شناسایی مکان های کنترل کننده صفات کمی(QTL) مرتبط با قابلیت هضم آنزیمی کاه گندم با استفاده از نشانگرهای DArT

هدف: ضایعات کشاورزی یکی از چالش های جهان امروزی محسوب می شوند. ضایعات لیگنوسلولزی، می توانند به عنوان منبعی برای تولید قندهای قابل تخمیر جهت سوخت های زیستی و دیگر محصولات با ارزش استفاده شوند. هدف این مطالعه شناسایی مکان های ژنی، ژن های کاندید و نشانگرهای مولکولی مرتبط با قابلیت هضم آنزیمی کاه گندم به منظور بهره برداری در پروژه های به نژادی گندم جهت افزایش تولید قندهای احیاءشونده است. همچنین شناسایی لاین های گندم با بیشترین پتانسیل تبدیل به قندهای احیاءشونده از دیگر اهداف این تحقیق می باشد.مواد و روش ها: در این تحقیق، از ۱۶۷ لاین خویش آمیخته (F۹) حاصل از تلاقی ارقام روشن و سوپرهد استفاده شد. لاین ها در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان کشت گردیدند و کاه بدست آمده برای انجام آزمایش های هضم آنزیمی آماده سازی شد. برای هضم آنزیمی، از آنزیم های نوترکیب زایلاناز و سلولاز استفاده شد و میزان قند آزاد شده مورد اندازه گیری قرار گرفت. ژنوتیپ یابی لاین ها با استفاده از نشانگرهای DArT انجام شد و نقشه ژنتیکی با استفاده از ۱۶۷ لاین و ۶۶۲ نشانگر DArT، ترسیم گردید. شناسایی ژن های کاندید در فاصله اطمینان QTLهای شناسایی شده در پایگاه داده های مرتبط با ژنوم گندم انجام شد.نتایج و بحث: نقشه پیوستگی ژنتیکی به طول ۳۵/۴۳۱۵ سانتی مورگان ترسیم شد و سه QTL برای میزان قند آزاد شده از زیست توده شناسایی گردید. دو QTL بر روی کروموزوم های ۷A و ۶D برای میزان قند آزاد شده توسط هضم با آنزیم سلولاز (CEL) و یک QTL برای صفت هضم با آنزیم زایلاناز (XYL) بر روی کروموزوم ۷A قرار داشتند. با استفاده از فاصله فیزیکی نشانگرهای مجاور QTLهای شناسایی شده، ۲ ژن TraesCS۷A۰۳G۰۷۸۲۰۰۰LC و TraesCS۷A۰۳G۰۷۸۱۹۰۰LC شناسایی شدند که این ژن ها در فرایندهای بیوشیمیایی مربوط به تولید پروتئین های کیناز و پروتئین های هایپوتتیکال مرتبط می باشند. این پروتئین ها نقش کلیدی در تنظیم مسیرهای متابولیکی مرتبط با هضم آنزیمی و تبدیل زیست توده به قندهای احیاءشونده ایفا می کنند. این ژن ها کاندیدای مناسبی برای اصلاح ژنتیکی بهبود فرآیندهای تولید قند در گندم محسوب می شوند. همچنین لاین های امید بخش شناسایی شده در این تحقیق می توانند در پروژه های به نژادی گندم جهت تولید ارقام با قابلیت تولید قند بیشتر مورد استفاده قرار گیرند.نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان دهنده اهمیت کروموزوم های ۶D و ۷A در کنترل میزان قندهای آزاد شده توسط هضم آنزیمی است. ژن ها و نشانگرهای شناسایی شده می توانند در پروژه های اصلاحی بهبود قابلیت هضم زیست توده گندم بکار روند. همچنین ژنوتیپ های برتر شناسایی شده می توانند برای تولید سوخت های زیستی و دیگر مواد تجاری و در پروژه های به نژادی برای بهبود تولید قند از کاه گندم مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

زایلاناز ، سلولاز ، ضایعات لیگنوسلولزی ، هضم آنزیمی