فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 10 (تابستان 1394)

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 10 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/05/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فریبا مرسلی آقاجری، رضا درویش زاده، ناصر عباسپور صفحات 1-16
    به منظور بررسی تاثیر تنش شوری بر عملکرد و صفات فیزیولوژیک آفتابگردان و تجزیه ژنتیکی صفات در شرایط تنش شوری، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط گلدانی در فضای باز انجام گرفت. عوامل مورد بررسی شامل سطوح مختلف تنش شوری (نرمال و تنش ناشی از 6 دسی زیمنس بر متر) و لاین های خویش آمیخته نوترکیب آفتابگردان (102 لاین حاصل از تلاقی بین دو لاین RHA266 و PAC2 به همراه والدین) بودند. صفات مورد مطالعه شامل عملکرد دانه، محتوای کلروفیل، میزان فتوسنتز خالص، محتوای نسبی آب برگ، غلظت عناصر Na+ و K+ بود که در مرحله بعد از گلدهی کامل اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که اثر تنش شوری روی عملکرد دانه، Na+، K+ و نسبت های Na+/K+، K+/ Na+ و محتوای نسبی آب برگ معنی دار می باشد. از نظر تمامی صفات مورد مطالعه بین ژنوتیپ های مورد بررسی اختلاف معنی داری مشاهده شد. تجزیه ژنتیکی صفات مورد مطالعه با استفاده از نقشه پیوستگی تهیه شده با 221 نشانگر مولکولی (SNP11SSR/210) با متوسط فاصله 44/7 سانتی مورگان بین نشانگرها به روش مکان یابی فاصله ای مرکب (CIM) انجام گرفت. در مجموع برای 8 صفت مورد مطالعه 8 QTL در شرایط تنش و 10 QTL در شرایط نرمال شناسایی شد. درصد تغییرات فنوتیپی توجیه شده توسط QTL ها بین 4/10% تا 4/34% متغیر بود. با بررسی مکان های ژنی شناسایی شده تحت شرایط نرمال و تنش شوری مشخص شد QTL های Na+.S.4.1 با Na+/K+.S.4.1 و Chl.NS.6.1 با K+.S.6.1 هم مکان هستند. استفاده از QTL های هم مکان در شرایط مختلف محیطی می تواند موجب افزایش کارایی انتخاب به کمک نشانگر و پیشبرد برنامه های به-نژادی گیاهی شود.
    کلیدواژگان: آفتابگردان روغنی، تجزیه QTL، تحمل به شوری
  • بهزاد احمدی، رسول اصغری ذکریا، مهران عنایتی شریعت پناهی، ناصر زارع، پژمان آزادی صفحات 17-29
    در این تحقیق، اثر تیمار سرمایی (4 درجه سانتیگراد به مدت 1 الی 5 روز) در ترکیب با شوک گرمایی (30 درجه سانتیگراد به مدت 1 الی 10 روز) و همچنین اثر کلشی سین (25 الی 100 میلی گرم در لیتر به مدت 24 الی 72 ساعت) بر القای تقسیمات اسپوروفیتی و تشکیل جنین در میکروسپورهای کشت شده دو رقم هیبرید گوجه فرنگی (برلینا و پتوپراید) بررسی شد. ساختارهای منتج از کشت میکروسپور با بیشتر از 10 هسته تنها در رقم برلینا و در کشت هایی مشاهده گردید که به مدت 1 و 2 روز تحت تیمار سرمایی 4 درجه سانتیگراد و سپس به مدت 2 روز در دمای 30 درجه قرار گرفتند. همچنین تیمار سرمایی به مدت 1 یا 2 روز و سپس 2 روز دمای 30 درجه به طور موثری موجب تشکیل ساختارهای میکروسپوری10-9 هسته ای در هر دو رقم گردید. میکروسپورهای با بیشتر از 5 هسته در هیچکدام از کشت هایی که به مدت 10 روز تحت تیمار دمایی 30 درجه قرار گرفتند بودند مشاهده نگردید. در رقم برلینا، ساختارهای میکروسپوری10-9 هسته ای در تیمار 25 میلی-گرم در لیتر کلشی سین به مدت 48 ساعت رویت شدند در حالیکه در رقم پتوپراید، در هیچکدام از تیمارها میکروسپورهای با بیشتر از 8 هسته تشکیل نگردید. رویان های کروی تنها در محیط کشت دو لایه و تیمار 4 درجه سانتیگراد به مدت 2 و 5 روز و سپس 2 روز دمای 30 درجه تشکیل شدند. در صورت انتخاب دوره مناسب پیش تیمار گرمایی و سرمایی می توان رویان زایی را در میکروسپورهای گوجه فرنگی القا نمود.
    کلیدواژگان: تنش سرمایی، تنش گرمایی، کلشی سین، گوجه فرنگی، میکروسپور
  • فاطمه اسدی، سارا دژستان، رباب قهرمان زاده، جبرایل رزمجو، محمد تقی آل ابراهیم صفحات 31-40
    بارکدگذاری DNA روشی ساده برای شناسایی گونه ها با استفاده از یک توالی کوتاه ژنتیکی از یک بخش استاندارد ژنوم است. این روش به منظور شناسایی هشت گیاه دارویی جمع آوری شده از استان اردبیل مورد استفاده واقع شد. استخراج DNA به روش تغییر یافته CTAB انجام گرفت و PCR با آغازگرهای طراحی شده بر اساس بارکدهای کلروپلاستی rbcL، trnH-psbA، matK و بارکد هسته ای ITS انجام شد. سپس محصولات PCR خالص سازی و تعیین توالی گردید. درصد موفقیت تکثیر و توالی یابی در نمونه ها به ترتیب 87 و 62، 75 و 37، 62 و 12، 75 و 37 به دست آمد. توالی ها با نمونه های موجود در پایگاه داده NCBI همردیف شده و تحت تجزیه بیوانفورماتیکی قرار گرفتند. در درخت خویشاوندی گونه های هم جنس بر اساس توالی های بارکد های rbcL و trnH-psbA از دیگر جنس ها تفکیک شدند. همچنین، در بارکد ITS فقط شیرین بیان با گیاهان هم جنس خود قرار گرفت. در این مطالعه، گیاه سوسن چلچراغ برای اولین بار با بارکد rbcL بارکدگذاری شد. SNP بارکدهای rbcL (کم تر از 30)، trnH-psbA (کم تر از 100)، ITS (بیشتر از 200) و matK (کمتر از 20) شمارش شد. بنابراین، بارکد rbcL به دلیل قدرت تفکیک بالا، تعداد SNP پایین و جامعیت در اکثر گونه ها، به عنوان بهترین بارکد معرفی شد. باوجوداین، بارکدهای ITS و trnH-psbA به دلیل مشکل مرتبط با توالی یابی مستقیم محصولات PCR و عدم دسترسی به توالی های با کیفیت، به عنوان بارکدهای مکمل شناسایی شدند. بارکد matK به دلیل قدرت تکثیر و توالی یابی پایین برای نمونه های مورد بررسی توصیه نمی شود.
    کلیدواژگان: بارکدهای rbcL، trnH، psbA، matK، ITS
  • فرشاد بختیار، عزت الله فرشادفر، مصطفی آقایی سربرزه، حبیب الله قزوینی، فرزاد افشاری صفحات 41-56
    در این تحقیق با استفاده از روش حذف کروموزومی تلاقی گندم و ذرت 150 لاین دابل هاپلویید گندم تولید شد. لاین های تولید شده به همراه والدین و ارقام شاهد در دو مرحله گیاهچه و گیاه کامل نسبت به بیماری های زنگ زرد و زنگ سیاه گندم ارزیابی شدند و هشت جایگاه ژنی مقاومت به بیماری شامل Yr5، Sr31/Yr9/Lr26، Yr15، Sr38/Yr17/Lr37، Lr34/Yr18/Pm38، Yr27، Yr36 و Yr48 در والدین جمعیت ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که نشانگرهای مورد استفاده برای مکان های ژنی Yr5، Yr15،Yr27 و Yr36 قادر به تشخیص پلی مورفیسم بین والد ها، شاهد حساس بولانی و کنترل های مثبت نبودند. در مکان های ژنی Sr38/Yr17/Lr37 و Yr48 عدم تکثیر باندهای موردنظر بیان کننده عدم حضور آلل موثر این جایگاه های ژنی در والدین لاین های دابل هاپلویید بود. در این تحقیق بلوک ژنی Sr31/Yr9/Lr26 در ارقام MV17 و فلاندرز مشاهده شد. بررسی لاین های دابل هاپلویید نسبت به این بلوک ژنی نشان داد که تنها سه لاین از جمعیت DH-26:Ghods*3/MV17 دارای بلوک ژنی Sr31/Yr9/Lr26 بودند که دو لاین از آنها نسبت به نژادهای زنگ سیاه TTSTK و TTKSK واکنش مقاومت نشان دادند. آزمون ژنتیکی حضور و یا عدم حضور آلل موثر بلوک ژنی Lr34/Yr18/Pm38 بر روی والدین لاین های دابل هاپلویید بیان کننده حضور آلل موثر این بلوک ژنی در والد MV17 بود. بررسی لاین های دابل هاپلویید نسبت به این بلوک ژنی نشان داد که شش لاین دابل هاپلویید از جمعیت DH-26:Ghods*3/MV17 حاوی بلوک ژنی Lr34/Yr18/Pm38 بودند که تنها یک لاین از آنها نسبت به نژاد زنگ زرد 7E158A+،Yr27 دارای واکنش مقاومت در مراحل گیاهچه و گیاه کامل بود.
    کلیدواژگان: گندم، بیماری زنگ، نشانگر مولکولی، دابلدهاپلویید
  • طیبه رئیسی، عاطفه صبوری * صفحات 57-72

    پژوهش حاضر در راستای اعتبارسنجی نشانگرهای ریز ماهواره مرتبط با تحمل به تنش خشکی و شوری در برنج، در جمعیت طبیعی شامل برنج-های هوازی، ارقام خارجی و ایرانی انجام شد. مواد گیاهی در شرایط نرمال و همچنین دو سطح از تنش اسمزی (8- و 16- بار حاصل از مانیتول) با استفاده از آزمون های استاندارد جوانه زنی از لحاظ 14 صفت ارزیابی شدند. ارزیابی ژنوتیپی با استفاده از 26 جفت نشانگر ریزماهواره بر روی 53 ژنوتیپ برنج انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه ساختار نشان داد که تعداد خوشه هایی که پارامتر ΔK را به حداکثر خود می رساند برابر 3 می باشد. سپس تجزیه ارتباط با استفاده از ماتریس ساختار جمعیت و با مدل های آماری GLM و MLM انجام شد. دو مدل MLM در سطح 5%، به ترتیب 75 و 30 نشانگر برای صفات مورد مطالعه شناسایی کردند. نشانگرهای RM11943، RM104، RM190،RM28166، RM231، RM510، RM270، RM19367 و RM431 به عنوان نشانگرهای مرتبط با تحمل به تنش اسمزی با توجیه تغییرات مرتبط با چندین صفت جوانه زنی شناسایی شدند. همچنین نشانگر RM270 با توجیه 4/40% از تغییرات شاخص بنیه بذر و نشانگر RM276 با توجیه 9/33% از تغییرات درصد آب بافت گیاهچه و نشانگر RM523 با توجیه 6/40 و 7/30% از تغییرات ضریب سرعت جوانه زنی در دو مدل، بیشترین ضریب تبیین را در شرایط تنش نسبت به سایر نشانگرها به خود اختصاص دادند که می-تواند دلیلی بر تایید ارتباط آنها با صفات جوانه زنی در شرایط تنش اسمزی باشد. با توجه به نتایج کسب شده، در صورت تایید نتایج در سایر زمینه های ژنتیکی می توان از این نشانگرها در برنامه های اصلاحی بهره-برداری نمود.

    کلیدواژگان: تجزیه ساختار، نشانگر SSR، تنش خشکی، مولفه های جوانه زنی
  • فاطمه صحرانورد آذرتمر، رضا درویش زاده *، مرتضی قدیم زاده، حیدر عزیزی، زهرا ابوالقاسمی صفحات 73-87

    با توجه به اینکه ارزش اقتصادی یک رقم به صفات مختلف آن بستگی دارد، از این رو اطلاع دقیق از رفتار ژنتیکی و شناسایی مکان های ژنومی پیوسته با این صفات به اصلاح ارقام کمک خواهد نمود. در این مطالعه، ارتباط و پیوستگی بین 30 نشانگر ریزماهواره با برخی صفات مهم آگرومورفولوژیک در 106 لاین مختلف آفتابگردان روغنی از طریق مدل های ارتباط یابی GLM و MLM با استفاده از نرم افزارهای Structure و TASSEL مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس 30 نشانگر ریزماهواره مورد استفاده در این مطالعه، ساختار ژنتیکی جمعیت به پنج زیر جمعیت فرعی (5=K) تقسیم گردید که نتایج حاصل از رسم بارپلات نیز موید آن بود. در تجزیه ارتباط به روش GLM و MLM، به ترتیب 9 و 16 مکان ارتباط معنی داری با صفات مورد مطالعه نشان دادند و تغییرات قابل توجهی از این صفات را توجیه نمودند. در این مطالعه چندین مکان مشترک برای صفات مورد مطالعه شناسایی شد. وجود نشانگرهای مشترک در میان برخی صفات بررسی شده می تواند ناشی از اثرات پلیوتروپی و یا پیوستگی نواحی ژنومی دخیل در کنترل این صفات باشد. نتایج بدست آمده از این مطالعه اطلاعات ارزشمندی در زمینه مبنای ژنتیکی صفات مورد مطالعه ارائه می دهد که از این اطلاعات می توان در برنامه های مختلف اصلاحی و از جمله انتخاب به کمک نشانگر در آفتابگردان استفاده نمود. در مطالعات بعدی می توان با توالی یابی مکان هایی که تغییرات قابل توجی از صفات را توجیه می نمایند (ORS1209، ORS822 و ORS649)، ژن های کدکننده صفات مهم زراعی را شناسایی کرد. از نشانگرهایی که دارای ارتباط قوی تر با صفات خاص هستند، می توان در اشباع نقشه های لینکاژی استفاده نمود.

    کلیدواژگان: آفتابگردان، عدم تعادل پیوستگی، نشانگرهای مولکولی
|
  • Fariba Morsali Aghajari, Reza Darvishzadeh, Naser Abbaspour Pages 1-16
    In order to study the effect of salinity on yield and physiological traits of sunflower and genetic analysis of these traits under salinity conditions, a factorial experiment based on completely randomized design with three replications were performed outside the greenhouse in an open air area under natural environmental conditions. The studied factors were included 2 salinity stress levels (normal and 6 dS/m) and sunflower recombinant inbred lines (102 lines derived from the cross PAC2 ×RHA266 together with parental lines). Traits such as grain yield per plant, chlorophyll content, net photosynthetic rate, leaf relative water content, Na+ and K+ concentrations were measured after flowering. The effect of salinity was significant on grain yield, leaf relative water content, Na+ and K+ concentrations as well as on Na+/K+ and K+/ Na+ ratios. For all traits, significant differences were observed between the genotypes studied. Genetic analysis of studied traits was done using a linkage map comprising 221 molecular markers (210 SSR/11 SNP) with an average distance of 7.44 cM between markers via composite interval mapping (CIM) procedure. Totally, 10 and 8 QTLs were detected for studied traits under normal and salt stress conditions, respectively. The phenotypic variance explained by QTLs (R2) ranged from 10.4%- 34.4%. The results showed the existence of co-localized QTLs for some of the studied traits under normal and salt stress conditions including Na+.S.4.1 with Na+/K+.S.4.1, Chl.NS.6.1 with K+.S.6.1. Using co-localized QTLs in different environmental conditions and different years could enhance the efficiency of marker-assisted selection in plant breeding programs.
    Keywords: Oily sunflower, QTL analysis, Salt tolerance
  • Behzad Ahmadi, Rasoul Asghari Zakaria, Mehran Enayati Shariat Panahi, Naser Zare, Pejman Azadi Pages 17-29
    In this study, the effect of cold treatment (4 °C for 1 to 5 days) in combination with heat shock (30 °C for 1 to 10 days) and also colchicine treatment (25 to 100 mg/l for 24 to 72 h) were assessed on induction of sporophytical divisions in isolated microspore culture in two hybrid tomato cultivars (‘Berlina’ and ‘Petoperide’). Microspore-derived structures with more than 10 nuclei were only observed in cv. ‘Berlina’ and in the cultures incubated for 1 or 2 days at 4 °C and then for 2 days at 30 °C. In addition, cold treatment for 1 or 2 days and then 2 days at 30 °C could efficiently induce formation of microspore-derived structures with 9-10 nuclei in both cultivars tested. No microspore with more than 5 nuclei was observed in the cultures treated at 30°C for 10 days. In the cv. ‘Berlina’, microspore-derived structures with 9-10 nuclei were detected when 25 mg/l colchicine was used for 48 h, while in cv. ‘Petoperide’, microspore-derived structures with more than 8 nuclei were not observed in all treatments tested. Globular embryos were only produced in two-layered culture medium when treated at 4°C for 2 and 5 days and then subjected to 30°C for 2 days. Microspore embryogenesis could be induced in tomato if appropriate duration of cold and heat treatment was selected.
    Keywords: Cold stress, Heat stress, Colchicine, Tomato, Microspore
  • Fatemeh Asadi, Sara Dezhsetan, Robab Ghahramanzadeh, Jabraeil Razmjou, Mohammad Taghi Alebrahim Pages 31-40
    DNA barcoding is a simple way to identify species using a very short genetic sequence from a standard part of the genome. This technique used to identify eight medicinal plants collected from the Ardabil province. DNA extraction was performed by modified CTAB method and PCR was performed with primers designed based on rbcL, trnH-psbA, matK Chloroplast barcodes and ITS nuclear barcode. Then, PCR products purified and sequenced. The percentage of amplification and sequencing success were assumed in samples respectively, 87 and 62, 75 and 37, 62 and 12, 75 and 37. The sequences were blasted with samples existed in NCBI database and Bioinformatics analyses were performed. In phylogenetic tree, the species belonging to the same genus were separated from other genus based on rbcL and trnH-psbA barcode sequences. Also, in ITS barcode only G. glabra organized with plants from same genus. In this study, barcoding of L. ledebourii with rbcL was done for the first time. SNPs were counted for barcodes of rbcL (less than 30), trnH-psbA (less than100), ITS (more than 200) and matK (less than 20). Thus, rbcL barcode due to high separation ability, low number of SNPs and universality in most species, was introduced as the best barcode. However, trnH-psbA and ITS barcodes due to related problem with direct sequencing of PCR products and lack of access to high quality sequences were identified as complementary barcodes. MatK barcode is not recommended for these samples because of the low ability of amplification and sequencing.
    Keywords: Bracodes rbcL, trnH, psbA, matK, ITS
  • Farshad Bakhtiar, Ezatollah Farshadfar, Mostafa Aghaee Sarbarzeh, Habibollah Ghazvini, Farzad Afshari Pages 41-56
    In this research, 150 wheat doubled haploid lines were produced using chromosome elimination method by crossing between wheat and maize. Resistance of doubled haploid lines, their parents and check cultivars against strip and stem rust was evaluated at seedling and adult plant stages. Accordingly, eight known molecular markers which are tightly linked to resistance genes including Yr5, Sr31/Yr9/Lr26, Yr15, Sr38/Yr17/Lr37, Lr34/Yr18/Pm38, Yr27, Yr36 and Yr48 were screened in parents. Results showed that molecular markers for Yr5, Yr15, Yr27 and Yr36 couldnt detect polymorphism between parents as well as positive and negative controls. For gene block Sr38/Yr17/Lr37 and locus Yr48 allele sizes were not similar to those which were expected for these genes. Results also showed that MV17 and Flanders have gene block of Sr31/Yr9/Lr26, and only 3 lines of population DH-26: Ghods*3/MV17 had this gene block from which two doubled haploid lines showed resistance reaction to TTSTK and TTKSK of Puccinia graminis pers. f.sp tritici races. Genetic test for the presence or absence of gene block Lr34/Yr18/Pm38 on parents of doubled haploid lines showed that MV17 comprises this gene block. Evaluation of doubled haploid lines for this gene block showed that 6 doubled haploid lines of population DH-26:Ghods*3/MV17 have gene block Lr34/Yr18/Pm38 for which only one doubled haploid line showed resistance reaction to Puccinia striiformis Westend f.sp. tritici race of 7E158A+, Yr27 at both seedling and adult plant stages.
    Keywords: Wheat, Rust disease, Molecular markers, Doubled haploid
  • Tayebe Raiesi, Atefeh Sabouri Pages 57-72

    The present study was conducted to validate microsatellite markers associated with drought tolerance in rice, in the natural population, including foreign varieties, aerobic rice and Iranian varieties. Plant material under normal and two levels of osmotic stress (-8 and -16 bar using of mannitol) were evaluated by standard germination test in terms of 14 traits. Genotyping was done using 26 pairs of microsatellite markers on 53 genotypes of rice. The results of the structure analysis showed the number of clusters that maximizes ΔK parameter is three. Then association analysis was conducted using the matrix structure of the population by GLM and MLM statistical models. Two MLM models identified, 75 and 30 markers for studied traits at 5% level, respectively. The markers RM11943, RM104, RM190, RM28166, RM231, RM510, RM270, RM19367 and RM431 were identified as markers associated with tolerance to osmotic stress with explain variation of several germination traits. Also the results indicated RM270 with 40.4% of the seed vigor, RM276 with explain variation of 33.9% of the percentage of water content of the seedling, and RM523 with explain variation of 40.6% and 30.7% of the speed of germination coefficient, had highest of coefficient of determination under stress relatively to other markers. That could be a reason for conformation of their relationship with germination traits under osmotic stress. Considering of the obtained results, after verification of results in the other genetic backgrounds we can use these markers in the breeding programs.

    Keywords: Structural analysis, Components of germination, Drought stress, SSR markers
  • Fatemeh Sahranavard Azartamar, Reza Darvishzadeh *, Mortaza Ghadimzadeh, Heydar Azizi, Zahra Aboulghasemi Pages 73-87

    Since the economic value of cultivar depends on different characteristics, thus detailed knowledge on genetic behavior and identification of genomic loci linked to these traits will help to improve plant cultivars. In this investigation, relation and linkage between of 30 microsatellite markers with some of important agromorphological traits in 106 different sunflower lines was evaluated through GLM and MLM association models in Structure and TASSEL software. Based on the 30 microsatellite markers used in this study, population genetic structure subdivided into five subpopulations (K=5) that barplat results also confirmed it. In association analysis based on GLM and MLM models, 9 and 16 loci showed significant relation with assessed traits, respectively, and explained considerable variations of this studied traits. In this study, some co-localized QTLs were identified for studied traits. Common markers between of traits can be due to pleiotropic effects or linkage between of genomic regions involved in these traits. Results of the current study presented useful information about the genetic basis of the studied traits and can be used in different sunflower breeding programs including marker aided selection. In future studies, coding genes of important agronomical traits could be identified by sequencing of loci with highest R2 (ORS1209, ORS822 and ORS649). Markers with highest association to traits can be used for saturating linkage maps.

    Keywords: Sunflower, Linkage disequilibrium, Molecular markers