Document Type : Research Paper
Authors
1 Agricultural biotechnology MSc student, Gonbad kavusUniversity
2 Associate professor of plant production department, Gonbad kavus University
3 Assistance professor of plant production department, Gonbd kavus University
4 Assistance professor of Biology department, Gonbd kavus University
5 Assistance professor of agronomic and horticultural research department, Research and Education Center of Agriculture and Natural Resources in Mazandaran, Agricultural Extension and Education Research Organization, Sari, Iran
Abstract
Keywords
نقشهیابی صفات سنبله و دانه با استفاده از خانوادههای F3 و F4 حاصل از تلاقی بیچر× کویر در جو
رباب دغاغله1، حسین صبوری2*، حسین حسینی مقدم3، عیسی جرجانی4، حسینعلی فلاحی5
1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه گنبدکاووس، ایران
2 دانشیار گروه تولیدات گیاهی دانشگاه گنبدکاووس، ایران
3 استادیار گروه تولیدات گیاهی دانشگاه گنبدکاووس، ایران
4 استادیار گروه زیستشناسی دانشگاه گنبدکاووس، ایران
5 استادیار پژوهش بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، ساری، ایران
تاریخ دریافت: 18/08/1395، تاریخ پذیرش: 11/10/1395
چکیده
جو پس از ذرت، گندم و برنج یکی از مهمترین غلات جهان میباشد. به‌منظور نقشهیابی صفات سنبله و دانه در دو نسل F3 و F4 حاصل از تلاقی ارقام بیچر× کویر جمعیتی شامل 103 خانواده F3 و F4 جو در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی طی دو سال زراعی 95-1393 در سه تکرار کشت شد. برای صفات مورد ارزیابی تفکیک متجاوز مشاهده شد که نشاندهنده وجود ترکیبات آللی متفاوت در والدین بود. نقشه پیوستگی با استفاده از نشانگرهای SSR، iPBS،IRAP و ISSR تهیه شد و 640 سانتی مورگان از ژنوم جو را پوشش داد. فاصلهی بین دو نشانگر 69/9 سانتی مورگان برآورد گردید. مکانیابی فاصلهای مرکب پانزده QTL در دو نسل مکانیابی نمود. برای صفات طول ریشک، قطر دانه و طول دانه در هر دو نسل F3 و F4 QTLهایی شناسایی شد. برای طول دانه و تعداد سنبلچه در نسل F4 به ترتیب QTLهای بزرگ اثر با ضریب تبیین 2/12 و 15، با درصد LOD 62/3 و 9/2 در فاصلهی 5/3 و 5/2 سانتیمورگان از نشانگر شناسایی شدند. صفات طول دانه و قطر دانه در نسل F3 با نشانگر iPBS2076-5 پیوسته و هممکان بودند. برای صفات طول ریشک، تعداد سنبلچه، طول دانه و قطر دانه نیز هممکانی شناسایی شد. شناسایی QTLهای کنترلکننده صفات میتواند در بهبود عملکرد مؤثر باشد. انتظار میرود بتوان پس از تعیین اعتبار در مکانها و جمعیتهای مختلف از QTLهای شناسایی شده در این بررسی در برنامههای انتخاب به کمک نشانگر و مکانیابی دقیق استفاده نمود.
واژههای کلیدی: جو، نقشهیابی، نسل، سنبله، QTL.
مقدمه
جو چهارمین غلهی تجاری دنیا بعد از گندم، برنج و ذرت است و در تغذیهی دام، انسان و همچنین تولید مالت اهمیت بسزایی دارد (Gonzalez et al.,1999). این گیاه از نظر کشت و کار در شرایط متنوع آب و هوایی مقام اول را دارا است (2013 ,FAO). همچنین این گیاه یک مدل مهم برای مطالعات ژنتیکی و فیزیولوژی است، چون: 1- دیپلوئید با تعداد کروموزومهای کم (2n=2x=14) و نسبتاً بزرگ (8-6 میکرومتر) است. 2- دوره زندگی نسبتاً کوتاهی دارد.3- نقشههای ژنتیکی کاملاً تشریح شده آن بر اساس مارکرهای مولکولی، پروتئینی، سیتولوژیکی و مورفولوژیکی وجود دارد (Zhang et al., 2005)
امروزه نشانگرهای مولکولی ابزارهای ارزشمندی برای اصلاح صفات کمی در تکمیل روشهای سنتی اصلاحنباتات به شمار میروند (Vos et al., 1995). تهیه نقشههای ژنتیکی از مهمترین کاربردهای این نشانگرهاست که براساس آن مـیتوان جایگاه ژنی و کروموزومی ژنهای تعیین کننده صفات مطلوب را از نظر ترتیب و فاصله ژنها و نشانگرها از یکدیگر تعیین نمود (Rafalski et al., 1996). نشانگرهای مولکولی پیوسته بـه ژنهای مرتبط با صفات مورد نظر می توانند در جهت بهبود کارایی روشهای اصلاحی بهکار روند. روشهای مختلف ارزیابی مولکولی به‌واسطه‌ی داشتن ویژگی‌های مهم مانند فراوانی در ژنوم، میزان چندشکلی، مکان اختصاصی بودن، تکرارپذیری، تکنیک‌های مورد نیاز و هزینه از همدیگر تفکیک می‌شوند. نیازهای متفاوت در زمینه‌های تحقیقاتی امروز، باعث شده است که تغییراتی در نشانگرهای پایه به وجود آمده و نسل دوم و پیشرفته نشانگرهای مولکولی به وجود آیند ( 2009,Mondini).
در پژوهشی (2011) Golabadi et al.به‌منظور شناسایی نشانگرهای ریزماهواره پیوسته با اجزای عملکرد تحت تنش خشکی در مراحل مختلف رشد گندم دوروم از جمعیت F3 و F4 حاصل از 151 خانواده F2 توسعه یافته از تلاقی بین Oste-Gata × Massaral-1 استفاده نمودند. تجزیه و تحلیل QTL با استفاده از تجزیه تک نشانگری (SMA)[1] و نقشهیابی فاصلهای مرکب CIM))[2] انجام شد. نتایج تجزیه تک نشانگری نشان داد میتوان با نشانگرهای Xcfd22-7B و Xcfa2114-6A در شرایط مختلف زیست محیطی حدود 20 درصد از تنوع فنوتیپی شاخص برداشت و وزن هزار دانه را توضیح داد. در مجموع بیست QTL جزئی و بزرگ تشخیص داده شد. پنج تا برای وزن هزار دانه، دو تا برای وزن دانه در سنبله، دو تا برای تعداد دانه در سنبله، سه تا برای تعداد سنبله در متر مربع، پنج تا برای شاخص برداشت، دو تا برای شاخص برداشت سنبله و یکی برای وزن سنبله شناسایی شد. در تحقیقی (2010) .Golabadi et al به منظور شناسایی نشانگرهای ریزماهواره پیوسته با ژن(های) کنترل کننده صفات تعداد روز تا تشکیل سنبله، روز تا گرده‌افشانی و روز تا رسیدگی فیزیولوژیک و دوره پر شدن دانه گندم در شـرایط تـنش خشـکی و عـدم تـنش، جمعیتـی شـامل 151 خـانواده F3 و F4 حاصـل از تلاقـی ژنوتیپهای Oste-Gata (والد متحمل) و Massara-1 (والد حساس) به خشکی، طی دو سال زراعی (83-1382) و در دو شرایط محیطی تنش خشکی و عدم تنش (مجموعاً چهار شرایط محیطی) ارزیـابی شـدند. در پژوهشی (2016) .et al Zhou به‌منظور نقشهیابی و ارزشیابی جایگاه صفت کمی طول دانه در جو به مدت سه سال انجام دادند. نقشه پیوستگی ژنتیکی با استفاده از 1832 ژنوم متنوع ساخته شد. تکنولوژی DAr نشانگر در مجموع 07/927 سانتیمورگان به فاصله متوسط 49/0 را در برگرفت. در نهایت دو QTL برای طول دانه LEN-3H و LEN-4H شناسایی شد. در پژوهشی (2011) .et al Rahimi با استفاده از جمعیت F2:3 حاصل از تلاقی دو رقم جوی Hiberna و Pfyner جهت تعیین نحوه توراث به روش تجزیه میانگین نسل‌ها و همچنین شناسایی نواحی ژنومی (QTL)، نقشه پیوستگی 159 نشانگر ریزماهواره با پوشش ژنومی 5/1030 سانتیمورگان تهیه کردند همچنین براساس روش مکانیابی فاصلهای مرکب برای صفات روز تا رسیدگی، تعداد پنجه، وزن هزاردانه، ارتفاع بوته، طول سنبله، تعداد دانه در سنبله و عملکرد دانه به ترتیب 2، 4، 2، 4، 1، 4 و 7 ناحیه ژنومی مکانیابی کردند.
در پژوهشی (Wang et al. (2016 به‌منظور مکانیابی QTLهای کنترل کننده صفات ارگانیک در جو با استفاده از نشانگر SNP و جمعیت حاصل از تلاقی دو رقم Huaai11× Huadamai6 پژوهشی انجام دادند. نقشه پیوستگی ژنتیکی حاوی 1894 نشانگرSNP و 68 نشانگر SSR 8/1375 سانتی مورگان از نقشه را پوشش داد. در تجزیه و تحلیل محیط با استفاده از CIM در مجموع 221 QTL مربوط به ده صفت در پنج سال متوالی(2009-2013) شناسایی شد. QTLهای شناسایی شده در هر سال به ترتیب 50، 48، 41، 41 و 41 عدد بود. QTLهای شناسایی شده به‌طور کلی روی کروموزومهای 4H، 2H و 7H قرار گرفتند. از میان QTLهای شناسایی شده 26QTL برای طول سنبله اصلی، 27 QTL برای تعداد سنبلچه در سنبله اصلی، 24 QTL برای تراکم سنبله، 18QTL برای تعداد سنبله در بوته، 21 QTL برای تعداد سنبلچه در هر بوته، 26 برای وزن هزار دانه، 16 برای تعداد دانه در بوته، 20 برای تعداد دانه در سنبله، 18 برای وزن دانه در بوته و 25 برای وزن دانه در سنبله در پنج سال شناسایی شد.
به‌منظور مکانیابی QTLهای کنترل کننده مقاومت به ورس در لاینهای خالص نوترکیب جو (2015) Ahmadi Ochtapeh et al. آزمایشی با 162 لاین خالص نوترکیب نسل 8 به همراه دو والد (آریگاشار و ایگری) در قالب طرح آلفا- لاتیس با سه تکرار در سال زراعی 89-1388 اجرا کردند. از نقشه پیوستگی حاوی 105 نشانگر ریزماهواره و AFLP با پوشش ژنومی 3/513 سانتی مورگان برای تجزیه QTL استفاده شد. در مجموع از QTLهای شناسایی شده یک مورد برای صفات ارتفاع گیاه، دو مورد برای طول پدانکل، سه مورد برای طول سنبله و دو مورد برای مقاومت به ورس مکانیابی شد.
یکی از چالشهای اصلاح نباتات نبود اطلاعات کافی در مورد ژنهای کنترلکننده صفات کمی است. مکانیابی ژنهای کنترلکننده صفات کمی یکی از روشهایی است که برای مطالعه ژنتیکی صفات کمی مورد استفاده قرار میگیرد. با شناسایی نواحی ژنومی کنترلکننده صفات کمی و تعیین سهم هر یک از این نواحی در ایجاد تنوع مشاهده شده صفت در جمعیت، کارایی برنامههای بهنژادی افزایش یافته و با اطمینان بیشتری میتوان به اصلاح جمعیت پرداخت (Collard and Mackill, 2008).
با توجه به تحقیقات کم انجام شده در زمینهی مکانیابی QTLهای کنترل کننده صفات سنبله و دانه انجام این تحقیق ضروری به نظر میرسد.
هدف از این تحقیق شناسایی نشانگرهای مولکولی پیوسته با صفات مورد مطالعه و در نتیجه تعیین موقعیت مکانهای ژنی کنترلکننده آنها و تعیین وراثتپذیری صفات و سهم اثر افزایشی آللهای والدینی برای QTLهای مکانیابی شده در جمعیتهای نسل F3 و F4جو زراعی حاصل تلاقی از دو والد Becher × Kavir بود.
مواد و روشها
در این پژوهش از بذور 103 خانواده جو (در نسل F3 103 خانواده و در نسل F4 نیز همان 103 خانواده کشت گردید) حاصل از تلاقی ارقام Becher × Kavir به همراه والدین استفاده شد. از صفات برتر رقم بیچر میتوان به عملکرد بالا و مقاومت به ورس همچنین برای رقم کویر مقاومت به سفیدک پودری و مقاومت به لکهبرگی را اشاره کرد. بذور این ارقام از مرکز تحقیقات گنبدکاووس تهیه شد. این بررسی بهصورت طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار و فاصلهی بین ردیفها 20 سانتیمتر در دو سال زراعی 94-1393 و 95-1394 در مزرعه آموزشی و پژوهشی دانشگاه گنبدکاووس واقع در 100 کیلومتری شمال شرق گرگان و در 55 درجه و 12 دقیقه طول شرقی و 37 درجه و 16 دقیقه عرض شمالی کشت گردید. با انتخاب 20 نمونه از هر خانواده صفات طول سنبله (طول سنبله بدون در نظر گرفتن ریشک با استفاده از خطکش)، طول ریشک (فاصلهی انتهای سنبله تا میانگین طول ریشک با استفاده از خطکش) وزن سنبله (با اندازهگیری وزن سنبلههای 20 نمونه و سپس میانگینگیری) تعداد سنبلچه (با شمارش تعداد سنبلچه در هر سنبله) طول دانه و قطر دانه (با استفاده از کولیس دیجیتالی) در دو نسل ثبت گردید.
جهت تهیه DNA از نمونههای برگی تازه نسل F3 استفاده شد. استخراج DNA ژنومی به روش CTAB تغییر یافته ( 1984,.et al Saghaie-Maroof) در آزمایشگاه ژنتیک دانشگاه گنبدکاووس انجام شد. کمیت و کیفیت DNA استخراج شده با کمک ژل آگارز 8% و اسپکتوفتومتر تعیین گردید. برای انتخاب نشانگرهای ریزماهواره مناسب از پایگاه اطلاعاتی ژنتیکی (http://www.wheat.pw.usda.gov) استفاده شد. معیار انتخاب آغازگرهای تصادفی برای این تحقیق، میزان اطلاعات چندشکلی (PIC) و تعداد آلل مشاهده شده در مقالات قبلی بود. آغازگرهای مورد بررسی، بهصورت لیوفیلیزه تهیه گردید و پس از حل کردن و رقیق ساختن با آب دیونیزه (آب فاقد یون) طبق دستورالعمل مربوط، به‌عنوان ذخیره اصلی در دمای°C 20- نگهداری شد. برای تهیه نقشه پیوستگی ابتدا چندشکلی والدین با استفاده از 29 آلل ریز ماهواره بررسی شد (جدول 1). نهایتاً با حذف نشانگرهای دارای کج شکلی تفرق و نشانگرهای انفرادی غیر پیوسته و گروههای کوچک فاقد نشانگر SSR، 7 پرایمر استفاده شد. پس از تکثیر پرایمرهای تصادفی 52 آلل IPBS، 8 آلل IRAP و 6 آلل ISSR) که نواربندی کاملاً واضح داشته و از لحاظ آماری با تفرق مندلی مطابقت داشتند وارد نقشه شدند که این تعداد نشانگر در هفت گروه پیوستگی (معادل تعداد کروموزومهای جو) قرار گرفتند. واکنش زنجیرهای پلیمراز آغازگرها به‌وسیله ترموسایکر مدل iCycler BIORAD) ساخت کشور آمریکا)، 96 چاهکدار اجرا گردید. برای تهیه نقشه ژنتیکی از نرم افزار Manly and Olso, 1999)) Map Manager و برای رسم نقشه از نرم افزار MapChart (Voorrips, 2002) استفاده شد. در نهایت برای پیدا کردن QTLها از QGEN استفاده شد. از روش مکانیابی فاصلهای مرکب (1994 ,(Zeng استفاده شد.
روشCIM در تجزیـه پیوستگی و مکانیابی QTLهای کنترلکننده خصوصیات مورد مطالعه استفاده شد. روش مکانیابی فاصلهای مرکب در مقایسه با روشهای تجزیه تک نشانگری و مکانیابی فاصلهای ساده[3] از کارایی و قدرت آزمون بسیار بالایی برخوردار است. حد بحرانی جهت تشخیص QTLها با انجام آزمون Permutation بهدست آمد (2LOD=).
نتایج و بحث
مقادیر حداقل، حداکثر، انحراف معیار و واریانس به همراه ضریب تغییرات فنوتیپی صفات مورد بررسی در جدول 2 آورده شده است. کم‌ترین ضریب تغییرات در هر دو نسل(19/4 )F3 و ) 72/5 F4 (مربوط به صفت طول دانه و بیشترین ضریب تغییرات در نسل F3 مربوط به صفت تعداد سنبلچه (76/24) و در نسل F4 مربوط به وزن سنبله (03/17) بود.
جدول1- توالی آغازگرهای ریزماهواره SSR، IPBS، IRAP و ISSR.
Table 1- Sequences of microsatellite, IPBS, IRAP and ISSR primers.
|
|
ریزماهواره SSR |
|
|
|
||||
|
توالی معکوس Reverse Sequence |
توالی مستقیم Direct Sequence |
دمایاتصال Annealing temperature |
کروموزوم Chromosomal |
نشانگر Marker |
||||
|
5-CACCGCCTCCTCTTTCAC-3 |
5-CTCCACGAATCTCTGCACAA-3 |
64-55 |
1 |
HVM20 |
||||
|
5-CAAAACTGCAGCTAAGCAGGGGAGA-3 |
5-ATTGGCGTGACCGATAATTTATGTTC-3 |
60 |
2 |
HVBKASI |
||||
|
5-CACGCCCTCTCCCTAGAT-3 |
5-ATATTAAAAAAGGTGGAAAGCC-3 |
64-55 |
3 |
HVM33 |
||||
|
5-CAAATCTTCCAGCGAGGCT-3 |
5-AGGACCGGATGTTCATAACG |
64-55 |
4 |
HVM68 |
||||
|
5-ACGTTGTTTCTTCGCTGCTG-3 |
5-TTAGGGCTACGGTTCAGATGTT-3 |
60 |
5 |
HVDHN7 |
||||
|
5-TGGTAACTTGTCCCCAAAG-3 |
5-AGACATCCAAAAAATGAACCA-3 |
64-55 |
6 |
HVM65 |
||||
|
5-AGGAACGAACGAAGGGAGTATTAAGCAG-3 |
5-AACGACGTCGCCACACAAC-3 |
55 |
7 |
HVM5
|
||||
|
IPBS, IRAP and ISSR |
|
|||||||
|
توالی Sequences
|
دمایاتصال Annealing temperature |
موتیف Motif |
نشانگر Marker |
|
||||
|
CTTCTAGCGCCA-3-5 |
55-50 |
- |
2083 |
|
||||
|
CTCACGATGCCA-3-5 |
55-60 |
- |
2077 |
|
||||
|
GCTCCGATGCCA-3-5 |
64-59 |
- |
2076 |
|
||||
|
3-ACCTAGCTCATGATGCCA-5 |
60-55 |
- |
2238 |
|
||||
|
3-ATGCCGATACCA-5 |
64-59 |
- |
2085 |
|
||||
|
3-AACCTGGCCTCAGATGCCA-5 |
60-55 |
- |
2240 |
|
||||
|
3-ACCTAGCTCATCATGCCA-5 |
55-50 |
- |
2241 |
|
||||
|
3-CTCATGATGCCA-5 |
55-50 |
- |
2075 |
|
||||
|
5-GCATCAGCCTGGACCAGTCCTCGTCC-3 |
55-60 |
- |
GU929878 |
|
||||
|
5-GGAAGGAAGGAAGGAAGGAAT-3 |
57-52 |
(GGAA)5T |
38 |
|
||||
جدول 2- آمار توصیفی صفات اندازهگیری شده برای خانوادههای F3 و F4جو حاصل از تلاقی بیچر× کویر.
Table 2- Descriptive statistics of gualuated traits in F3 and F4 families of Becher × Kavir Cross in barley.
|
|
|
F3 |
|||||||||
|
|
صفات Trait |
میانگین Mean |
حداقل Minimum |
حداکثر Maximum |
واریانس Variance |
انحراف معیار Std. Deviation
|
ضریب تغییرات (%) C.V |
||||
|
|
طول سنبله (سانتیمتر) Spike length |
6.88 |
4.91 |
8.89 |
0.41 |
0.64 |
9.83 |
||||
|
|
طول ریشک (سانتیمتر) Awn length |
10.94 |
9.51 |
12.99 |
0.33 |
0.58 |
6.75 |
||||
|
|
وزن سنبله (گرم) Spike weight |
1.50 |
1.11 |
2.07 |
0.03 |
0.18 |
13.02 |
||||
|
|
تعداد سنبلچه Spikelet number |
11.25 |
9.17 |
13.87 |
0.58 |
0.76 |
24.76 |
||||
|
|
طول دانه (میلیمتر) Grain length |
13.70 |
8.05 |
18.61 |
7.90 |
2.81 |
4.19 |
||||
|
|
قطر دانه (میلیمتر) Grain diameter |
1.90 |
1.42 |
2.47 |
0.04 |
0.21 |
5.89 |
||||
|
|
F4 |
||||||||||
|
صفات Trait |
میانگین Mean |
حداقل Minimum |
حداکثر Maximum |
واریانس Variance |
انحراف معیار Std.Deviation
|
ضریب تغییرات (%) C.V |
|||||
|
طول سنبله (سانتیمتر) Spike length |
6.84 |
4.76 |
10.70 |
0.88 |
0.93 |
13.59 |
|||||
|
طول ریشک (سانتیمتر) Awn length |
8.22 |
5.33 |
11.86 |
1.13 |
1.06 |
12.89 |
|||||
|
وزن سنبله (گرم) Spike weight |
2.70 |
1.72 |
4.31 |
0.21 |
0.46 |
17.03 |
|||||
|
تعداد سنبلچه Spikelet number |
10.67 |
6.66 |
15.33 |
2.24 |
1.49 |
13.96 |
|||||
|
طول دانه (میلیمتر) Grain length |
9.61 |
7.73 |
11.03 |
0.30 |
0.55 |
5.72 |
|||||
|
قطر دانه (میلیمتر) Grain diameter |
2.63 |
1.86 |
4.20 |
0.16 |
0.40 |
15.20 |
|||||
جدول 3- ضرایب همبستگی صفات زراعی نسلF3 و F4حاصل از تلاقی بیچر × کویر.
Table 3- Correlation coefficients of agronomic traits in the F3 and F4 families Becher × Kavir cross.
|
صفات Trait |
طول سنبله Spike length (cm) |
طول ریشک Awn length (cm) |
وزن سنبله Spike weight (gr) |
تعداد سنبلچه Spikelet number |
طول دانه Grain length (mm) |
قطر دانه Grain Diameter (mm) |
|
طول سنبله Spike length |
|
-0.05ns |
0.49** |
0.73** |
0.31** |
0.13ns |
|
طول ریشک Awn length |
-0.11ns |
|
0.22* |
0.14ns |
-0.03ns |
0.12ns |
|
وزن سنبله Spike weight |
0.43** |
0.09ns |
|
0.65** |
0.10ns |
0.06ns |
|
تعداد سنبلچه Spikelet number |
0.60** |
-0.11ns |
0.33** |
|
0.15ns |
-0.08ns |
|
طول دانه Grain length |
0.15ns |
0.05ns- |
0.07ns |
0.17 ns |
|
0.07ns |
|
قطر دانه Grain diameter |
0.06ns- |
0.03ns- |
0.23* |
0.01ns |
-0.001ns |
|
ns، * و :** به ترتیب غیر معنیدار، معنیدار در سطوح احتمال 5 درصد و 1درصد.
ns, * and ** : Not significant, significant at the 5% and 1% probability levels, respectively.
اعداد بالای قطر جدول ضریب همبستگی برای نتاج F4 و پایین قطر جدول ضریب همبستگی برای نتاج F3 است.
Duta in upper diagonal represent correlation coefficients of F4 familes and those in lower diagonal represent correlation coefficients of F3 familes.
بیشترین ضریب همبستگی در نسل F3 و F4 به ترتیب مربوط به صفات تعداد سنبلچه و طول سنبله **60/0r= و **73/0 r=بود. ضریب همبستگی بین صفات تعداد سنبلچه و وزن سنبله در نسل F4 **65/0r= بود. در نسل F3 ضریب همبستگی بین وزن سنبله با طول سنبله**43/0r=، تعداد سنبلچه با وزن سنبله **33/0r=، قطر دانه با وزن سنبله *23/0 r= بود. همچنین در نسل F4 بین صفات طول سنبله و وزن سنبله(**49/0 (r=، طول ریشک با وزن سنبله ( *22/0 (r= و طول دانه با طول سنبله (**31/0 (r=همبستگی مشاهده شد (جدول 3).
توزیع فنوتیپی صفات
توزیع فراوانی ارزشهای فنوتیپی صفات مورد مطالعه در خانوادههای F3 و F4 بهصورت نمودار ستونی (هیستوگرام) همراه با منحنی نرمال و ارزشهای والدینی نشان داد که توزیع فنوتیپی صفات مورد بررسی بهصورت پیوسته بود (شکل 1). بررسی ارزش صفات برای والدین در دو سال نشان داد که والد کویر از نظر صفات طول ریشک، وزن سنبله و طول دانه ارزش بیشتری نسبت به بیچر دارد و والد بیچر نیز از نظر صفات طول سنبله، تعداد سنبلچه و قطر دانه ارزش بیشتری نسبت به کویر دارد (جدول 4).
نقشه ژنتیکی
نقشه حاصل، 640 سانتی مورگان از ژنوم را پوشش داد و فاصلهی بین دو نشانگر مجاور برروی نقشه به‌طور متوسط 69/9 سانتی مورگان برآورد گردید (شکل2). نقشه (2016) .Wang et al 2/1081 سانتی مورگان از ژنوم جو را پوشش داد و فاصله بین دو نشانگر مجاور 7/1 سانتی مورگان برآورد گردید. نقشه مرکب از 327 نشانگر RFLP با طول 3/1226 و متوسط فاصله 75/3 سانتیمورگان توسط پروژه نقشهیابی ژنوم جو آمریکای شمالی (NABGMP) تهیه شده است (Kleinhofs, 1993). مقایسه نقشه ژنتیکی ارائه‌شده در این مطالعه با نقشههای قبلی نشان داده در تمام گروههای پیوستگی فاصله بین نشانگرها متفاوت با نتایج سایر نقشههای موجود بود. ازآنجایی‌که نقشه ژنتیکی به‌دست‌آمده از یک تلاقی با والدین متفاوت با سایر نقشهها میباشد تغییر در فاصله بین نشانگرها منطقی به نظر میرسد.
تجزیه QTLs
نتایج تجزیه QTL منجر به شناسایی پانزده QTL شد که شامل نه QTL در نسل F3 و ششQTL در نسل F4 بود (جدول 5 و شکل 3). برای صفت طول سنبله در نسل F4 یک QTL روی کروموزوم 6 شناسایی شد. QTL مکانیابی شده qSL-6 روی کروموزوم 6 در فاصله نشانگری iPBS2083-1-iPBS2241-5 در موقعیت 54 سانتی مورگان مکانیابی گردید و با LOD 59/2 مقدار 11 درصد واریانس فنوتیپی برای صفت طول سنبله را توجیه نمود. اثر افزایشی 37/185- بوده و آللهای والد کویر باعث کاهش این صفت شد. در تحقیقی (2010) . Wang et al برای طول سنبله جو شش QTL در موقعیتهای MTP، FVRS و GH بر روی کروموزومهای 2 و 3 شناسایی کردند.
در پژوهشی (2014) Wang et al. چهار QTL روی کروموزومهای 1H، 2H، 5H و 7H جو برای این صفت گزارش کردند.
در پژوهشی (2014) Ren et al. شش QTL برای طول سنبله جو طی سه سال آزمایش بر روی کروموزومهای 2H و 7H شناسایی کردند.
در پژوهشی (2015)et al. Ahmadi Ochtapeh سه QTL برای طول سنبله روی کروموزوم 2 گزارش کردند.
در تحقیقی(2007) . Baghizadeh et al برای طول سنبله جو سه QTL روی گروه پیوستگی 4 در دو منطقه Karag و Mean شناسایی کردند.
وزن سنبله (گرم) F4 طول سنبله (سانتیمتر) F4
طول ریشک (سانتیمتر) F3 طول ریشک (سانتیمتر) F4
قطر دانه (میلیمتر) F3 قطر دانه (میلیمتر) F4
طول دانه (میلی متر) F3 طول دانه (میلیمتر) F4
تعداد سنبلچه (تعداد)
شکل1- توزیع فنوتیپی صفات زراعی در خانوادههای نسل F3 و F4حاصل از تلاقی بیچر × کویر.
Figure 1. Histogram of evaluated traits for F3 and F4 families derived from Becher × Kavir cross.
جدول 4- آمار توصیفی والدین در دو نسل F3 و F4.
Table 4- Descriptive statistics in both F3 and F4 generations.
|
نسل Generation صفات Trait |
F3 (سال اول) |
F4 (سال دوم) |
||
|
بیچر Becher |
کویر Kavir |
بیچر Becher |
کویر Kavir |
|
|
طول سنبله (سانتیمتر) Spike length (cm) |
7.26 |
6.29 |
7.10 |
6.17 |
|
طول ریشک (سانتیمتر) Awn length (cm) |
9.51 |
12.98 |
7.57 |
8.67 |
|
وزن سنبله (گرم) Spike weight (gr) |
1.35 |
1.40 |
2.55 |
2.94 |
|
تعداد سنبلچه Spikelet no./spike |
11.70 |
10.86 |
10.67 |
10 |
|
طول دانه (میلیمتر) Grain length (mm) |
9.50 |
9.97 |
8.57 |
10.27 |
|
قطر دانه (میلیمتر) Grain diameter (mm) |
1.95 |
1.67 |
2.60 |
2.33 |
در پژوهش حاضر برای صفت طول سنبله یک QTL بر روی کروموزوم 6 در فاصلهی نشانگری iPBS2241-5 iPBS2083-1- شناسایی گردید که با نتایج (2010) .Wang et al، (2014) . Wang et al، (2014) .Ren et al، (2014) al. Ahmadi Ochtapeh et و (2007) .Baghizadeh et al همخوانی نداشت.
برای طول ریشک در نسل F4 یک QTL روی کروموزوم 5 شناسایی شد. QTL مکانیابی شده qAL-5 روی کروموزوم 5 در فاصله نشانگری iPBS2077-1-iPBS2075-2 در موقعیت 38 سانتیمورگان مکانیابی گردید و با LOD 51/2 مقدار 6/10 درصد واریانس فنوتیپی برای صفت طول ریشک را توجیه نمود. اثر افزایشی 20/39- بوده و آللهای والد بیچر باعث کاهش این صفت شد.
برای صفت طول ریشک در نسل F3 سه QTL روی کروموزوم 3 در موقعیت 32، 34 و 36 سانتیمورگان مکانییابی گردید. این سه QTL مکانیابی شده qAL-3 روی کروموزوم 3 در فاصلهی نشانگری iPBS2241-2-iPBS2077-7 مکانیابی گردیدند. LOD سه QTL 49/2 و مقدار 06/1 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه نمودند.
طول سنبله طول ریشک وزن سنبله تعداد سنبلچه طول دانه قطر دانه
شکل2- نقشه پیوستگی جمعیت نسل F3 و F4 جو حاصل از تلاقی ارقام بیچر × کویر با استفاده از نشانگرهای SSR، iPBS، ISSR، IRAP
Figure 2- Linkage map F3 and F4 generations barley derived from the cross Becher × Kavir using SSR, iPBS, ISSR, IRAP markers.
اثر افزایشی QTLهای مذکور به ترتیب 14/3، 69/0 و 39/0 بود و آللهای والد کویر باعث افزایش این صفت شد. برای صفت طول ریشک (2010) .Wang et al، سه QTL در موقعیتهای MTP، FVRS و GH بر روی کروموزوم 3 جو همچنین (2007) .Baghizadeh et al شش QTL روی کروموزوم 1و 4 جو در دو منطقه Karag و Mean شناسایی کردند. در پژوهشی (2014) . Wang et alهفت QTL بر روی کروموزومهای 1H، 3H، 5H و 7H جو گزارش کردند. در پژوهش حاضر چهارQTL برای صفت طول ریشک بر روی کروموزوم 3 و5 گزارش شد که با نتایج (2014) . Wang et al و (2010) .Wang et al، همخوانی داشت، ولی با نتایج (2007) .Baghizadeh et al مطابقت نداشت.
برای وزن سنبله در نسل F4 یک QTL روی کروموزوم 6 شناسایی شد. QTL مکانیابی شدهqSW-6 روی کروموزوم 6 در فاصله نشانگری iPBS2083-1-iPBS2241-5 در موقعیت 56 سانتیمورگان مکانیابی گردید و باLOD 47/2 مقدار 5/10 درصد واریانس فنوتیپی برای وزن سنبله را توجیه نمود. اثر افزایشی 38/228- بوده و آللهای والد بیچر باعث کاهش این صفت شد. در پژوهشی (2011) Sabouri et al.، برای وزن خوشه برنج دو QTL روی کروموزوم 1 و 6 در فاصله نشانگری RM8115-RM5638 و RM7434-RM162 شناسایی کردند. همچنین .Golabadi et al (2011)، برای وزن سنبله گندم یک QTL در نسل F4 بر روی کروموزوم 1B گزارش کردند.
برای صفت تعداد سنبلچه در نسل F4 یک QTL بزرگ اثر روی کروموزوم 5 شناسایی شد. QTL مکانیابی شده qSS-5 روی کروموزوم 5 در فاصله نشانگری iPBS2077-1-iPBS2075-2 در موقعیت 38 سانتیمورگان مکانیابی گردید و LOD 9/2 مقدار 2/12 درصد واریانس فنوتیپی برای تعداد سنبلچه را توجیه نمود. اثر افزایشی 54/34 بوده و آللهای والد بیچر باعث افزایش این صفت شد. در تحقیقی (2007) .Baghizadeh et al برای صفت تعداد سنبلچه جو در محیطهای مختلف QTLهای مختلفی را شناسایی کردند. این QTLها روی گروه پیوستگی 1 در فاصله 0-14CM از نزدیکترین نشانگر بود. در پژوهشی (2016)Wang et al. برای تعداد سنبلچه 27 QTL بر روی کروموزوم 4H، 2H، 1H و 7H طی 5 سال با LOD 58/2 تا 42/78 شناسایی کردند. در تحقیق Sabouri et al. (2013) سه QTLکنترل کننده تعداد خوشچه در برنج بر روی کروموزوم 2 شناسایی شد. در پژوهش حاضر برای تعداد سنبلچه یک QTL بر روی کروموزوم 5 شناسایی شد که با نتایج (2007) .Baghizadeh et al و Wang et al. (2016) مطابقت نداشت.
برای طول دانه در نسل F4 یک QTL بزرگ اثر روی کروموزوم 6 شناسایی شد. QTL مکانیابی شده qGL-6 روی کروموزوم 6 در فاصله نشانگری iPBS2083-1-iPBS2241-5 در موقعیت 56 سانتیمورگان مکانیابی گردید و با LOD 62/3 مقدار 15 درصد واریانس فنوتیپی را
توجیه نمود. اثر افزایشی 11/93 بوده و آللهای والد کویر باعث افزایش این صفت شد. برای طول دانه در نسل F3 سه QTL بر روی کروموزومهای 2،1 و 5 شناسایی شد. مقدار LOD این سه به ترتیب 19/2، 18/2 و 45/2 بود. این QTLها در فاصلهی نشانگری IRAPGU929878-iPBS2240-1 و iPBS2077-1-iPBS2075-2 و qGD-2 پیوسته به نشانگر iPBS2076-5 و موقعیتهای 32، 54 و 36 سانتیمورگان قرار داشتند. اثر افزایشی برای هر سه منفی بوده و آللهای والد بیچر باعث کاهش طول دانه شد. ضریب تبیین به ترتیب 4/9، 3/9 و 4/10 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه نمود. در تحقیقی (2016) Zhou et al. برای طول دانه جو دو QTL LEN-3H و LEN-4H شناسایی کردند. در پژوهشی (1995) .Backes et al دو QTL برای طول دانه روی کروموزوم 4H و 7H شناسایی کردند. در تحقیقی (2013) Schnaithmann and Pillen. سه QTL برای طول دانه جو روی کروموزوم 1H و 7H گزارش کردند. در مطالعهای (2013) .Kalladan et al برای طول دانه جو چهار QTL روی کروموزوم 1H (دو QTL)، 2H (یک QTL) و 5H (یک QTL) نقشهیابی کردند. در پژوهشی (2015) Sabouri et al. یک QTLبرای طول دانه خام برنج بین نشانگرهای RM243 و RM23 روی کروموزوم 1 با توجیه فنوتیپی 41 درصد شناسایی کردند. در این تحقیق یک QTL برای طول دانه بر روی کروموزوم 6 و سه QTL بر روی کروموزوم 1، 2 و 5 شناسایی شد که با نتایج (2013) Schnaithmann and Pillen. برای کروموزوم 1 و (2013) .Kalladan et al همخوانی داشت، ولی با نتایج . Zhou et al (2016) و (1995) . Backes et alهمخوانی نداشت.
برای قطر دانه در نسل F4 یک QTL روی کروموزوم 4 شناسایی شد. QTL مکانیابی شده qGD-4 روی کروموزوم 4 در فاصله نشانگری iPBS2238-5-HVM63 در موقعیت 90 سانتیمورگان مکانیابی گردید و با LOD 53/2 مقدار 7/10 واریانس فنوتیپی را توجیه نمود. اثر افزایشی منفی 78/20- بوده و والد کویر باعث کاهش این صفت شد. برای قطر دانه در نسل F3 سه QTL شناسایی شد که به ترتیب روی کروموزوم 2، 1 و 5 شناسایی شد. اثر افزایشی برای این QTLها به ترتیب 08/2-، 84/1- و 11/2- بود که آللهای والد کویر باعث کاهش قطر دانه شد. این QTLها در فاصله نشانگری IPBS2240-1 IRAPGU929878-7-، iPBS2077-1-iPBS2075-2 و qGD-2 پوسته به نشانگر iPBS2076-5 بود و در موقعیت 32، 54 و 36 سانتیمورگان قرار داشتند. مقدار LOD برای سه QTL به ترتیب 79/2، 55/2 و 59/2 شد که به ترتیب 7/11، 8/10 و 11 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه کردند. (2013). Kalladan et al برای عرض دانه جو در مجموع شش QTL بر روی هفت کروموزوم نقشهیابی شده به‌جز کروموزوم 5 و 4 شناسایی شد و Schnaithmann and Pillen (2013) سه QTL برای عرض دانه جو روی همهی گروههای پیوستگی به‌جز 1Hو 5H شناسایی کردند. در پژوهش حاضر چهار QTL روی کروموزومهای 1، 2، 4 و 5 شناسایی شد که با نتایج (2013). Kalladan et al همخوانی داشت ولی با نتایج (2013) .Schnaithmann and Pillen همخوانی نداشت. برای صفات مورد بررسی در پژوهشهای مختلف مکانهای متعددی به‌عنوان جایگاههای مهم در کنترل این صفات معرفی شدند. تعدادی از نتایج حاصل با هم مطابقت دارند و تعداد زیادی از آنها با هم همخوانی ندارند از دلایل عدم مطابقت نتایج پژوهش حاضر با نتایج سایر محققین میتوان به تعداد و نوع نشانگرهای مورد بررسی، نوع جمعیت، تعداد افراد مورد استفاده در جمعیت، نوع والدین مورد استفاده و شرایط محیطی اشاره کرد.
نتیجهگیری
در هر دو نسل F3 و F4 برای صفات طول ریشک، طول دانه و قطر دانه QTLهایی مکانیابی شد. برای طول ریشک در نسل F3 سه QTL مکانیابی شده روی کروموزوم 3 در مجموع 18/3 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه کردند در حالیکه در نسل F4 یک QTL روی کروموزوم 5 تعیین مکان شد که 6/10 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه کرد. برای طول دانه در نسل F3 دو QTL بر روی کروموزومهای 1 و 5 و یک QTL پیوسته به نشانگر بر روی کروموزوم 2 شناسایی شد که در مجموع 1/29 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه کردند، در نسل F4 یک QTL بزرگ اثر با ضریب تبیین 15 روی کروموزوم 6 مکانیابی گردید. برای قطر دانه در نسل F3 دو QTL بر روی کروموزومهای 1 و 5 و یک QTL پیوسته به نشانگر بر روی کروموزوم 2 شناسایی شد که در مجموع 5/33 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه کردند، در نسل F4 یک QTL روی کروموزوم 4 مکانیابی شد که با 7/10 درصد واریانس فنوتیپی را توجیه نمود.
جدول5- QTLهای کنترلکننده صفات در جو نسلF3 و F4حاصل از تلاقی بیچر × کویر.
Table 5- QTL controlling for traits in F3 and F4 families derived Becher × Kavir cross in barley.
|
صفت Trait |
نسل Population |
QTL |
نزدیکترین مجاور1 Closest marker |
کروموزوم Chromosomal |
LOD2
|
|
طول سنبله Spike length |
F4 |
qSL-6 |
iPBS2083-1-iPBS2241-5 |
6 |
2.59 |
|
طول ریشک Awn length |
F4 |
qAL-5 |
iPBS2077-1-iPBS2075-2 |
5 |
2.51 |
|
طول ریشک Awn length |
F3 |
qAL-3 |
iPBS2241-2-iPBS2077-7 |
3 |
2.49 |
|
طول ریشک Awn length |
F3 |
qAL-3 |
iPBS2241-2-iPBS2077-7 |
3 |
2.49 |
|
طول ریشک Awn length |
F3 |
qAL-3 |
iPBS2241-2-iPBS2077-7 |
3 |
2.49 |
|
وزن سنبله Spike weight |
F4 |
qSW-6 |
iPBS2083-1-iPBS2241-5 |
6 |
2.47 |
|
تعداد سنبلچه Spikelet number |
F4 |
qSS-5 |
iPBS2077-1-iPBS2075-2 |
5 |
2.9 |
|
صفت Trait |
موقعیت3 (سانتیمورگان) Position (cM) |
فاصله QTL از نشانگر (سانتیمورگان) (cM) |
اثر افزایشی Addative effect |
ضریب تبیین (R^2) |
جهت آلل4 Direction allele |
|
طول سنبله Spike length |
54 |
1.5 |
-185.37 |
11 |
KAV |
|
طول ریشک Awn length |
38 |
2.5 |
-39.20 |
10.6 |
BCH |
|
طول ریشک Awn length |
32 |
0.4 |
3.14 |
1.06 |
KAV |
|
طول ریشک Awn length |
34 |
2.4 |
0.69 |
1.06 |
KAV |
|
طول ریشک Awn length |
36 |
1.6 |
0.39 |
1.06 |
KAV |
|
وزن سنبله Spike weight |
56 |
3.5 |
-228.38 |
10.5 |
BCH |
|
تعداد سنبلچه Spikelet number |
38 |
2.5 |
34.54 |
12.2 |
BCH |
1- نشانگری که زیر آن خط کشیده شده نزدیکترین نشانگر به مکان ژنی از لحاظ موقعیت است 2- احتمال وجود QTL بر عدم وجود QTL 3- فاصله نقطه اوج منحنی QTL از نشانگر سمت چپ نقشه پیوستگی 4- برای اثر افزایشی مثبت والد دارای میانگین بزرگ‌تر و برای اثر افزایشی منفی والد دارای میانگین کم جهت آلل را تعیین نمود.
1. The marker was underlined that nearest marker locus in position 2.Logarith of add 3. Distance the peak curve QTL the left side of marker linkage map 4. To effect positive increase parent with an average larger and for additive effects of negative parents who average less in that direction is the direction of alleles to determine. ادامهی جدول5- QTLهای کنترلکننده صفات در جو نسلF3 و F4حاصل از تلاقی بیچر × کویر.
Table 5 continued- QTL controlling for traits in F3 and F4 families derived Becher × Kavir cross in barley.
|
صفت Trait |
نسل Population |
QTL |
نزدیکترین مجاور1 Closest marker |
کروموزوم Chromosomal |
LOD2
|
|
طول دانه Grain length |
F4 |
qGL-6 |
iPBS2083-1-iPBS2241-5 |
6 |
3.62 |
|
طول دانه Grain length |
F3 |
qGL-1 |
IRAPGU929878-7-iPBS2240-1 |
1 |
2.19 |
|
طول دانه Grain length |
F3 |
qGL-2 |
iPBS2076-5 |
2 |
2.18 |
|
طول دانه Grain length |
F3 |
qGL-5 |
iPBS2077-1-iPBS2075-2 |
5 |
2.45 |
|
قطر دانه Grain diameter |
F4 |
qGD-4 |
iPBS2238-5-HVM63 |
4 |
2.53 |
|
قطر دانه Grain diameter |
F3 |
qGD-1 |
IRAPGU929878-7-iPBS2240-1 |
1 |
2.79 |
|
قطر دانه Grain diameter |
F3 |
qGD-2 |
iPBS2076-5 |
2 |
2.55 |
|
قطر دانه Grain diameter |
F3 |
qGD-5 |
iPBS2077-1-iPBS2075-2 |
5 |
2.59 |
|
صفت Trait |
موقعیت3 (سانتی مورگان) Position (cM) |
فاصله QTL از نشانگر (سانتیمورگان) (cM) |
اثر افزایشی Add effect |
ضریب تبیین (R^2) |
جهت آلل4 Direction allele |
|
طول دانه Grain length |
56 |
3.5 |
93.11 |
15 |
KAV |
|
طول دانه Grain length |
32 |
1.7 |
-1.87 |
9.4 |
BCH |
|
طول دانه Grain length |
54 |
0 |
-1.72 |
9.3 |
BCH |
|
طول دانه Grain length |
36 |
0.5 |
-2.07 |
10.4 |
BCH |
|
قطر دانه Grain diameter |
90 |
7.5 |
-20.78 |
10.7 |
KAV |
|
قطر دانه Grain diameter |
32 |
1.7 |
-2.08 |
11.7 |
KAV |
|
قطر دانه Grain diameter |
54 |
0 |
-1.84 |
10.8 |
KAV |
|
قطر دانه Grain diameter |
36 |
0.5 |
-2.11 |
11 |
KAV |
1- نشانگری که زیر آن خط کشیده شده نزدیکترین نشانگر به مکان ژنی از لحاظ موقعیت است 2- احتمال وجود QTL بر عدم وجود QTL 3- فاصله نقطه اوج منحنی QTL از نشانگر سمت چپ نقشه پیوستگی 4- برای اثر افزایشی مثبت والد دارای میانگین بزرگ‌تر و برای اثر افزایشی منفی والد دارای میانگین کم جهت آلل را تعیین نمود.
1. The marker was underlined that nearest marker locus in position 2. Logarith of add. 3. Distance the peak curve QTL the left side of marker linkage map 4. To effect positive increase parent with an average larger and for additive effects of negative parents who average less in that direction is the direction of alleles to determine.
وزن سنبله(کروموزوم 6) F4 طول سنبله(کروموزوم 6) F4
طول ریشک (کروموزوم 3) F3 طول ریشک (کروموزوم5) F4
طول دانه (کروموزوم 2) F3 طول دانه (کروموزوم 1) F3
طول دانه (کروموزوم 6) F4طول دانه (کروموزوم5) F3
قطر دانه (کروموزوم 1) قطر دانه (کروموزوم 4) F4
قطر دانه (کروموزوم 5) F3 قطر دانه (کروموزوم 2) F3
|
تعداد سنبلچه (کروموزوم 5) F4
شکل 3- نمایش گرافیکی QTL های شناسایی شده و مقادیر LOD برای صفات مورد مطالعه.
Figure 3- The graphical display of the identified QTL, LOD values for the studied traits.
منابع
Ahmadi Ochtapeh H, Soltanloo H, Ramezanpour SS, Naghavi MR,
KalateArabi M, Nikkhah HR, Yoosefi Rad S (2016). Localization of QTLs conferring lodging resistance in barley recombinant inbred lines. Modern Genetics Journal 2: 237-244.
Backes G, Graner A, Foroughi-Wehr B, Fischbeck G, Wenzel G, Jahoor A (1995). Localization of quantitative trait loci (QTL) for agronomic important characters by the use of a RFLP map in barley (Hordeum vulgare L.). Theoretical and Applied Genetics 90: 294–302.
Baghizadeh A, Taleei AR, Naghavi MR (2007). QTL analysis for some agronomic
traits in barley (Hordeum vulgare L.). International Journal of Agricultural and Biological Engineering 9: 4-372.
Collard BCY, Mackill DJ (2008). Markerassisted selection: An approach for
precision plant breeding in the twenty first century. Philosophical Transactions
of the Royal Society. Biological Sciences 363: 557-572.
FAO. 2013. FAOSTAT. www.fao.org.com.
Golabadi M, Arzani A, Mirmohammadi Maibody SAM, Sayed Tabatabaei BE, Mohammadi SA (2011). Identification of microsatellite markers linked with yield components under drought stress at terminal growth stages in durum wheat. Euphytica 177: 207–221.
Golabadi M, Arzani A, Mirmohammadi Maibody SAM, Sayed Tabatabaei BE, Mohammadi SA (2010). Identification of microsatellite markers linked with yield components under drought stress at terminal growth stages in durum wheat. Journal of Crop Sciences 13: 729-712.
Gonzalez A, Morgan I, Ayerbe L (1999). Barley yield in water-stress conditions the influence of precocity, osmotic adjustment and stomatal conductance. Field Crops Research 62: 23-34.
Kalladan R, Worch S, Rolletschek H, Harshavardhan TV, Kuntze L, Seiler C, Sreenivasulu N, Roder MS (2013). Identification of quantitative trait loci contributing to yield and seed quality parameters under terminal drought in barley advanced backcross lines. Molecular Breeding. 32: 71-90.
Kleinhofs A, Kilian A, Saghai Maroof MA, Biyashev RM, Hayes P, Chen FQ, Lspitan N, Fenwick A, Blake TK, Kanazin V, Ananiev E, Dahleen L ,Kurdna D, Bollinger J, Knapp SJ, Liu B, Sorrells M, Heun M, Franckowiak JD, Hoffman D, Skadsen R, Stefffenson BJ (1993). A molecular, isozymes, and morphological map of the barley (Hordeum vulgare L.) genome. Theoretical and Applied Genetics 86: 705-712.
Manly KF, and Olson JM (1999). Overview of QTL mapping software and introduction to Map Manager QTL. Mammalian Genome 10: 327-334.
Mondini L, Noorani A, Pagnotta MA (2009). Assessing plant genetic diversity by molecular tools. Diversity 1: 19–35.
Rafalski DJA, Vogel JM, Morgante M, Powell W, Andre S, Tingey SV (1996). Generating and using DNA markers inplant. p. 75-134. In B. Birren and E. Lai (ed.) Nonmammalian genomic analysis: A practical guide. Chapman and Hall, New York.
Rahimi M, Ibrahim SF, Ashghi R (2011). Determine the inheritance of genes controlling agronomic traits in barley and location. Journal Crops Biotechnology 3: 48-35.
Ren XF, Sun DF, Dong WB, Sun GL, Li CD (2014). Molecular detection of QTL controlling plant height components in a doubled haploid barley population. Genetics and Molecular Research 2: 3089-3099.
Sabouri H, Dadras AR, Sabouri A, Katouzi m (2015) Molecular-genetic analysis of rice grain dimension in recombinant inbreed lines of cross of Anbarbu × Sepidroud. Journal of agriculture Biotechnology 7(2): 67-86.
Sabouri H, Mohammadinejad Gh, Sabouri A, Navvabpouri S (2013). Molecular analysis of
rice vegetative growth traits. Journal of agriculture Biotechnology 5(3):67-86.
Sabouri h, Sabouri A, Khatami neghd (2011). Localization of QTL of some drought tolerance related traits in rice. Journal of Crop Production and Processing 4: 11pp.
Saghaie-Maroof MA, Sliman KM, Jorgensen RA, Allard RW (1984). Ribosomal DNA spacer length polymorphism in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location and population dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences 81: 8014-8018.
Schnaithmann F, Pillen K (2013). Detection of exotic QTLs controlling nitrogen stress tolerance among wild barley introgression lines. Euphytica 189: 1–22.
Voorrips RE (2002). MapChart: software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs. The Journal of Heredity 93: 77-78.
Vos P, Hogers R, Bleeker M, Reijans M, Van de lee T, Hornes M, Frijters A, Pot J, Peleman J, Kupier M, Zabeau M (1995). AFLP: A new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acid Research 23: 4407-4414.
Wang J , Sun G ,Ren X, Li C ,Liu L,Wang Q, Du B, Sun D (2016). QTL underlying some agronomic trait in barley detected by SNP markers. BMC Gentics 103: 1-13.
Wang J, Yang J, McNeil DL, Zho M (2010). Identification and molecular mapping of a dwarfing gene in barley (Hordeam vulgare L.) and its correlation with other agronomic traits. Euphytica 175: 331-342.
Wang J, Yang J, Jia Q, Zhu J,Shang Y, Hua W.Zho M (2014). A New QTL for Plant Height in Barley ( Hordeum vulgare L.). PLoS ONE 2: e90144.
Zeng ZB, (1994). Precision mapping of quantitative trait loci. Genetics 136: 1457- 1468.
Zhang ZH, Yu SB, Yu T (2005). Mapping quantitative trait loci (QTLs) for seedling Vigor using recombinant inbred lines of rice (Oryza sativa L.). Field Crop Research 91: 161-170.
Zhou H, Liu S, Liu Y, Liu, You J, Dong M, Ma J, Chen G, Wei Y, Liu C, Zheng Y )2016). Mapping and validation of majer quantitative trait loci for kernel in wild barly (Hordeum vulgare ssp. Spontaneum). BMC Genetics 130:1-9.
Mapping of spike and grain using F3 and F4 families in Becher × Kavir cross in barly
Daghaghelh R.1, Sabouri H.*2, Hosseini Moghaddm H.3, Jorjani E.4, Fallahi H.A.5
1-Agricultural biotechnology MSc student, Gonbad kavus University
2-Associate professor of plant production department, Gonbad kavus University
3-Assistance professor of plant production department, Gonbd kavus University
4-Assistance professor of Biology department, Gonbd kavus University
5-Assistance professor of agronomic and horticultural research department, Research and Education Center of Agriculture and Natural Resources in Mazandaran, Agricultural Extension and Education Research Organization, Sari, Iran
Barley is one of the world's grain is the most important corps after maize, wheat and rice.In order to spike and grain mapping in F3 and F4 families in Becher × Kavir cultivars cross in barlypopulation of 103 families with parents in a randomized complete block design with three replications 2014-2016 during two growing seasons. Assessment transgressive segregation was observed that the existence of different allele combinations in their parents. Linkage map were prepared using SSR, iPBS, IRAP and ISSR marker that it covered 640 cM of barley genome. The distance between two markers 9.69 cM were estimated. Composite interval mapping identified fifteen QTLs in F3 and F4 families. QTLs for awn length, grain diameter and grain length was located in both F3 and F4 families. For grain length and number of spikelets in the F4 families was identified the major effect QTL by R2 12.2 and 15, with the percentage LOD 3.62 and 2.9 in 3.5 and 2.5 cM distance markers. Length grain and grain diameter were linked and co-location iPBS2076-5 markers in the F3 generation. co-location QTLs For awn length, number of spikelets, grain length and grain diameter identified. QTL identification characteristics of the controller can be effective in improving performance. It is expected to be followed by validation in various places and populations identified QTL in this study programs used in marker-assisted selection and accurate positioning.
Key words: Barley, Mapping, Generation, Spike, QTL.
)
