیایی Setaria italica L.)، از تجزیه ارتباطی با استفاده از مدل خطی مخلوط (MLM) استفاده شد. جهت اجتناب از لینکاژ دروغین، ابتدا مطالعه ساختار جمیعت انجام و 9 زیرگروه احتمالی در ژنوتیپ­های مورد مطالعه مشاهده شد.
نتایج: تجزیه ارتباطی با در نظر گرفتن ساختار جمعیت و روابط خویشاوندی، 38 مکان پیوسته با 12 صفت زراعی را نشان داد. ضریب تبیین نشانگر در سطح بسیار معنی­داری از 102/0 تا 328/0 متغیر بود. نتایج نشان داد که از میان 12 ترکیب آغازگری AFLP استفاده شده در این مطالعه، ترکیبات آغازگری M-CTG/E-AAC، M-CTT/E-AAC و M-CTA/E-AAC موثرترین ترکیب­ها در بررسی تنوع ژنوتیپ­های مورد مطالعه بودند. همچنین تعدادی از نشانگرهای مورد بررسی نظیر M-CAA/E-AAC، M-CTG/E-AGC و M-CTT/E-AAC با چندین صفت نظیر ارتفاع، طول وعرض برگ، تعداد پنجه، وزن­هزار­دانه و عملکرد ­دانه در ارتباط بوده که بیشترین ارتباط با ترکیب آغازگری M-CTT/E-AAC مشاهده شد.
نتیجه­گیری: شناسایی نشانگرهای مشترک اهمیت زیادی در برنامه­های به­نژادی گیاهان دارد زیرا گزینش همزمان چند صفت را امکان­پذیر می­کنند. این نشانگرها می­توانند در صورت لینکاژ نزدیک با ژن­های کنترل­کننده، در غربال ژرم­پلاسم استفاده شوند. همچنین در برنامه­های شناساییQTL در ژنوتیپ­یابی جمعیت­های حاصل از تلاقی ارزن مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین اطلاعات حاصل از این مطالعه می­تواند در برنامه­های به­نژادی، جهت اصلاح به کمک نشانگر (MAS) در ارزن دم­­روباهی مفید باشد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Association Analysis of Agronomic Traits of Foxtail Millet Germplasm using AFLP Marker

نویسندگان [English]

  • Akram Aminizadeh 1
  • Qasem Mohammadi Nezhad 2
  • Babak Nakhoda 3
1 University of Shahid Bahonar Kerman
3 Babak Nakhoda (PhD) Head, Department of Molecular Physiology, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Seed and Plant Improvement Campus, Shahid-Fahmideh
چکیده [English]

Objective
Considering the importance and application of informative markersin the plant breeding programs, the current research aimed to identify the markers related to morphological traits using the association analysisin foxtail millet genotypes.
 
Materials and methods
The current study attempts to identify molecular markers relevant to morphological traits of 30 foxtail millet (Setaria italica L.) genotypes by applying an association analysis through a Mixed Linear Model (MLM). In order to avoid false linkage, a population structure study was first performed and 9 probable subgroups were observed in the studied genotypes.
 
Results
Association analysis, having taken the structure of the population and kinship relations into consideration in the 30 foxtail millet genotypes in question, represented 38 points of linkage with 12 morphological traits. The coefficient of determination at a highly significant level (P<0.01) was variable from 0.102 and 0.328. The results showed that among the 12 primer combinations of AFLP used in this study, M-CTG/E-AAC, M-CTT/E-AAC and M-CTA/E-AAC were the most efficient in investigating the variety of the genotypes. Also, a number of markers such as M-CAA/E-AAC, M-CTG/E-AGC and M-CTT/E-AAC were connected to several traits such as height, leaf length and width, number of tillers, 1000- seed weight and grain yield, among which the highest connection was with M-CTT/E-AAC.
 
Conclusion
Identifying joint markers is of paramount importance in plant breeding plans because they make simultaneous selection of several traits possible. These markers can be used in screening germplasms in the presence of close linkages with the controlling genes. They also can be used in QTL identification programs in genotyping of foxtail millet cross populations. Therefore, the findings of this study can be applied in primary selection and breeding plans of foxtail millet using a Marker-Assisted Selection (MAS) process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AFLP marker
  • association analysis
  • Foxtail millet

مراجع

Acharya L, Mukherjee Ak, Panda PC (2011) Separation of the genera in the subtribe Cassiinae (Leguminosae: Caesalpinioidae) using molecular markers. Acta Bot Brasilica 25, 223-233.
Baskaran K, Senthilvel S, Arcot Gajaraj BR, et al. (2014) Association Analysis of SSR Markers with Phenology, Grain, and Stover-Yield Related Traits in Pearl Millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.). Sci World J Journal Volume, Article ID 562327, 1-14.
Berger GL, Liu S, Hall MD et al. (2013) Marker-trait associations in Virginia Tech winter barley identified using genome-wide mapping. Theor Appl Genet 126, 693-710.
Brink M, Setaria italica (L.) P. Beauv. Record from Protabase. Brink M, Belay G (2006) PROTA (Plant Resources of Tropical Africa / Ressources végétales del’Afrique tropicale), Wageningen, Netherlands.
Doust AN, Devos KM, Gadberry MD et al. (2004) Genetic control of branching in foxtail millet. Proc. Natl Acad Sci 101, 9045–9050.
Doust AN, Kellogg EA, Devos KM, Bennetzen JL (2009) Foxtail Millet: A Sequence-Driven Grass Model System. Plant Physiol 149, 137–141.
Evanno G, Regnaut S, Goudet J )2005( Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol Ecol 14, 2611-2620.
Gebhardt C, Ballvora A, Walkemeier B et al. (2004) Assessing genetic potential in germplasm collections of crop plants by marker-traitassociation: A case study for potatoes with quantitative variation of resistance to late blight and maturity type.Mol Breed 13, 93-102.
Gupta PK, Rustgi S, Kulwal PL (2005) Linkage disequilibrium and association studies in Vhigher plants: Present status and future prospects. Plant Mol Biol 57, 461-485.
Jia G, Huang X, Zhi H et al. (2013) A haplotype map of genomic variations and genome-wide association studies of agronomic traits in foxtail millet (Setaria italica). Nat Genet 45, 957–961.
Jia XP, Shi YS, Song YC )2007(Development of EST-SSR in foxtail millet (Setaria italica). Genet Resour Crop Evol54, 233-236.
Jun TH, Van K, Kim MY et al. (2008) Association analysis using SSR markers to find QTL for Grain protein content in soybean. Euphytica 162, 179-191.
Mauro-Herrera M, Wang X, Barbier H et al. (2013) Genetic control and comparative genomic analysis of flowering time in Setaria (Poaceae). G3 3, 283–295
Qi X, Xie S, Liu Y et al. (2013) Genome-wide annotation of genes and noncoding RNAs of foxtail millet in response to simulated drought stress by deep sequencing. Plant Mol Biol 83,459–473.
Saghai Maroof MA, Biyashev Yang GP, Zhang Q, Allard RW (1984) Extraordinarily polymorphic microsatellite DNA in barely: species diversity, chromosomal location, population dynamics. Proc Natl Acad Sci USA 91, 5466-5470.
Sakiroglu M, Sherman-Broyles S, Story A et al. (2012) Patterns of linkage disequilibrium and association mapping in diploid alfalfa (M. sativa L.). Theor Appl Genet 125, 577-590.
Sapkota M, Pandey M, Thapa D (2016) Agromorphological Characterisation of Foxtail Millet (Setaria italica L. Beauv) at Rampur, Chitwan, NepalInt. J Appl Sci Biotechnol4, 298-307.
Vos P, Hogers R, Bleeker M et al. (1995) AFLP: A new technique for DNA fingerprinting. Nucl Acid Res 23, 4407-4414.
Yu J, Pressoir G, Briggs WH et al. (2006) A unified mixed-model method for association mapping that accounts for multiple levels of relatedness. Nat Genet 38, 203-208.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 11، شماره 2
دوره 11 شماره 2
شهریور 1398
صفحه 173-190

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار