ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های گندم از نظر مقاومت به بیماری سفیدک پودری، عملکرد دانه، اجزای عملکرد و نشانگرهای مولکولی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

2 دانشیار گروه تولیدات گیاهی دانشگاه گنبدکاووس، ایران

3 دانشگاه گنبد کاووس- دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی

4 دانشیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

5 استادیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران،

چکیده

هدف: وجود تنوع ژنتیکی در گیاهان زراعی، نقش مهمی در پیش‎برد برنامه‎های اصلاحی دارد. هدف از این مطالعه بررسی تنوع ژنتیکی و تجزیه ارتباط برای صفات مورفولوژیک و مقاومت به بیماری سفیدک پودری در گندم بود.
مواد و روش‏ها: در این آزمایش 116ژنوتیپ گندم نان در قالب طرح لاتیس با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس از نظر صفات مورفولوژیک مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین واکنش ژنوتیپ ها به بیماری سفیدک پودری بررسی گردید. ارزیابی مولکولی با استفاده از 10 آغازگر ISSR و IRAP انجام شد.
نتایج: طبق نتایج تجریه واریانس بین ژنوتیپ‌ها از نظر کلیه صفات مورد بررسی به غیر از وزن هزار دانه تفاوت معنی‌دار وجود داشت. در آزمایش‌های مولکولی از تعداد 57 قطعه‌ای که توسط دو نشانگر  ISSRو IRAP تولید شد، 47 قطعه چندشکل بودند. تعداد باندهای چندشکل بین 3 تا 6 باند به ازای هر آغازگر متفاوت بود. دامنه تغییرات PIC ، 35/0-88/0 و میزان شاخص نشانگری بین 62/0-14/3 متغیر بود. بیشترین درصد چندشکلی به ترتیب به آغازگرهایPRI 13 ،PRI 14، PRI 20، PRI 43 ، PRI-10  تعلق داشت. بیشترین میزان شاخص نشانگری مربوط به آغازگر PRI 7 با مقدار 14/3 بود. بر اساس نتایج مقایسه میانگین، دو ژنوتیپ 60 و 786 بیشترین مقاومت را نسبت به بیماری نشان دادند. طبق نتایج تجزیه ارتباط بین نشانگرها و صفت مقاومت به بیماری سفیدک پودری 9 نشانگر با این صفت ارتباط معنی‌دار داشتند.
نتیجه‏گیری: با استفاده از نتایج این پژوهش، می‌توان ژنوتیپ‎های برتر از نظر صفات زراعی و مقاومت به سفیدک پودری را گزینش و در برنامه های به نژادی مورد استفاده قرار داد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Genetic Diversity of Wheat Genotypes based on Resistance to Powdery Mildew, Grain Yield, Yield Components and Molecular Markers

نویسندگان [English]

  • Somayeh Saravani 1
  • Hossein Sabouri 2
  • Fakhtak Taliei 3
  • Abbas Biabani 4
  • Ali Rahemi Karizaki 5
1 Graduated Student, Department of Plant production, Faculty of agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad, Iran
2 Associate professor of plant production department, Gonbad kavus University
3 Gonbad Kavous university
4 Gonbad university
5 Gonbad Kavous University
چکیده [English]

Objective
Genetic diversity in field crops has important role in breeding programs. The object of this study were to evaluate the genetic diversity and association analysis of morphological traits and mildew disease of wheat germplasm.
Material and Method
In the research 116 wheat genotypes were assessed for morphologic traits using a lattice design with 3 replications in the research field of Gonbad Kavous University. Plants response to powdery mildew was also evaluated. 10 ISSR and IRAP markers were applied for molecular analysis.
 
Results
There was a significant difference between genotypes for all measured traits except 1000 grain weight. In molecular evaluation using ISSR and IPBS markers, 57 bands were amplified where 47 bands were polymorphic. The number of polymorphic bands was ranged from 3 to 6 bands for each primer. The maximum polymorphic bands belonged to PRI-14, PRI 43 and PRI 50 primer. The PIC and MIC values ranged from 0.35-0.88 and 0.62-3.14 respectively. The maximum percent of polymorphism belonged to PRI-13, PRI-14, PRI-43, PRI-20 and PRI-10. The maximum Molecular Index was 3.14 in PRI-7. Cluster analysis was grouped lines into three groups, which genotypes 60 and 786 were the most resistance to Powdery mildew. Association analysis between markers and resistance to powdery mildew revealed that total of 9 primers showed a connection to the character.
 
Conclusion
Based on the results of this research, genotypes with acceptable morphological traits and resistance to powdery mildew could be screened for advanced wheat breeding programs.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • ISSR
  • IRAP
  • Grain yield
  • Powdery Mildew
  • Wheat

مراجع

منابع
احمدی معصومه، فاضلی آرش، آرمینیان علی (1396) شناسایی نشانگرهای ISSR آگاهی بخش مرتبط با تحمل به سفیدک پودری در گیاه بالغ جو. پژوهش نامه اصلاح گیاهان زراعی 9(22)، 31-40.
پهلوانی سمیه، ایزانلو علی، پارسا سهیل، قادری محمدقادر (1395). ارتباط بین صفات کیفی دانه و نشانگرهای مولکولی SSR در برخی از ژنوتیپ‌های گندم نان. پژوهش نامه اصلاح گیاهان زراعی 8، 25-36.
خارستانی هادی، نصرالله نژاد قمی علی‎اصغر، مهرابی علی‎اشرف (1392) بررسی تنوع ژنتیکی گندم‌های اینکورن با استفاده از نشانگر‌های ریز‌ماهواره. مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی 2، 16-1.
سیدآقامیری سیدمرتضی، مصطفوی خدایار، محمدی احمد (1389). بررسی روابط بین عملکرد و اجزای عملکرد تحت شرایط نرمال و تنش خشکی در ژنوتیپ‎های جو زراعی با استفاده از تجزیه علیت. پنجمین همایش ایده های نو در کشاورزی . دانشگاه آزاد خوراسگان . اصفهان.
کریمی جشنی منصور، ترابی محمد، روستایی علی، همکاران (1385). معرفی پاتوتیپ های Blumeria graminis (Dc. Ex Merat) Speer f. sp. tritict عامل بیماری سفیدک پودری گندم از چند منطقه ایران. به نژادی نهال و بذر 22، 257-271.
کلاته عرب مهدی، شیخ فاطمه، سوقی حمید (1389) بررسی تنوع ژنتیک و تجزیه کلاستر ژنوتیپ‌های گندم نان در شرایط کوهستانی استان گلستان، یازدهمین کنگره علوم زراعت و اصلاح نباتات، تهران، دانشگاه شهید بهشتی.
کوهستانی محمد، صادق‎زاده بهزاد، ابراهیمی محمدعلی، یوسفی ولی‎الله (1395) شناسایی نشانگرهای SSR پیوسته با صفات زراعی در گندم دوروم. دومین کنگره بین المللی و چهاردهمین کنگره ملی ژنتیک ایران. تهران، دانشگاه شهید بهشتی.
گلی علی، جرجانی عیسی، صبوری حسین، فلاحی حسین علی (1394) بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‎های مختلف گندم بهاره پاییزه شمال با استفاده از نشانگر‌ ISSR. پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 20، 165-174.
مرادی آسیه، چقامیرزا کیانوش (1386) ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های مختلف گندم دوروم با استفاده از نشانگرهای RAPD و ISSR. خلاصه مقالات پنجمین همایش بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران، صفحه 284.
مسعودی حوریه، صبوری حسین، طلیعی فاختک، جعفربای جبارآلت (1396) بررسی تنوع ژنتیکی و ارتباط برای صفات مرفوفنولوژیک و مقاومت به بیماری سفیدک ﭘودری در ژرمﭘﻼسم گندم با استفاده از نشانگرهای iPBS وIRAP ، ISSR. زیست فناوری گیاهان زراعی 7، 41-56.
منزه محمد، ترابی محمد، رضائی سعید، رضوی محمد، دهقان محمدعلی (1388) ارزیابی مقاومت تعدادی از لاین‌های امیدبخش گندم نسبت به پاتوتیپ‌های قارچ عامل بیماری سفیدک پودری در مرحله گیاهچه‌ای و گیاه کامل. مجله به‌نژادی نهال و بذر 1، 49-33.
نظری مریم، عبدالشاهی روح الله (1393) بررسی تنوع ژنتیکی ارقام گندم نان (Triticum aestivum) از طریق صفات مورفوفیزیولوژیک و نشانگرهای مولکولی SSR. بیوتکنولوژی کشاورزی 6، 215-231.
نقوی محمدرضا، قره‌یاضی بهزاد، حسینی سالکده قاسم (1388) نشانگرهای مولکولی. انتشارات دانشگاه تهران. 350 صفحه.
 
Refrences
Ahmadi M, Fazeli A, Arminian A (2017) Identification of Informative ISSR Marker Linked to Resistance to Powdery Mildew in Barley (Hordeum vulgare) at Adult Growth Stage. J Crop Breed 9, 31-40 (In Persian).
Babaeizad V, Imani JG, Kogel KH, et al. (2009) Over-expression of the cell death regulator BAX inhibitor-1 in barley confers reduced or enhanced susceptibility to distinct fungal pathogens. Theor Appl Genet 118, 455-463.
Barker JSF (1999) A global protocol for determining genetic distances among domestic livestock breeds. Proceeding of the 5th world congress on Genetics Applied to Livestock productions. University of Guelph, Guelph 21, 501-508.
Buerstmayr H, Lemmens M, Berlakovich S, Ruckenbauer P (1999) Combining ability of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum (W.G. Smith) in the F1 of a seven parent diallel of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica 110, 199-206.
Condon FC, Gustus Donald CR, Smith KP (2008) Effect of advanced cycle breeding on genetic diversity in barley breeding germplasm. Crop Sci 48, 1027-1036.
Eichmann R, Hückelhoven R (2008) Accommodation of powdery mildew fungi in intact plant cells. J. of Plant Physiol 165, 5-18.
Esmaeilzadeh Moghaddam M, Jalal Kamali MR, Aghaee M, et al. (2009) Status of Wheat and Wheat Rusts in Iran. In: R.A. McIntosh (ed.), Borlaug Global Rust Initiative 2009 Technical Workshop Proceedings. 17-20 March 2009. Cd. Obregon, Mexico: BGRI, pp. 155-158.
Fabriki OS, Shamsbakhsh M, Jalali MJ, Jafari A (2009) Genetic diversity in indigenous masses of Iranian Melon (Cucumis melo L.) using the micro-satellite markers (ISSR). Iran J Biol 22, 271-281
Fang XW, Xiong EH, Zhu W (1996) Cluster analysis of elit wheat germplasm. Jiangsu Agric Sci 4, 14-16.
Goli A, JorJani A, Sabouri H, Fallahi HA (2015) Genetic variation of different spring genotypes of spring wheat in north of Iran using ISSR marker. J of Crop Breed 20, 165-174 (In Persian).
Hai L, Guo H, Wagner C, et al. (2015) Genomic regions for yield and yield parameters in Chinese winter wheat (Triticum aestivum L.) genotypes tested under varying different wheat materials. Plant Sci 175, 226-232.
Kalate arab M, Sheikh F, Soughi H (2010) Genetic variation and cluster analysis of bread wheat genotypes in mountainous conditions of Golestan province. 11 th Congress of Agronomy and Plant Breeding, Tehran, Shahid Behashti university (In Persian).
 Kara K, Mezghani N, Debbabi OS, et al. (2016) Assessment of genetic diversity of wheat (Triticum aestivum L.) using agro-morphological characters and microsatellite markers. Int J Biosci 9, 92-101.
Karimi Jashni M, Torabi M, Roostaii MA, et al. (2006) Pathotypes of Blumeria graminis ( Dc. Ex Merat) Speer f.sp. tritici, the causal agent of wheat powdery mildew from some regions of Iran. Seed and Plant 22, 257-271 (In Persian).
Kharestani H, Nasrolah Nejad Qomi AA, Mehrabi AA (2011) Genetic diversity assessment of Einkorn wheat by using microsatellite markers. Electron J crop product 6, 1-16 (In Persian).
Kouhestani M, Sadeghzade b, Ebrahimi MA, Yousefi V (2016) Identification of continuous SSR markers with agronomic traits in durum wheat. The 2nd International Congress and 14th National Congress of Genetics of Iran. Tehran, Shahid Behashti university (In Persian).
Li G, Fang T, Zhang H, Xie C et al. (2009) Molecular identification of a new powdery mildew resistance gene Pm41 on chromosome 3BL derived from wild emmer (Triticum turgidumvar. Dicoccoides). Theo Appl Genet 119, 531–539.
Masoudi H, Sabouri H, Taliei F, Jafarby J (2017) Genetic diversity and association analysis for morphophenolgic traits and resistance to Powdery mildew using ISSR, IRAP and iPBS markers. Crop Biotechnol 18, 41-56 (In Persian).
McIntosh RA, Yamazaki Y, Dubcovsk YJ et al. (2008) Catalogue of gene symbols for wheat. In: Appels R, Eastwood R, Lagudah E, Langridge P, Mackay M, McIntyre L, and Sharp P (eds.) Proceedings of the 11th International Wheat Genetics Symposium, Sydney University Press, Sydney, Australia.
Monazah M, Torabi M, Rezaee S et al. (2008) Evaluation of the resistance of a number of promising lines of wheat to pathotypes of fungi causing powdery mildew disease in planting and planting stage. Seed Plant Improv J 25, 33-49 (In Persian).
Moradi A, Chaghamirza K (2007) Assessing genetic diversity of wheat genotypes using RAPD markers and ISSR. Proceedings of the Fifth International Conference on Biotechnology of Iran, Razi University, Kermanshah, Iran. pp. 132-143 (In Persian).
Najaphy A, Ashrafi Parchin R, Farshadfar E (2011) Evaluation of genetic diversity in wheat cultivars and breeding lines using inter simple sequence repeat markers. Biotech Equip 10, 2634-2638.
Nazari M, Abdolshahi R (2015) Valuation of genetic diversity in bread wheat cultivars (Triticum aestivum L.) using morpho-physiological traits and SSR markers. Agri Biotechnol 6,215-231(in Persian).
Norkhalaj M, Khodarahmi M, Amini A, et al. (2010) Study on Correlation and Causation relations of Morphological traits in synthetic wheat liens. J Agro Plant Breed 6, 7-17.
Naghavi M, Ghare yazi B, and Hoseini Salekde Gh (2009) Molecular markers. Tehran university Publication. 350 p (In Persian).
Pahlavani S, Izanloo A, Parsa S, Ghaderi MG (2016) Association between Grain Quality Traits and SSR Molecular Markers in Some Bread Wheat Genotypes. J of Crop Breed 8, 25-36 (In Persian).
Pasqualone A, Lotti C, Bruno A, et al. (2000) Use of ISSR markers for cultivar identification durum wheat. Mediterraneennes. Ressources ciheam. Org Pp:157-161.
Pierre CS, Crossa J, Manes Y, Reynolds MP (2010) Gene action of canopy temperature in bread wheat under diverse environments. Theor Appl Genet 120, 1107–1117.
Rana, MK, Bhat KV (2004) A comparison of AFLP markers for genetic diversity and cultivar identification in cotton. Plant Biochem and Biotechnol 13:19-24.
Roder MS, Korzun V, Wendehake K et al. (1998) A microsatellite map of wheat. Genet 149, 2007-2023.
Roldan-Ruiz FA, Gilliland TJ, Dubreuil P et al. (2001) A comparative study of molecular and morphological methods of describing relationships between perennial ryegrass (Lolium perenne L.) varieties. Theor J Appl Genetics 103, 1138-1150.
Roy JK, Bandopadhyay R, Rustgi S et al. (2006) Association analysis of agronomically important traits using SSR, SAMPL and AFLP markers in bread wheat. Current Sci 90, 5-10.
Saghai Maroof MA, Biyashev RM, Yang GP et al. (1994) Extraordinarily polymorphic microsatillate DNA in barely species diversity, choromosomal location, and population dynamics, Proceeding of the National Academy of Sceinces. USA. 91, 5466-5570.
Shannon CE, Weaver W (1963) The mathematical theory of communication. University of Illinois Press, Urbana. III.
Syed Aghamiri SM, Mostafavi Kh, Mohammadi A (2010) Relationships between yield and yield components under normal and drought stress in barley genotypes using path analysis. The 5th conference of new ideas in agriculture, 1-3pp. Azad University of Khorasan Iran (In Persian).
Toklu F, Baloch FS, Karakoy T, Ozkan H (2015) Effects of different priming applications on seed germination and some agromorphological characteristics of bread wheat (Triticum aestivum L.). Turkish J of Agri and Forestry 39, 1005-1013.
Vanda M, Hoshmand S (2011) Genetic analysis of grain yield and related traits in durum genotypes using diallel. Iranian J Crop Sci 13, 206-218.
Yeh FC, Yang R-C, Boyle TJB et al. (1997) POP GENE, The user-friendly shareware for population genetic analysis. Edmonton, Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta, Canada.
Zhu YF, Hu J, Han R, Wang Y, Zhu S (2011) Fingerprinting and identification of closely related wheat (Triticum aestivum L.) cultivarsusing ISSR andfluorescence-labeled TP-M13-SSR markers. Aust J Crop Sci 5, 846-850.
Zvingila D, Vaitkuniene V, Patamsts J et al. (2012) DNA polymorphisem and agronomic traits of revertants from barley (Hordeum vulgare L.) mutant tw. Žemdirbystė Agri 99, 139-148.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 11، شماره 3
دوره 11 شماره 3
آذر 1398
صفحه 57-82

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار