مطالعه ساختار جمعیت ژنوتیپ های گندم بهاره و تجزیه ارتباط نشانگر- صفت تحت شرایط کم آبی

تنش کم آبی یک تهدید جدی برای امنیت غذایی در سراسر جهان است. نقشه یابی ارتباطی روش مناسبی جهت شناسایی جایگاه صفات کمی بر اساس عدم تعادل پیوستگی است که در تشریح نحوه توارث صفات پیچیده ژنتیکی کارآیی بالایی دارد. هدف از این مطالعه ارزیابی ساختار جمعیت و تجزیه ارتباط نشانگرهای SNP با صفات مورفولوژیکی ژنوتیپ های گندم بهاره در شرایط تنش کم آبی بود.

در این پژوهش نقشه یابی ارتباطی در سطح ژنوم برای 111 ژنوتیپ گندم بهاره انجام شد. ارزیابی فنوتایپینگ در قالب طرح لاتیس ساده با دو تکرار در سال زراعی 1400-1399 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم گچساران تحت دو شرایط عدم تنش و تنش کم آبی صورت گرفت. ژنوتایپینگ نمونه ها با استفاده از نشانگرهای SNP (15 K SNP array) در شرکت TraitGenetic در کشور آلمان صورت گرفت. هر ژنوتیپ با استفاده از 15 هزار نشانگر SNP مورد ارزیابی قرار گرفت. داده های SNP به دست آمده از نظر شاخص هایMAF و داده های از دست رفته (Missing data >10%) فیلتر شدند. از هر یک از 21 جفت کروموزوم‎ همولوگ گندم نان، هفت نشانگر SNP فاقد داده گم شده و با توزیع مناسب انتخاب (147 نشانگر در مجموع) شد. حصول ماتریس Q و تعیین تعداد گروه ها (K) با استفاده از نرم افزار STRUCTURE 2.3 صورت گرفت. صفات مورد مطالعه سطح برگ پرچم، تعداد گره، طول اولین میان گره، تعداد پنجه در بوته، تعداد پنجه بارور در بوته، تعداد پنجه نابارور در بوته و وزن سنبله اندازه گیری شد. برای نقشه یابی ارتباطی در سطح ژنوم با استفاده از نرم افزار TASSEL 5.0 و روش مدل خطی عمومی (GLM) همراه با ماتریس Q و تجزیه به مولفه های اصلی با توجیه بیش از 80 درصد (PCA) با 52 مولفه استفاده گردید.

نتایج تجزیه واریانس نشان داد که از نظر کلیه صفات مورد مطالعه تنوع ژنتیکی قابل قبولی وجود داشت و همچنین واکنش ژنوتیپ ها در مواجهه با تنش کم آبی متفاوت بود. در شرایط عدم تنش آبی کروموزوم 2A با 39 عدد بیشترین ارتباط معنی دار و کروموزوم 5A با چهار عدد کمترین ارتباط نشانگر با صفت را به خود اختصاص دادند. در شرایط تنش کم آبی ژنوم های سه گانه گندم نان (A، B و D) به ترتیب هر یک 53، 36 و 11 درصد فراوانی ارتباط نشانگر با صفت را به خود اختصاص دادند. ژنوم هایA و D گندم نان در شرایط تنش کم  آبی نسبت به شرایط عدم تنش نقش بارزتری را برای صفات مورد بررسی به خود اختصاص دادند. در مجموع در شرایط عدم تنش و تنش کم آبی به ترتیب 180 و 111 ارتباط نشانگر با صفت (MTA) شناسایی شد. در شرایط تنش کم آبی تعداد ارتباط با نشانگر برای صفات سطح برگ پرچم، طول اولین میان گره، تعداد پنجه در بوته و وزن سنبله به ترتیب 17، 24، 10 و 19 بود. در شرایط تنش کم آبی فراوانی ارتباط معنی دار نشانگر بیشتری نسبت به شرایط عدم تنش آبی برای صفات طول اولین میان گره و تعداد پنجه بارور در بوته مشاهده گردید. ژنوم های سه گانه گندم نان از نظر تعداد ارتباط نشانگر با صفت (MTA) شناسایی شده، سهم نابرابری را برای صفات مورد مطالعه نشان دادند. همچنین ژنوم A با برخورداری از 74 درصد از ارتباطات معنی دار نشانگر با صفت وزن سنبله، سهم بسزایی در عملکرد دانه تحت شرایط تنش کم آبی داشت.

در نهایت MTAهای شناسایی شده در مطالعه حاضر می تواند در توسعه برنامه های به نژادی گندم در شرایط تنش کم آبی به ویژه هرمی ساختن ژن ها و یا انتخاب به کمک نشانگر مورد استفاده قرار بگیرند.