Identification of Molecular Markers Associated with Drought Tolerance and Improvement of the Genetic Map in a Barley Population Derived from the Cross between Badia and Kavir at the Reproductive Stage

مقدمه: غلات به عنوان ستون اصلی امنیت غذایی، جایگاه ویژه ای در کشاورزی جهان دارند و جو (Hordeum vulgare) به دلیل سازگاری اکولوژیکی بالا و تنوع ژنتیکی مطلوب، پس از گندم، دومین محصول استراتژیک در ایران محسوب می شود. با این حال، تنش های محیطی به ویژه خشکی در مرحله زایشی، از مهم ترین عوامل محدودکننده عملکرد و کیفیت این محصول به شمار می روند. شناسایی کنترل ژنتیکی صفات مربوط به تحمل خشکی و تعیین جایگاه ژن های مسئول، گامی اساسی برای ارتقای پایداری عملکرد در شرایط تنش است. در این راستا، بهره گیری از مکان یابی مکان های ژنی کنترل کننده صفات کمی (QTL) و نشانگرهای مولکولی، ابزاری قدرتمند برای غلبه بر پیچیدگی توارث صفات پلی ژنی فراهم می آورد. هدف از این پژوهش، شناسایی نشانگرهای مولکولی مرتبط با تحمل خشکی در مرحله زایشی و بهبود نقشه ژنتیکی موجود با استفاده از جمعیت تلاقی یافته بادیا × کویر است تا از این طریق، با تعیین جایگاه های ژنی موثر و ارزیابی آثار فنوتیپی آن ها، زمینه لازم برای اجرای موفقیت آمیز برنامه های انتخاب به کمک نشانگر(MAS) و توسعه ارقام متحمل به خشکی فراهم گردد. مواد و روش ها: به منظور مکان­یابی QTL­های مرتبط با صفات مرتبط با تحمل به خشکی، آزمایشی با ۱۰۳ خانواده F۳ جو حاصل از تلاقی بادیا × کویر در مرحله زایشی، در شهرستان کردکوی با ارتفاع ۱ متر از سطح دریا در قالب طرح کاملا تصادفی در ۲ تکرار انجام شد. بدین ترتیب که خانواده­های مورد نظر در شرایط نرمال (بدون تنش) و تنش خشکی (۷/۰ درصد ظرفیت زراعی) در مراحل زایشی مورد بررسی قرار گرفتند. از هر رقم در هر تکرارسه بوته به صورت تصادفی انتخاب و صفات ارتفاع گیاه، طول ساقه، طول سنبله، طول پدانکل، طول ریشک، طول برگ پرچم، طول میانگره، قطر پدانکل، قطر دانه، قطر ریشک، قطر ساقه، وزن کل گیاه، وزن ساقه، وزن سنبله، وزن دانه در سنبله، وزن پدانکل، وزن ریشک، وزن برگها، وزن برگ پرچم، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه، تعداد گره، تعداد برگ، عرض برگ پرچم، تعداد کل پنجه ها، تعداد پنجه بارور، عملکرد اندازه­گیری شد. همچنین برای تجزیه ژنتیکی نمونه برگ از گیاهان تهیه و استخراج DNA به روش CTAB انجام شد. برای تهیه نقشه ژنتیکی از ۲۹ نشانگر SSR  و ۱۰ نشانگر ISSR استفاده گردید. به منظور شناسایی QTL­های کنترل کننده صفات مورد مطالعه از روش مکان­یابی فاصله­ای مرکب و نرم­افزار Qgene استفاده شد. نتایج: در پژوهش حاضر در گیاه جو تعداد ۳۶ QTL برای ۲۰ صفت در شرایط نرمال ردیابی شدند.  که ۲ QTL برای ارتفاع بوته، یک QTL برای طول ساقه، ۲ QTL برای طول پدانکل، ۲ QTL برای قطر ساقه، ۲ QTL برای وزن کل بوته، ۲ QTL برای کل پنجه ها و ۲ QTL برای عملکرد بوته بود. همچنین تعداد ۲۵ QTL برای ۱۵ صفت در شرایط تنش خشکی ردیابی شدند که یک QTL برای صفت ارتفاع بوته، یک QTL برای صفت طول ساقه، دو QTL برای صفت طول سنبله، دو QTL برای صفت طول پدانکل، یک QTL برای صفت طول ریشک، یک QTL برای صفت طول میانگره اول،  یک QTL برای صفت قطر پدانکل، یک QTL برای صفت قطر دانه، یک QTL برای صفت قطر ساقه، یک QTL برای صفت وزن کل گیاه، یک QTL برای صفت وزن برگها، یک QTL برای صفت تعداد گره، یک QTL برای صفت تعداد برگ، یک QTL برای صفت کل پنجه ها، یک QTL برای صفت عملکرد بوته بود. نتیجه گیری کلی: نتایج این پژوهش نشان دهنده وجود تعداد ۳۶ QTL برای ۲۰ صفت مورد مطالعه بود که بیانگر کنترل چندژنی صفات مورد بررسی است. علاوه بر این، مطالعات نشان داد که QTLهای شناسایی شده می توانند به عنوان ابزارهای موثر در انتخاب به کمک نشانگر و اصلاح ارقام متحمل به خشکی در جو مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

Abiotic stress ، Barley ، Molecular markers ، Genetic linkage map ، تنش غیرزیستی ، جو ، نشانگر مولکولی ، نقشه پیوستگی