نشانگر مولکولی
در نشریات گروه کشاورزی-
هدف از مطالعه حاضر، شناسایی تنوع ژنتیکی گیاه گل گندم بوته ای (Centaurea virgata Lam.) متعلق به کاسنیان از طریق نشانگر SCoT است. به این منظور، 42 نمونه از گونه مذکور از 11 منطقه مختلف ایران جمع آوری شد. ده پرایمر 131 باند از اندازه 200 تا 3000 جفت باز را ایجاد کردند که 102 باند (86/77%) چندشکل بودند. محتوای اطلاعاتی چندشکلی (PIC) 37/0 تا 50/0 با میانگین 43/0، نسبت چندگانه موثر (EMR) از 1 تا 11/4 و شاخص نشانگر (MI) از 006/0 تا 59/0 متغیر بود. براساس تجزیه و تحلیل واریانس مولکولی (AMOVA) تنوع ژنتیکی، در درون جمعیت ها (72%) بیشتر از بین جمعیت ها (28%) وجود داشت. در مجموع، بیشترین میانگین تنوع ژنی Nei (18/0)، شاخص شانون (27/0) و درصد جایگاه های چندشکلی (83/47) در جمعیت های آذربایجان غربی مشاهده شد. همچنین، بیشترین میانگین هتروزیگوتی کل (HT) و هتروزیگوتی درون جمعیتی (Hs) به ترتیب با میزان 18/0 و 07/0 در جمعیت های آذربایجان غربی و گلستان به دست آمد. تمایز ژنتیکی بالا (GST = 1) تنوع ژنتیکی قابل توجهی را در جمعیت های خراسان رضوی، خراسان شمالی، کردستان و همدان نشان داد. آنالیز خوشه ای با روش NJ و تحلیل ساختار جمعیت، جمعیت های C. virgata را به شش خوشه اصلی تقسیم کرد. مطالعه حاضر نشان داد که نشانگر SCoT در ارزیابی تنوع ژنتیکی در بین جمعیت های مختلف گونه مورد بررسی کارآمد است.کلید واژگان: انگشت نگاری دی ان ای، چندشکلی، فاصله ژنتیکی، کاسنیان، نشانگر مولکولیThe aim of the present study is the identification of the genetic variation of Centaurea virgata (Asteraceae) through start codon targeted (SCoT) markers. Forty-two specimens of said species were collected from 11 different regions of Iran. Ten primers revealed 131 amplifications ranging from 200 bp to 3 kbp, of which 102 (77.86%) were polymorphic. Polymorphism information content (PIC) ranged from 0.37 to 0.50 with an average of 0.43, effective multiplex ration (EMR) from 1 to 4.11 and marker index (MI) from 0.006 to 0.59. Based on the analysis of molecular variance (AMOVA), the genetic variation within populations (72%) was higher than that of those among populations (28%). Overall, the highest mean for Nei’s gene diversity (0.18), Shannon index (0.27) and percentage of polymorphic loci (47.83) were observed in W. Azarbaijan populations, similarly the highest mean of total heterozygosity (HT) and subpopulation heterozygosity (HS) were found to be 0.18 and 0.07 in W. Azarbaijan and Golestan populations, respectively. The high genetic differentiation (GST = 1) showed significant genetic variation in Razavi Khorasan, N. Khorasan, Kurdistan, and Hamedan populations. Neighbor-Joining and population structure analysis divided C. virgata populations into six main clusters. The current study showed that, SCoT marker was efficient in assessing the genetic variation among different populations of the studied species.Keywords: Asteraceae, DNA Fingerprinting, Genetic Distance, Molecular Marker, Polymorphism
-
سابقه و هدفتاکسول یکی از ارزشمندترین مواد موثره موجود در برخی گیاهان است که در شیمی درمانی بر علیه سرطان های سینه، معده، تخمدان، کبد، ریه، دهانه رحم و پانکراس استفاده می شود. برگ فندق (Corylus avellana L.) یکی از گیاهانی است که وجود تاکسول در آن اثبات شده است. جنگل های طبیعی مناطق اردبیل، ارسباران و میانه از مناطق مهم ژرم پلاسم های فندق می باشند. هدف از این پژوهش بررسی و گروه بندی نمونه های زیر جمعیتی فندق این مناطق براساس نشانگر ژنتیکی SCoT و مقایسه نمونه های یک کلاستر با استفاده از تجزیه به مولفه های اصلی از نظر میزان تاکسول موجود در برگ فندق و خصوصیات فیتوشیمیایی میوه آنها بود.مواد و روش هااین پژوهش طی سال های 99-1398 انجام شد. در این پژوهش تعداد 78 نمونه تک درخت بومی از جنگل های طبیعی فندقلو اردبیل، میانه و ارسباران انتخاب شده (بر حسب فاصله جغرافیایی نمونه های هر منطقه جمیعت ان منطقه در نظر گرفته شد) و موقعیت جغرافیایی هر منطقه با GPS ثبت شد. صفات کمی و کیفی فندق براساس وسعت، خصوصیات جغرافیایی و تنوع احتمالی موجود بین توده های فندق شمال غرب کشور و براساس توصیف گر فندق معاونت تحقیقات و شناسایی ارقام گیاهی، وزارت جهاد کشاورزی جمع آوری شد. براساس تنوع فنوتیپی، نمونه های زیر جمعیتی (تک درخت) انتخاب شده، از قسمت برگ استخراج DNA به روش CTAB انجام شد. پس از کیفیت سنجی DNA در طیف جذبی 260 و 280 نانومتر در نانودراپ، با استفاده از پرایمرهای اختصاصی SCoT، واکنش PCR انجام شد. سپس الکتروفورز نسبت به حضور یا عدم حضور نشانگر (صفر و یک) انجام و داده ها با استفاده از نرم افزار POP Gene v1.32 مورد ارزیابی قرار گرفتند. از هر گروه بسته به تعداد نمونه ها، حداقل دو نمونه انتخاب و میزان تاکسول در برگ آنها استخراج و اندازه گیری شد. از میوه های فندق نمونه های انتخابی گزینش و میزان خصوصیات آنتی اکسیدانی، فنل ها، اسیدهای چرب و میزان برخی عناصر معدنی اندازه گیری شد.نتایجبراساس وجود و عدم وجود باندهای ژنتیکی SCoT در ژنوم نمونه های انتخابی فندق از مناطق مختلف آنالیز تجزیه به مولفه های اصلی (PCOA) انجام شد. هبستگی (ضریب همبستگی مانتل) بین ضریب تشابه براساس گروه بندی ژنوتیپ ها با استفاده از نشانگر SCoT و ضرایب تشابه با استفاده از داده های مشخصات جغرافیایی برابر با 0.54 محاسبه شد که معنی دار بود (Pvalue<.05). بررسی میزان محتوی اطلاعات ژنتیکی (PIC) براساس پرایمرهای SCoT مورد استفاده نشان داد که در گروه های جدا شده براساس PCoA میزان PIC متفاوت بود. بین گروه های ژنوتیپی از نظر صفات محتویات پروتئینی، محتویات اسیدهای چرب، فیبر، کربوهیدرات، فنل تام، پالمیتیک اسید. تفاوت معنی دار در سطوح احتمال0.05و 0.01وجود داشت و از نظر بقیه صفات تفاوت معنی دار دیده نشد.مقایسه میانگین گروه های ژنوتیپی فندق نشان داد که از نظر محتوی پروتئینی، درصد اسیدهای چرب، میزان خاصیت آنتی اکسیدانی و پالمیتیک اسید، بیشترین میانگین مربوط به ژنوتیپ های گروه 1 بوده است. مقادیر ضرایب تشابه در گروه بندی براساس نشانگر SCOT و ضرایب تشابه حاصل نتایج نشان داد، میزان همبستگی بین ضرایب محاسبه شده 0.76 است. ارزیابی جریان ژنی (Nm) وشاخص تثبیت (Fst) در درون جمعیت ها و ژنوتیپ های فندق بیشترین میزان جریان ژنی Nm و کمترین میزان Fst را در کل جمعیت ها (0.55=Fst و 0.7=Nm) را نشان دادند که همین روند در گروه ها نیز رعایت شده بود هر چند که میزان ضریب Nm در ژنوتیپ های گروه 1 بود (0.81= Nm). میزان هتروزیگوسیتی بین جمعیتی (Dst) 0.15 برآورد شد.نتیجه گیریاز آنجایی که همواره در مطالعه صفات فیتوشیمیایی مستلزم زمان و انجام آزمایشات متعدد است، وجود نشانگرهای نشانگر قابل اعتماد تکرارپذیر برای یافتن ژنوتیپ های با شاخصه های فیتوشیمیایی و تاکسول بالا ضرورت پیدا می کند. مقدار پایین پارامتر جریان ژنی Nm)) نشان داد که جمعیتهای مورد مطالعه میل به افتراق بالایی دارند. وجود تنوع ژنتیکی بالا درون جمعیتها امکان اجرای برنامههای اصلاحی را توجیه پذیر میسازد. بالا بودن تشابه ژنتیکی بین جمعیتها مطالعه نشانگر SCoT (بیشترین0.97 کمترین 0.81) نشان داد جمعیت ها به یک منشاء و زمینه ژنتیکی تعلق دارند.کلید واژگان: ترکیبات آنتی اکسیدانی، خصوصیات فیتوشیمیایی، ژرم پلاسم، نشانگر مولکولیBackground and ObjectivesTaxol is one of the most valuable effective substances found in some plants, which is used in chemotherapy against breast, stomach, ovary, liver, lung, cervix and pancreas cancers. Hazel leaf (Corylus avellana L.) is one of the plants in which taxol has been proven. The natural forests of Ardabil, Arsbaran and Miane regions are important areas of hazelnut germplasm. The purpose of this research is to investigate and group the subpopulation samples of hazelnuts in these regions based on the SCoT genetic marker and compare the samples of a cluster using principal component analysis in terms of the amount of taxol present in hazelnut leaves and the phytochemical characteristics of the fruit.MethodologyCurrent research was done in 2018-2019. In this research, 78 samples of native trees were selected from the natural forests of Fandalo, Ardabil, Mianeh, and Arsbaran (according to the geographic distance of the samples of each region, the population of that region was considered) and the geographic location of each region was recorded with GPS. Quantitative and qualitative characteristics of hazelnuts were collected based on the size, geographic characteristics and possible diversity among the hazelnut stands in the northwest of the country and based on the description of hazelnuts of the deputy research and identification of plant varieties, Ministry of Agricultural Jihad. In this research, based on phenotypic diversity, subpopulation samples (single tree) were selected, and DNA extraction was done from the leaf part by CTAB method. After measuring the quality of DNA in the absorption spectrum of 260 and 280 nm in the nanodrop, using SCoT specific primers, the PCR reaction was performed. Then, electrophoresis was performed for the presence or absence of markers (zero and one) and the data were evaluated using POP Gene v1.32 software. From each group, depending on the number of samples, at least two samples were selected and the amount of taxol in their leaves was extracted and measured. Selected samples of hazelnut fruits were selected and the amount of antioxidant properties, phenols, fatty acids and the amount of some mineral elements were measured.ResultsBased on the presence and absence of SCoT genetic bands in the genome of selected hazelnut samples from different regions, principal component analysis (PCOA) was performed. Correlation (Mantel's correlation coefficient) between the similarity coefficient based on the grouping of genotypes using the SCoT marker and the similarity coefficients using geographic characteristics data was calculated as 0.54, which was significant (Pvalue<.05). Examination of the amount of genetic information content (PIC) based on the used SCoT primers showed that the amount of PIC was different in the groups separated based on PCoA. between genotypic groups in terms of protein content, fatty acid content, fiber, carbohydrate, total phenol, palmitic acid. There was a significant difference in the probability levels of 0.05 and 0.01, and no significant difference was seen in terms of other traits. The comparison of the averages of hazelnut genotypic groups showed that in terms of protein content, percentage of fatty acids, amount of antioxidant property and palmitic acid, the highest average was related to the genotypes of group 1. The values of the similarity coefficients in the grouping based on the SCOT indicator and the similarity coefficients obtained from the results showed that the correlation between the calculated coefficients is 0.76. Evaluation of gene flow (Nm) and fixation index (Fst) within the populations and genotypes of hazelnut showed the highest amount of gene flow Nm and the lowest amount of Fst in all populations (Fst=0.55 and Nm=0.7) They showed that the same trend was observed in the groups as well, although the amount of Nm coefficient in the genotypes of group 1 was (Nm=81). The amount of inter-population heterozygosity (Dst) was estimated to be 0.15.ConclusionSince the study of phytochemical traits always requires time and conducting numerous tests, the existence of reliable and reproducible markers is necessary to find genotypes with high phytochemical and taxol characteristics. The low value of the gene flow parameter (Nm) showed that the studied populations have a high tendency to differentiate. The existence of high genetic diversity within populations makes it possible to implement breeding programs. The high genetic similarity between the populations, the study of the SCoT indicator (the highest 0.97, the lowest 0.81) showed that the populations belong to the same origin and genetic background.Keywords: Antioxidant Compounds, Phytochemical Properties, Germplasm, Molecular Marker
-
Genetic diversity in blackberries is crucial for improving quality and yield. This study evaluates thornless blackberry genotypes using 26 morphological traits and 19 inter simple sequence repeats (ISSR) markers to assess diversity and genetic relationships. A total of 28 blackberry genotypes, including both thorny and thornless types, were analyzed. Fourteen ISSR primers were selected from a pool of 19 based on their capacity to generate polymorphic bands. The findings highlight the efficiency of ISSR markers in distinguishing thorny and thornless blackberry genotypes at the subgenus level, effectively differentiating chimera-derived thornless samples. A total of 406 bands were produced, of which 402 were polymorphic. The average percentage of polymorphic bands for each primer in this experiment was 98.98%, and the highest polymorphic information content (PIC) was associated with ISSR 16, which had a value of 0.35. The findings highlight the efficiency of ISSR markers in distinguishing thorny and thornless blackberry genotypes at the main genotype groups: the first linked to initial thornless generations of Rubus laciniatus, and the second comprising crosses related to the Merton cultivar. Overall, significant genetic diversity among blackberry cultivars suggests valuable applications in breeding and improvement programs.
Keywords: Rubus Laciniatus, Merton Thornless, Genetic Diversity, Molecular Marker -
نماتد سیستی چغندر (Heterodera schachtii )به عنوان عامل محدودکننده کشت در مناطق چغندرکاری مطرح و نظر به اهمیت و گستردگی این بیماری در ایران، کاشت ارقام مقاوم از موثرترین راهکارهای کاهش خسارت آن است. از این رو، دستیابی به روش های دقیق و سریع ارزیابی مقاومت، امکان تهیه ارقام مقاوم را تسهیل می کند. در این پژوهش، واکنش 20 ژنوتیپ داخلی و خارجی چغندرقند نسبت به نماتد سیستی در شرایط گلخانه و حضور نشانگر مولکولیMN 3که پیوسته با ژن مقاومت به این نماتد است مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بین ژنوتیپ ها از نظر مقاومت به نماتد سیستی در شرایط گلخانه، اختلاف معنیدار در سطح آماری پنج درصد وجود دارد. در رقم شماره -21238F از نظر حضور نشانگر مولکولی MN3 و ارزیابی گلخانه ای مقاومت به نماتد سیستی، فاقد بوته حساس بوده و از مقاومت بالائی نیز برخوردار بود. هیبریدهای شماره 34781 و 34791 در آزمایش گلخانه ای به ترتیب از بیشترین میزان بوته مقاوم (80 و 78 درصد) و در ارزیابی نشانگر MN3 نیز از مقاومت بالائی (80 و 89 درصد بوته مقاوم)به این بیمارگر برخوردار بودند. نتایج مبین آن است برای صرفه جویی در زمان و دقت بیشتر در انتخاب ژنوتیپ های مقاوم، مناسب است ابتدا حضور نشانگر مولکولی MN3 در ژنوتیپ ها مورد آزمون قرار گیرد و پس از آن ژنوتیپ های منتخب از نظر مقاومت به نماتد سیستی چغندرقند در شرایط گلخانه بررسی شوند.کلید واژگان: ارزیابی مقاومت، چغندرقند، نشانگر مولکولی، نماتد سیستیHeterodera schachtii, the sugar beet cyst nematode (BCN), is a limiting factor in most of the beet-growing regions of Iran. Considering this disease's importance and spread, generating resistant cultivars is one of the most important methods to reduce its damage. Achieving accurate and fast resistance assessment methods facilitates the development of resistant cultivars. This research aims to compare the response of twenty domestic and foreign sugar beet genotypes to BCN under greenhouse conditions and with the presence of the MN3 molecular marker, which is linked to the BCN resistance gene. Analysis of variance showed a significant difference among genotypes for resistance to BCN in greenhouse conditions. Using the MN3 molecular marker and greenhouse survey, no susceptible plants were observed in genotype No. F- 21238. Hybrids No. 34781 and 34791 demonstrated the highest resistance (80 and 78% of plants were resistant) under greenhouse conditions and good resistance (80 and 89% of plants were resistant) to this pathogen evaluating the MN3 marker. The results showed that to save time and more accuracy in selecting resistant genotypes, it is better to evaluate genotypes with MN3 molecular marker, and then the chosen genotypes are assessed to determine the level of resistance to this pathogen in greenhouse conditions.Keywords: Cyst Nematode, Molecular Marker, Resistance Assessment, Sugar Beet
-
سابقه و هدف
تنوع ژنتیکی مهمترین نیاز اصلاح نباتات است که ناشی از تکامل طبیعی است و یکی از مهمترین اجزای پایداری نظام های بیولوژیک می باشد. در میان گونه های مختلف آژیلوپس، Ae. tauschiiبا بخشیدن ژنوم D به گندم های زراعی به عنوان اصلی ترین خویشاوند وحشی گندم نان معرفی شده است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی تنوع آللی جایگاه های ریزماهواره ژنوم D در 89 توده آژیلوپس متعلق به گونه Aegilops tauschiiجمع آوری شده از مناطق مختلف ایران و کشورهای ترکیه، افغانستان، ارمنستان، سوئد و آذربایجان و بررسی کارایی 32 جفت نشانگر ریزماهواره mir-SSR در تفکیک توده های Ae. tauschii برای شناسایی و استفاده در برنامه های مدیریت ژرم پلاسم و استفاده از آن در برنامه های به نژادی بود.
مواد و روش هابذرهای 89 توده ایرانی و غیرایرانی Ae. tauschii در گلدان های مناسب کشت گردیده و در مرحله شش برگی استخراج DNA از بافت برگ با روش CTAB انجام شد. سپس تکثیر آلل ها با 32 جفت آغازگر ریزماهوارهmir-SSR انجام گردید. الگوی باندی براساس حضور و عدم حضور باند و براساس اندازه آلل امتیازدهی شد. تجزیه وتحلیل آماری با استفاده از نرم افزارهایGen Alex و NTSYS انجام شد.
نتایجاز 32 جفت آغازگر مورد مطالعه 31 جفت آغازگر با الگوی باندی مناسب انتخاب و در مجموع 104 آلل تولید شد که 91 آلل چند شکل بودند. تعداد آلل ها برای هر آغازگر از 2 تا 5 با میانگین تعداد آلل 35/3 برای هر جفت آغازگر متغیر بود. میانگین درصد چندشکلی برای آغازگرهای مورد مطالعه 91/88 محاسبه گردید. محتوای اطلاعات چند شکلی (PIC) برای آغازگرهای مختلف از 52/0 تا 95/0 با میانگین 81/0 بود. برای تعیین نشانگرهای متمایزکننده توده ها، آلل های اختصاصی برای توده های هر گروه شناسایی شدند. در 14 جمعیت Ae. tauschii مورد مطالعه 13 آلل اختصاصی شناسایی شد که از این میان جمعیت مازندران بیشترین تعداد آلل اختصاصی را به خود اختصاص داد. تجزیه خوشه ای، توده های مورد بررسی را به 5 گروه اصلی طبقه بندی نمود، به طوری که این گروه بندی نتوانست 14 جمعیت مختلف را به طور کامل از هم تفکیک کند.
نتیجه گیرینتایج نشان داد تنوع ژنتیکی بیشتری در توده های مازندران نسبت به توده های دیگر مشاهده شد. گروه بندی حاصل از تجزیه خوشه ای بیانگر اختلاط ژنتیکی زیاد بین این جمعیت ها و یا مشابه بودن شرایط جغرافیایی توده های قرار گرفته در یک گروه است. در مجموع، نتایج حاصل نشان داد که نشانگرهای ریزماهواره mir-SSR دارای چندشکلی بالا و از قدرت تمایز مناسب بین توده ها و تبیین تنوع آللی برخوردار بودند و می توان از آنها به عنوان آغازگرهای سودمند برای بررسی تنوع ژنتیکی در برنامه های اصلاحی و به نژادی استفاده کرد.
کلید واژگان: تنوع آللی، نشانگر مولکولی، Aegilops Tauschii، Mirna-SSRIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:32 Issue: 1, 2024, PP 16 -30Background and ObjectivesGenetic diversity is crucial for plant breeding and results in natural evolution of the biological systems. Among various Aegilops species, Ae. tauschii is the primary wild relative of bread wheat, contributing the D genome to cultivated wheat. The objective of this research was to explore the allelic diversity of D genome microsatellite loci in 89 Ae. tauschii accession originated from various regions of Iran, Turkey, Afghanistan, Armenia, Sweden, and Azerbaijan and to evaluate the effectiveness of 32 pairs of mir-SSR microsatellite markers in segregating Ae. tauschii accessions for identification and use in germplasm management and breeding programs.
MethodologySeeds from 89 Ae. tauschii accessions were sown in pots, and DNA was extracted from young leaves using the CTAB method. Allelic amplification was performed using 32 pairs of mir-SSR microsatellite primers. Band patterns were scored based on the presence/absence of bands and allele sizes. Statistical analysis was conducted using GenAlex and NTSYS software.
ResultsFrom the 32 primer pairs studied, 31 pairs with suitable band patterns were selected, producing 104 alleles, of which 91 were polymorphic. The number of alleles per primer pairs, ranged from 2 to 5, with an average of 3.35 alleles per pair. The average percentage of polymorphism for the primers was 88.91%. The polymorphic information content (PIC) for different primer pairs ranged from 0.52 to 0.95, with an average of 0.81. Specific alleles were identified for each population, and 13 specific alleles were found in the 14 Ae. tauschii studied populations with the Mazandaran population showing the highest number of specific alleles. Cluster analysis grouped the accessions into five main clusters, although the 14 populations were not distinguishable.
ConclusionThe results demonstrated the effectiveness of mir-SSR markers in detecting polymorphisms across the studied populations, revealing high genetic diversity and differentiation, particularly in the Mazandaran population. Cluster analysis indicated significant genetic mixing or similar geographical conditions among accessions in the same group. Overall, the mir-SSR markers used in this study exhibited high polymorphism and could distinguish populations and their allelic diversity. These markers are valuable tools for investigating genetic diversity in other breeding programs.
Keywords: Aegilops Tauschii, Allelic Diversity, Mirna-SSR, Molecular Marker -
سابقه و هدف
تکنولوژی توالی یابی نسل بعدی (NGS) فرصتی را برای تجزیه و تحلیل نشانگر مولکولی ریزماهواره که به ژن های مسیرهای بیوشیمیایی مرتبط است، ارائه می دهد. نشانگرهای مولکولی ریزماهواره روشی قدرتمند برای درک تنوع ژنتیکی هستند. در این مطالعه، از توالی یابی ترانسکریپتوم گیاه دارویی هندوانه ابوجهل (Citrullus colocynthis) برای اولین بار جهت شناسایی نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد.
مواد و روشدر این پژوهش از داده های مطالعه توالی یابی ترانسکریپتوم میوه گیاه دارویی هندوانه ابوجهل که تعداد 83807 توالی نوپدید ایجاد کرده بود، استفاده شد. مجموعه رونوشت های هم گذاری شده گیاه هندوانه ابوجهل برای تعیین فراوانی و توزیع ریزماهواره ها بررسی شدند. ما نشانگرهای ریزماهواره را با استفاده از یک ابزار شناسایی قوی و فوق سریع با رابط گرافیکی کاربر پسند برای بررسی گسترده ژنوم ریزماهواره ها، به نام Krait v1.5.1 جست وجو کردیم. هم چنین آغازگرهای اختصاصی نشانگرهای ریزماهواره شناسایی شده توسط نرم افزار Krait طراحی گردید و به صورت فایل Fasta ذخیره شد. برای تفسیر کارکردی بلاست ایکس و مقایسه شباهت ژنی توسط نرم افزار Venny توالی های دارای ریزماهواره ترانسکریپتوم هندوانه ی ابوجهل علیه توالی های نوکلئوتیدی پنج ژنوم مرجع شامل یونی پرات (Uniprot)، آرابیدوپسیس (Arabidopsis thaliana (Atha)))، هندوانه گرد ((Clan) Citrullus lanatus))، خیار چنبر تلخ ((Mcha)Momordica charantia)) و هندوانه چارلستون گری ((WCG) Citrullus lanatus Charleston Gray)) با مقادیر خطای (E-Value) کم تر از یک صد هزارم (10e-5) بلاست شدند. در تفسیر کارکردی دیگر توالی تک ژن های حاوی ریزماهواره در سرور تفسیر اتوماتیک (KEGG http://www.Genome.Jp/kegg/kaas) بارگذاری شده و با استفاده از شناسه های اختصاصی (KO KEGG Orthology) تفسیر شدند. روش اجرایی شناسه های اختصاصی KO بر اساس روش تک راهنمای شناسایی بهتر می باشد.
کلید واژگان: تیره کدوئیان، طراحی آغازگر، گیاه دارویی، نشانگر مولکولی، نقشه ژنتیکیIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:32 Issue: 1, 2024, PP 115 -133Background and objectiveNext-generation sequencing (NGS) technology offers an opportunity to analyze microsatellite molecular markers linked to terpenoid pathway genes. Microsatellite molecular markers are a powerful way to understand genetic diversity. In this study, the transcriptome sequencing of the Citrullus colocynthis medicinal plant was used for the first time to identify microsatellite markers.
MethodologyIn this research, the data of the transcriptome sequencing study of the fruit of the C. colocynthis medicinal plant were used in which 83,807 de novo assembly sequences were prepared. The assembled transcripts of C. colocynthis plant were analyzed to determine the frequency and distribution of microsatellites. We searched for microsatellite markers using Krait v1.5.1, a robust and ultra-fast identification tool with a user-friendly graphical interface for genome-wide screening of microsatellites. Also, specific primers for microsatellite markers identified by Krait software were designed and saved as Fasta files. For the functional annotation and gene similarity comparison, the microsatellites of the C. colocynthis transcriptome against the microsatellites of the nucleotide sequences of the five reference genomes include Uniprot, Arabidopsis thaliana (Atha), Citrullus lanatus subsp. 97103 (Clan), Momordica charantia (Mcha) and Citrullus lanatus subsp. Charleston Gray (WCG) were blasted with E-Value less than 10e-5. In other functional interpretation, the sequences of unigenes containing microsatellites were uploaded to the KEGG automatic interpretation server (http://www.Genome.Jp/kegg/kaas) and interpreted using specific KO (KEGG Orthology) identifiers. The execution method of KO specific identifiers was based on the Single-directional Best Hit method. According to KO assignment, the information of the metabolic pathways related
Keywords: Cucurbitaceae, Medicinal Plant, Molecular Markers, Genetic Map, Primer Design -
استفاده از پدیده هتروزیس در فناوری برنج هیبرید یکی از راه های دست یابی به افزایش عملکرد در واحد سطح است و ارقام برنج هیبرید موجب افزایش 30-20 درصدی عملکرد نسبت به ارقام اصلاح شده پر محصول می گردد. در این مطالعه، خلوص 18 لاین نرعقیم سیتوپلاسمی ایرانی و خارجی و نگهدارنده آن ها به همراه یک لاین نرعقیم ژنتیکی به نام TG51 با استفاده از نشانگرهای مولکولی مبتنی بر PCR ارزیابی شد. این لاین ها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار کشت و سپس خلوص آن ها با استفاده از نشانگرهای مولکولی اختصاصی، ارزیابی شد. مقایسه میانگین صفات نشان داد که لاین های برتر از نظر صفات موردمطالعه به ترتیب لاین های نرعقیم IR58025A، فجر A و ندا A بودند. جهت بررسی خلوص بذور والد CMS و تمایز بین لاین نرعقیم و نگهدارنده آزمایشات مولکولی با استفاده از 4 نشانگر مبتنی بر PCR انجام شد. در نشانگر ترکیبی CMS و RG136 و همچنین نشانگر RMT6 بیشترین تمایز بین لاین های CMS-WA و نگهدارنده حاصل شد و در منابع دیگر نرعقیمی کارایی نداشتند. اما نتایج حاصل از باند های تولیدی نشانگر drrcms نشان داد که این نشانگر می تواند به خوبی بین تمامی لاین های نرعقیم سیتوپلاسمی از منابع مختلف Gambiaca, Arc, WA و نگهدارنده تمایز ایجاد کند؛ لذا از این نشانگر می توان در تست خلوص ژنتیکی و تشخیص آلودگی های احتمالی در بذور والدینی استفاده کرد.کلید واژگان: برنج هیبرید، نرعقیمی سیتوپلاسمی، CMS-WA، نشانگر مولکولیThe use of heterosis in hybrid rice breeding aims to increase productivity, with hybrid varieties yielding 20 to 30 percent more than conventional varieties. Maintaining genetic purity in hybrid seed production is critical to prevent contamination and selfing, especially in cytoplasmic male sterile lines. This study aimed to identify microsatellite markers to distinguish hybrid rice parental lines and to assess seed purity and characterize the morphology of F1 hybrid rice. Initial trait assessments, including outcrossing levels and sterility stability, are critical for selecting preferred male sterile lines. Eighteen Iranian and exotic cytoplasmic male sterile lines and one thermosensitive genetic male sterile line, were evaluated for various traits in a randomized complete block design. PCR-based molecular markers were used to assess purity, revealing significant trait differences among lines. Selection and prioritization of superior lines such as Fajr A, Neda A and IR58025 A was based on fertility percentage, panicle yield and other traits. The Dasht B line with favorable traits such as proper height and panicle length proved to be a promising candidate for seed production. Molecular tests with PCR-based markers effectively discriminated between male sterile and conservation lines. The drrcms marker showed promise in distinguishing cytoplasmic male sterility lines from different sources, offering potential for genetic purity evaluation and infection testing of seed parents. These results point to valuable alternatives for maintaining genetic integrity in hybrid rice production.Keywords: CMS-WA, Cytoplasmic Male Sterility, Hybrid Rice, Molecular Marker
-
هدفریحان (Ocimum basilicum) یکی از گیاهان دارویی و سبزی بسیار مهم است که در سطح جهان کشت و مصرف می شود. یکی از جنبه های ضروری برنامه های اصلاح نباتات مطالعه همبستگی بین چندشکلی DNA و تنوع صفات فنوتیپی است. هدف از این تحقیق بررسی تنوع ژنتیکی پنج رقم ریحان در شرایط تنش خشکی با استفاده از نشانگر SCoT و صفات و همچنین انجام تجزیه و تحلیل ارتباط بین صفات و نشانگرها با رگرسیون گام به گام است.مواد و روش هادر این پژوهش، پنج ژنوتیپ ریحان تحت شرایط تنش خشکی به صورت طرح اسپیلت پلات بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلدان و در شرایط گلخانه ای مورد مطالعه قرار گرفتند. فاکتور اصلی شامل تنش خشکی در دو سطح (نرمال و تنش خشکی) و عامل فرعی شامل ژنوتیپ (5 سطح) بود و صفات ریخت شناسی و فیزیولوژیک آن ها ارزیابی گردیدند. همچنین DNA ژنومی آن ها از برگ استخراج گردید و تنوع ژنوتیپی ژنوتیپ ها بر اساس هشت آغازگر SCoT بررسی شد و در نهایت ارتباط بین صفات و نشانگرها با رگرسیون گام به گام مشخص گردید.نتایجهمبستگی صفات در دو شرایط نشان داد که عملکرد برگ همبستگی مثبت و معنی داری با صفات صفات ارتفاع بوته و کلروفیل کل داشت. درصد تغییرات صفات در شرایط تنش نشان داد که صفات طول ریشه، کلروفیل a و کلروفیل کل بیشترین کاهش را داشتند و تجزیه خوشه ای براساس آنها، ژنوتیپ ها را در سه گروه و صفات را نیز در سه گروه قرار داد. هشت آغازگر در مجموع تعداد 101 نوار چندشکل تکثیر کردند و ScoT1 با 17 نوار چندشکل، بیشترین نوار رو تولید کرد. تجزیه خوشه ای به روش جفت گروه بدون وزن با میانگین حسابی و معیار شباهت دایس بر اساس داده های SCoT، پنج ژنوتیپ ریحان را در سه گروه قرار دادند. نتایج تجزیه رگرسیون نشان داد که به ترتیب در شرایط نرمال و تنش خشکی، 15 و 12 نشانگر (آلل) با صفات مورد مطالعه رابطه معنی داری پیدا کردند.نتیجه گیریانتخاب بر اساس نشانگرهای مولکولی روشی سریع برای برنامه های اصلاحی ارائه می دهد. اطلاعات ژنتیکی به دست آمده نشانگرها در این مطالعه نقش مهم آنها را نشان داد. بنابراین در کنار صفات، انتخاب ژنوتیپ های برتر و جمعیت های با ارزش بالا در برنامه های اصلاحی امکان پذیر است. یافته ها نشان داد که نشانگرهای خاصی با صفات متعدد مرتبط هستند و بر اهمیت حیاتی این ویژگی در اصلاح گیاهان برای بهبود همزمان صفات متعدد تاکید کرد. بینش این مطالعه در مورد نشانگرها دارای پتانسیل برای کاربرد در برنامه های به نژادی است.کلید واژگان: تجزیه ارتباط، گروه بندی، نشانگر مولکولی، همبستگی صفاتObjectiveBasil (Ocimum basilicum) is one of the most important medicinal as well as vegetables plants that are cultivated and consumed worldwide One of the essential aspects of plant breeding programs is to study the correlation between DNA polymorphisms and phenotypic trait diversity. The purpose of this research is to investigate the genetic diversity of five basil cultivars under drought stress conditions using SCoT markers and traits, and also to analyze the relationship between traits and markers by stepwise regression.Materials and MethodsIn this research, five basil genotypes were studied under drought stress in the form of a split plot based on a completely randomized design with three replications in pots and under greenhouse conditions. The main plot included drought stress in two levels (normal and drought stress) and the sub plot factor included genotype (5 levels) and their morphological and physiological traits were evaluated. Also, their genomic DNA was extracted from the leaves, and the genotypic diversity of the genotypes was investigated based on eight SCoT primers, and finally, the relationship between the traits and markers was determined by stepwise regression.ResultsCorrelation of traits in two conditions showed that leaf yield had a positive and significant correlation with traits of plant height and total chlorophyll. The percentage of trait changes under stress conditions showed that root length, chlorophyll a and total chlorophyll traits had the greatest decrease and cluster analysis based on them placed the genotypes in three groups and the traits in three groups. Eight primers amplified a total of 101 polymorphic bands and ScoT1 produced the most bands with 17 polymorphic bands. Cluster analysis by UPGMA and dice similarity criterion based on SCoT data were placed five basil genotypes in three groups. The results of regression analysis showed that in normal and drought stress conditions, 15 and 12 markers (alleles) had a significant relationship with the studied traits, respectively.ConclusionSelection based on molecular markers provides a rapid method for breeding programs. The obtained genetic information of markers in this study showed their important role. Therefore, in addition to traits, it is possible to select superior genotypes and high value populations in breeding programs. The findings showed that certain markers are associated with multiple traits and emphasized the critical importance of this trait in plant breeding for simultaneous improvement of multiple traits. Insights from this study on markers have potential for application in breeding programs.Keywords: Association Analysis, Grouping, Molecular Marker, Trait Correlation
-
اطلاع از نحوه عمل (افزایشی/ غالبیت) و میزان اثر ژن ها یکی از ضروریت ها جهت دست یابی به ارقام با عملکرد و کیفیت بالاست. برآورد ارزش اصلاحی (اثر افزایشی) می تواند به واسطه نشانگر ها و از طریق بهترین پیش بینی خطی نااریب انجام شود. در پژوهش حاضر 100 ژنوتیپ آفتابگردان دانه روغنی، بر اساس طرح لاتیس 10 10 طی دو سال زراعی 1392-1393 تحت دو شرایط نرمال و تنش خشکی (محدودیت آبیاری) ارزیابی شدند. ارزش اصلاحی 13 صفت در 78 ژنوتیپ از 100 ژنوتیپ به واسطه داشتن داده های ژنوتیپ سنجی با نشانگرهای SSR و مبتنی بر Retrotransposon در هر یک از شرایط نرمال و تنش خشکی (محدودیت آبیاری) از طریق بهترین پیش بینی خطی نااریب (BLUP) برآورد شد. به این منظور از ماتریس خویشاوندی یا Kinship حاصل از داده های مولکولی SSR و مبتنی بر Retrotransposon استفاده شد. با توجه به مجموع رتبه های ارزش های اصلاحی همه صفات مورد مطالعه و بر اساس داده های مولکولی هر دو نشانگر، تحت شرایط نرمال ژنوتیپ های 47،11،8 و 35 و تحت شرایط تنش خشکی (محدودیت آبیاری) ژنوتیپ های 8، 11 و 35 از بالاترین رتبه ارزش اصلاحی برخوردار بودند. بر اساس داده های مولکولی SSR در شرایط نرمال ژنوتیپ های 76، 36، 34 و 41 و بر اساس داده های مولکولی مبتنی بر رتروترنسپوزون ژنوتیپ های 61، 78، 72 و 52 و در شرایط تنش خشکی (محدودیت آبیاری) بر اساس داده های مولکولی SSR ژنوتیپ های 76، 38، 34، 29 و 70 و بر اساس داده های مولکولی مبتنی بر رتروترنسپوزون ژنوتیپ های 16، 71، 78 و 61 از پایین ترین رتبه ارزش اصلاحی برخوردار بودند. در مجموع دو شرایط و با در نظر گرفتن کل صفات مورد مطالعه و هر دو نشانگر مولکولی، ژنوتیپ های 8، 11 و 35 با ارزش اصلاحی بالا به عنوان والدین مطلوب برای اصلاح صفات در برنامه های به نژادی معرفی می شوند.کلید واژگان: آفتابگردان، پیشگویی ارزش اصلاحی، تنش غیر زیستی، عمل ژن، نشانگر مولکولیKnowledge on genes effect and action (additive/dominance) is one of the necessities to achieve cultivars with high performance and quality. Estimating the breeding value (additive effect) can be done thanks to molecular markers through best linear unbiased prediction (BLUP). In the present study, 100 oilseed sunflower genotypes were evaluated based on the 10×10 lattice design during two crop years of 1392-1393 under normal and drought stress (irrigation limitation) conditions. The breeding value of 13 traits in 78 genotypes out of 100 was estimated due to having genotyping data with SSR and Retrotransposon based markers in each one of normal and drought stress (irrigation limitation) conditions through BLUP. For this purpose, the kinship matrix was calculated by SSR and Retrotransposon based markers data. According to total ranks of breeding values of all studied traits estimated by molecular data of both markers, in normal conditions, genotypes 47, 11, 8 and 35 and under drought stress (irrigation limitation) conditions, genotypes 8, 11 and 35 showed the highest breeding value. Based on SSR markers data in normal conditions; genotypes 76, 36, 34 and 41 and based on Retrotransposon based markers data; genotypes 61, 78, 72 and 52, and in drought stress (irrigation limitation) conditions based on SSR markers data; genotypes 76, 38, 34, 29 and 70 and based on Retrotransposon based markers data; genotypes 16, 71, 78 and 61 showed the lowest breeding value. Considering both studied conditions and all studied traits and both molecular markers information, genotypes 8, 11 and 35 with high breeding value are introduced as desirable parents for breeding programs.Keywords: Abiotic Stress, Gene action, Molecular marker, Prediction of breeding value, sunflower
-
مقدمه
بیماری پژمردگی فوزاریومی (Fusarium oxysporum) از بیماری های مهم نخود بوده که در اکثر مناطق کشت محصول در کشور حضور داشته و ضمن کاهش کیفیت، در مواردی باعث خسارت 100% مزارع نخود می شود. تکنیک تلاقی برگشتی پیوسته با نشانگر یکی از روش های موثر و دقیق در انتقال ژن های خاص مانند ژن های مقاومت به بیماری در زمان کوتاه در گیاهان خودگشن می باشد. رقم نخود هاشم از ارقام با عملکرد بالا، دارای تیپ ایستاده و پابلند بوده که به دلیل حساسیت به بیماری پژمردگی فوزاریوم، کشت آن با محدودیت مواجه شده است. لذا این تحقیق به منظور انتقال صفت مقاومت به فوزاریوم از رقم مقاوم آنا به رقم مطلوب نخود هاشم به روش تلاقی برگشتی مبتنی بر نشانگر انجام شد.
روش شناسی:
این تحقیق طی پنج سال زراعی (402-1397) انجام شد. بین والدین انتخابی رقم نخود آنا (به عنوان والد بخشنده) و رقم نخود هاشم (به عنوان والد گیرنده) تلاقی انجام شده و نتاجF1 جهت تولید نسل BC1F1 با رقم هاشم تلاقی برگشتی داده شد. عملیات تلاقی برگشتی تا حصول نتاج BC3F1 (سه مرتبه تلاقی برگشتی) ادامه داشت. سپس نتاج حاصل یک مرتبه خودگشن و نتاج BC3F2 حاصل شد. برای تشخیص و غربال نمودن نتاج حاوی آلل های مقاومت به بیماری پژمردگی نخود در هر نسل از چهار آغازگر پیوسته با ژن های مقاومت و برای شناسایی نتاج با بیشترین تشابه ژنتیکی با والد گیرنده از 16 نشانگر SSR استفاده گردید. در نهایت لاین های انتخابی نسل BC3F2 از لحاظ مقاومت به بیماری فوزاریوم ارزیابی فنوتیپی شدند. همچنین برای ترسیم QTLها روی نقشه مرجع و فراتحلیل QTLها از نرم افزار BioMercator استفاده شد.
یافته های تحقیق:
از تلاقی والدین، 20 هیبرید F1 واقعی به دست آمد که جهت تولید نسل BC1F1 با والد هاشم اولین تلاقی برگشتی انجام شد. بر اساس نتایج پویش ژنومی نتاج BC1F1 به وسیله چهار نشانگر پیوسته با ژن های مقاومت به فوزاریوم (TA59, TA96, TR19, CaM1402)، 6 ژنوتیپ BC1F1 حاوی آلل های مقاوم بودند که جهت تولید نسل BC2F1 با رقم هاشم تلاقی برگشتی داده شدند. از مجموع 52 نتاج BC2F1، 12 ژنوتیپ BC2F1 حاوی 4 آلل مقاوم بوده از بین آنها براساس نتایج پویش ژنومی به وسیله 16 نشانگر SSR، 5 ژنوتیپ دارای بیشترین تشابه ژنتیکی با والد گیرنده بود که جهت تولید نسل BC3F1 با رقم هاشم تلاقی برگشتی داده شدند. 12 نتاج BC3F1 حاوی آلل های مقاوم و دارای بیشترین تشابه ژنتیکی به والد گیرنده، جهت تثبیت زمینه ژنتیکی و به دست آوردن یک جمعیت هموزیگوت خودگشن شده و نتاج BC3F2 حاصل شد که ارزیابی های فنوتیپی مقاومت به بیماری این نتاج، حاکی از وجود سه لاین مقاوم با خصوصیات زراعی مناسب و بیشترین تشابه ژنتیکی با والد گیرنده بود. همچنین در این پژوهش به کمک فراتحلیل مطالعات QTL، نواحی مرتبط با مقاومت ژنتیکی به نژادهای مختلف این بیماری روی کروموزوم های 2، 4، 5 و 6 شناسایی شد.
کلید واژگان: پژمردگی فوزاریوم، تلاقی برگشتی، گزینش، نخود، نشانگر مولکولیIntroductionFusarium wilt (FW) caused by F. oxysporum f. sp. ciceris causes extensive damage to chickpea in many parts of the Iran. The technique of Marker-assisted backcrossing (MABC) is one of the effective and accurate methods in transferring specific genes such as disease resistance genes in a short time in self-pollination plants. Hashem is one of Iranian chickpea cultivars with high yield, plant height and tall stems which its cultivation is limited due to susceptibility to the fusarium wilt. Therefore, Purpose of this study was to introgression resistance to fusarium wilt from Ana cultivar, as a donor, to Hashem as a recurrent and susceptible cultivar using molecular marker-assisted backcrossing.
MethodologyThis research was conducted during five cropping seasons (2018-2023). Crossing was done between the selected parents of chickpea cultivar Ana (as a donor parent) and Hashem (as a recurrent parent) and the F1 progeny was backcrossed with Hashem to produce the BC1F1 generation. By using three backcrosses and one rounds of selfing, BC3F2 progeny was obtained. Foreground selection (FGS) was conducted with four markers (TA59, TA96, TR19, and CaM1402) linked to FW resistance genes. Background selection (BGS) was employed with evenly distributed 16 (Ana × Hashem) SSR markers in the chickpea genome to select plant(s) with higher recurrent parent genome (RPG) recovery. Finally, the selected lines of BC3F2 generation were phenotypically evaluated in terms of Fusarium disease resistance.
Research findingsIn first year, from the crossing of two parents, 20 real F1 plants were obtained and backcrossed with Hashem to produce BC1F1 plants. Based on results of foreground selection (FGS), was undertaken using four markers (TA59, TA96, TR19, and CaM1402) linked to resistance genes, 6 BC1F1 plants contained 4 resistant alleles and participated in the second backcrossing to produce BC2F1 plants. In the following, from a total of 52 BC2F1 plants 12 BC2F1 plants contained 4 resistant alleles, for background selection (BGS) to observe the recovery of recurrent parent genome using 16 SSRs, At this stage based on the BGS results 5 plant, with the highest background recovery, selected and backcrossed with recurrent parent to produce BC3F1 plants. Followed by cycles of, 6 plants in BC3F1 containing resistant genes and most similar to the recurrent parent were selected. The identified plants were selfed to obtain 6 BC3F2 lines which were screened phenotypically for resistance to fusarium wilt. Finally, 12 BC3F2 lines were obtained which led to identification of 3 highly resistant lines of Hashem with FWR gene introgressed in them. Also, in this study using Meta-QTL analysis region associated with genetic resistance to different race of fusarium wilt were identified on chromosomes 2, 4, 5 and 6.
Keywords: Backcrossing, Chickpea, Fusarium Wilt, Molecular Marker, Selection -
بیماری برق زدگی نخود یکی از عوامل مخرب و محدود کننده زراعت نخود در کشورهای مختلف می باشد. شناسایی منابع مقاومت با استفاده از روش های مولکولی مبتنی بر ردیابی ژنومی صفت مقاومت می تواند در تسریع و افزایش راندمان موثر باشد. استفاده از جهش نقطه ای کارکردی و آلل های مرتبط با مقاومت جهت ردیابی منابع مقاومت با استفاده از روش سامانه تکثیر انتخابی جهش (ARMS) می تواند در پیشبرد برنامه های گزینش منابع مقاومت به بیماری برق زدگی بسیار موثر باشد. قطعه دربرگیرنده جهش نقطه ای جایگاه GSh118-2773 با استفاده از آغازگرهای اختصاصی در دو ژنوتیپ نخود مقاوم (MCC133) و حساس (ILC263) به بیماری برق زدگی تکثیر و توالی یابی شد و حضور آلل های مرتبط به مقاومت GSh118-2773C و حساسیت GSh118-2773g به ترتیب در نمونه های مقاوم و حساس تایید شد. جفت آغازگرهای اختصاصی ردیاب آلل مقاومتPSh18-Fc و PSh18-Rتوانست روی ژنوتیپ مقاوم MCC133 قطعه 330 جفت بازی مورد انتظار را تکثیر نماید. نتایج تکثیر اختصاصی آلل ها را با استفاده از آغازگرهای ردیابی تایید نمود. استفاده از جفت آغازگرهای اختصاصی آلل مقاومت می تواند در مطالعات گزینش مولکولی منابع نخود مقاوم به بیماری برق زدگی مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژگان: جهش نقطه ای، تنوع آللی، نشانگر مولکولی، مقاومت، Ascochyta rabieiBackground and ObjectivesChickpea, cultivated in rainfed and irrigated fields across many countries, faces biological stresses such as Ascochyta blight caused by the pathogenic fungus Ascochyta rabiei. This disease poses a severe threat to chickpea fields, resulting in substantial annual damage in various countries. Identifying resistance sources through molecular methods, specifically genomic tracking of the resistance trait, holds the potential to expedite and enhance control measures effectively. The use of the Amplification Refractory Mutation System (ARMS) method, involving functional point mutations and resistance-related alleles, proves highly efficient in advancing selection programs targeted at combating Ascochyta blight.
Materials and methodsThe fragment harboring the SNP18-Pos57723 point mutation within the GSh118 gene sequence underwent amplification and sequencing using PSh118-F/R specific primers. This process utilized DNA extracted from both resistant (MCC113) and susceptible (ILC263) chickpea genotypes. The identification of alleles associated with resistance and sensitivity was established. Distinct differentiating primers were formulated for resistant (PSh118-Fc and PSh118-R) and sensitive (PSh18-Fg and PSh18-R) genotypes. The specific annealing temperature for each reaction was determined through a temperature gradient analysis. The efficacy of the designed primers in distinguishing between resistant and sensitive genotypes was assessed by conducting PCR and comparing their electrophoresis patterns.
ResultsThe presence of alleles linked to GSh18-2773C resistance and GSh18-2773g sensitivity was confirmed in resistant and sensitive chickpea genotypes, respectively. The specific primers PSh18-Fc and PSh18-R, designed for detecting the resistance allele, successfully amplified the expected 330 bp fragment in the resistant chickpea genotype MCC133. The study results affirmed the accurate amplification of alleles using these designated primers.
DiscussionIn the present study, the ARMS method, known for its high sensitivity, specificity, rapidity, cost-effectiveness, multiplexing capabilities, compatibility with high throughput methods, and non-destructive nature, was employed to differentiate chickpea genotypes resistant to Ascochyta blight. The ARMS method's effectiveness in selecting resistance sources among various plant lines and cultivars has been demonstrated through allele tracking related to the resistance gene in prior studies. The results of this study indicated that the ARMS method accurately distinguishes chickpea genotypes resistant and sensitive to Ascochyta blight based on alleles associated with the GSh18-2773 position's point mutation. Thus, employing specific primers for the resistance allele is recommended in molecular selection studies of chickpea sources resistant to Ascochyta blight.
Keywords: Point mutation, allelic variation, molecular markers, resistance, Ascochyta rabiei -
مقدمه و هدف
مطالعه تنوع ژنتیکی به کمک نشانگرهای مولکولی، پیش شرط اصلی و گامی مهم در اصلاح گیاهان صیفی از جمله گوجه فرنگی بوده و اساس استفاده موثر از هتروزیس و حفاظت از ذخایر ژنتیکی است. پژوهش های متعددی به کمک نشانگرهای مولکولی در بین لاین های مختلف گوجه فرنگی صورت گرفته است، اما مطالعات کمی در ایران انجام شده است. بر این اساس مطالعه حاضر در نظر دارد با استفاده از نشانگرهای مولکولی ISSR، فاصله ژنتیکی میان تعدادی از لاین های گوجه فرنگی را برآورد کند.
مواد و روش هادر پژوهش حاضر 12 لاین گوجه فرنگی توسط آغازگرهای بین ریزماهواره ای (ISSR) در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری مورد بررسی قرار گرفتند. واکنش زنجیره ای پلی مراز (PCR) توسط آغازگرهای ISSR انجام و فرآورده های PCR با استفاده از الکتروفورز ژل آگارز 1/5 جداسازی و باندها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
یافته هاآغازگرهای مورد استفاده چندشکلی قابل قبول (85/28) و الگوهای قابل امتیازدهی مناسبی را نشان دادند. بیش ترین و کم ترین شاخص اطلاعات چندشکلی (PIC) با مقادیر 0/40 و 0/22 به ترتیب مربوط به آغازگرهای ISSR2 و ISSR10 بود. آغازگر ISSR2 نسبت به سایر آغازگرها کارایی بالایی در شناسایی و طبقه بندی لاین های مورد مطالعه داشت. میزان قرابت ژنتیکی از 0/23 تا 0/95 بین افراد مورد مطالعه مشاهده شد و لاین های Fanal و Harlekyn دارای بیش ترین شباهت و لاین های CP با Bibor و پس از آن لاین های SP با Bibor دارای بیشترین فاصله ژنتیکی با یکدیگر بودند. نتایج تجزیه خوش ه ای و ارزیابی ویژگی های کمی لاین های مورد مطالعه نشان داد که ژنوتیپ های 4، 5، 6 و 8 موجود در گروه اول دارای ویژگی های عملکردی و زودرسی بهتری نسبت به سایر ژنوتیپ ها بودند.
نتیجه گیریلاین های CP، SP و Bibor دارای فاصله ژنتیکی زیادی از یکدیگر بودند و تلاقی هریک از لاین های CP و SP با Bibor و نیز استفاده از ژنوتیپ های منتخب گروه اول برای برنامه های آتی به نژادی گوجه فرنگی توصیه می گردد. آغازگر ISSR2 نیز دارای اطلاعات سودمندی در تمایز افراد مورد مطالعه نسبت به سایر آغازگرها بوده و استفاده از آن در برنامه های به نژادی در گوجه فرنگی توصیه می شود.
کلید واژگان: تجزیه خوشه ای، چندشکلی، گوجه فرنگی، نشانگر مولکولی، فاصله ژنتیکیIntroduction and ObjectiveThe study of genetic diversity with the help of molecular markers is the main precondition and an important step in the improvement of vegetable plants, including tomato and is the basis for the effective use of heterosis and the protection of genetic pools. Several studies have been conducted using molecular markers between different tomato lines, but there is little studies in Iran. Based on this, the present study intends to estimate the genetic distance between a numbers of tomato lines using ISSR molecular markers.
Materials and MethodsIn the present study, 12 tomato lines were investigated using microsatellite primers (ISSR) at Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Polymerase chain reaction (PCR) was performed by ISSR primers and PCR products fractioned on 1.5% using agarose gel electrophoresis then the bands were analysed.
ResultsThe primers used showed acceptable polymorphism (85.28) and suitable score able banding patterns. The highest and lowest polymorphism information content (PIC) with values of 0.40 and 0.22 were related to ISSR2 and ISSR10 primers, respectively. The ISSR2 primer was more efficient than other primers in identifying and classifying the studied lines. The degree of genetic similarity varied from 0.23 to 0.95 between the studied lines and lines Fanal and Harlekyn had the most similarity and lines CP with Bibor and after that SP with Bibor showed greatest genetic distances. Results of cluster analysis and evaluation of quantitative characterestics of studied lines showed that genotypes 4, 5, 6 and 8 placed in first group had better yield and earliness comparing other genotypes.
ConclusionLines CP, SP and Bibor had a great genetic distance from each other and hybridization between CP and SP with Bibor as well as utilizing of selected genotypes in first group is recommended for next breeding programs in tomato. The ISSR2 primer has useful information in distinguishing the studied lines than other primers and its useful in breeding programs of tomato.
Keywords: Cluster analysis, Genetic distance, Molecular markers, Polymorphism, Tomato -
انجیلی گونه بومی و مختص جنگل های هیرکانی است که از غرب تا شرق جنگل های شمال ایران پراکنش دارد. در این پژوهش، تنوع ژنتیکی انجیلی با استفاده از اطلاعات مولکولی جمعیت های جمع آوری شده از استان های گیلان (سه رویشگاه)، مازندران (چهار رویشگاه) و گلستان (سه رویشگاه) بررسی شد. با کمک نشانگر AFLP، 826 باند به دست آمد که بیش از 90 درصد آنها چند شکل بودند و میانگین محتوای اطلاعات چندشکل (PIC) و شاخص نشانگر (MI) به ترتیب 24/0 و 4/22 محاسبه شد. تجزیه وتحلیل خوشه ای برمبنای ضریب تشابه جاکارد و الگوریتم UPGMA نشان داد که تنوع گسترده ای در نمونه های جمع آوری شده وجود دارد، به طوری که براساس ضریب تشابه جاکارد، دامنه تشابه ژنتیکی از 26/0 تا 44/0 متغیر بود. نتایج تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که 21 درصد از تنوع ژنتیکی کل در جمعیت های انجیلی ناشی از تنوع ژنتیکی بین جمعیت های سه استان گلستان، مازندران و گیلان است و تنوع ژنتیکی درون جمعیت های رویشگاه ها، 79 درصد به دست آمد. می توان نتیجه گیری کرد که براساس تنوع اطلاعات مولکولی تنوع بین جمعیت های انجیلی به مراتب از تنوع درون جمعیتی آن کمتر است. به نظر می رسد که تنوع موجود بین جمعیت های انجیلی بیشتر متاثر از محیط باشد تا ژنتیک. البته برای نتیجه گیری دقیق تر پیشنهاد می شود که اکوتون های مختلف جمعیت انجیلی نیز با نشانگرهای مولکولی بررسی شوند.
کلید واژگان: چندشکلی، حفاظت ژنتیکی، ژنتیک جنگل، نشانگر مولکولی، AFLPParrotia persica, a native species of the Hyrcanian forests, is distributed from the west to the east of the forests of northern Iran. This study investigated the genetic diversity of Parrotia persica using molecular information from populations collected from three habitats in Gilan, four habitats in Mazandaran, and three habitats in Golestan. Using the Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) marker, 826 bands were obtained, with more than 90% of the bands being polymorphic. The mean content of polymorphic information (PIC) and marker index (MI) were calculated to be 0.24 and 22.4, respectively. Cluster analysis based on the Jaccard similarity coefficient and Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean (UPGMA) algorithm revealed a wide variety in the collected samples. Based on the Jaccard similarity coefficient, the range of genetic similarity varied from 0.26 to 0.44. The results of the molecular analysis of variance (AMOVA) showed that 21% of the total genetic diversity in Parrotia persica populations was due to genetic diversity between the populations of the three provinces of Golestan, Mazandaran, and Guilan. Genetic diversity within the populations of the habitats accounted for 79%. It can be concluded that there is no difference between the populations based on the diversity of molecular information, but there is diversity within the populations. The diversity among the evangelical populations seems to be more influenced by the environment than genetically. However, for a more accurate conclusion, it is suggested that different ecotones of the population be examined with molecular markers.
Keywords: Polymorphism, Genetic protection, forest genetic, Molecular marker, AFLP -
مقدمه
دانش مولکولی نقش مهمی در زمینه حفاظت و پایداری گونه های جانوری دارد. مطالعات زیست شناسی حفاظت برای شناسایی جمعیت های رو به کاهش ضروری است تا بتوان برنامه های مدیریتی بهتری برای احیای آنها درنظر گرفت. با وجود پیشرفت دانش مولکولی، روزانه مطالعات بسیاری در زمینه شناخت بهتر نشانگر های مولکولی انجام می شود.
هدفدر این مطالعه، نشانگرهای ژنتیکی بهکار رفته در بیش از 100 مقاله فارسی و انگلیسی بررسی شد.
مواد و روشاین منابع از میان مطالعاتی در زمینه زیست شناسی حفاظت، زیست شناسی و اکولوژی مولکولی، نشانگر های مولکولی و سایر موضوعات مرتبط انتخاب شد تا با مقایسه آنها، الگوی واضح تری از کاربرد هر نشانگر در زمینه زیست شناسی حفاظت، ارایه گردد.
یافته هابه طور کلی، کاربرد هر نشانگر مولکولی تنها به یک مورد محدود نیست اما در بسیاری از موارد می توان به وجود رابطه مشخصی میان ویژگی های هر نشانگر و بیشترین کاربرد آن دست یافت.
بحث:
با این حال در انتخاب نشانگر مناسب در هر مطالعه حفاظتی در زمینه حیات وحش، مراحل زیر پیشنهاد می شود: 1) شناخت گونه مورد مطالعه 2) بررسی سوال یا مشکل حفاظتی 3) شناخت نشانگرهای مولکولی. همچنین، توجه به نرخ جهش و میزان تغییرپذیری در میان نشانگرهای هستهای و میتوکندریایی میتواند در انتخاب نشانگر مناسب نقش مفیدی داشته باشد. اما برای رسیدن به اطلاعات ژنتیکی و اکولوژیکی صحیح در زیست شناسی حفاظت، اصول ژنتیک جمعیت و تکامل مولکولی نیازمند آموزش جامعتری است تا با مقایسه همه جانبه نتایج مولکولی با سایر علوم و کنترل کیفی ژن توالی یابی شده به نتایج قابل استناد تری در زمینه ژنتیکی و حفاظتی رسید.
کلید واژگان: نشانگر مولکولی، ژنتیک حفاظت، حفاظت محیط زیست، حیات وحشIntroductionMolecular science has an important role in the conservation and stability of animal species. Biology conservasion is essential to identify populations decline to implement adequate restoration programs. Despite molecular developments, there are many studies in this field to better understanding molecular merkers.
ObjectiveIn this study, the genetic markers were examined that were used in more than 100 Persian and English articles.
Materials and MethodsSources were selected from studies in the field of conservation biology, biology, molecular ecology, molecular markers and other related topics to provide a clearer model of each marker usage in the field of conservation biology.
ResultsIn general, each molecular marker is not limited to one case, but there is a clear relationship between the characteristics of each marker and the maximum usage in many cases.
DiscussionHowever, selecting the adequate marker in a wildlife conservation study the following steps are suggested: 1) study the species 2) Check the problems scale 3) Characteristics of molecular markers. Also, considering the mutation rate and the variability degree among nuclear and mitochondrial markers has a role in selecting of adequate marker. But in order to obtain accurate genetic and ecological information in conservation biology, the principles of population genetics and molecular evolution require more comprehensive education; By comparing molecular results with other sciences and quality control of the sequenced gene, more reliable results were obtained in the field of genetics and conservation.
Keywords: Molecular marker, Conservation genetics, Environmental Conservation, wildlife -
کرفس کوهی (Kelussia odoratissima Mozaff) یکی از مهم ترین گیاهان دارویی و در معرض انقراض ایران است. کرفس کوهی نه تنها به عنوان یک سبزی ارزشمند به صورت خام مورد استفاده قرار می گیرد، بلکه دارای خواص درمانی بسیاری هم در طب سنتی و هم در ترکیبات داروهای گیاهی مدرن از منظر فارماکولوژیکی است. فقدان اطلاعات تنوع ژنتیکی و همچنین عدم شناخت ساز وکار تولید متابولیت های مهم در این گیاه، تحقیقات ژنتیکی پیرامون این گیاه را با چالش مواجهه کرده است. در پژوهش حاضر، با هدف توسعه نشانگر های EST-SSR در مقیاس بالا، از فرآیند سرهم بندی نوپدید خوانش های کوتاه حاصل از فناوری توالی یابی نسل جدید استفاده شد. تعداد 7575 مکان ریزماهواره در 6388 یونی ژن در ترنسکریپتوم کرفس کوهی شناسایی شد. در میان این نشانگرها، موتیف های دو نوکلئوتیدی و پس از آن تک و سه نوکلئوتیدی بالاترین فراوانی را نشان دادند. نتایج بلاست رونوشت های حاوی ریزماهواره نشان داد که 74/79 درصد از رونوشت ها دارای حداقل یک رکورد در پایگاه پروتئین های غیرتکراری بودند. جستجوی عوامل رونویسی، تفسیر کارکردی و همچنین مستندسازی رونوشت ها در برابر پایگاه KEGG، اکثر یونی ژن های حاوی ریزماهواره را در مسیر های متابولیکی و بیوسنتز متابولیت های ثانویه دخیل دانست. نتایج حاصل نشان داد که این نشانگرها به تحلیل تنوع ژنتیکی و مسیرهای متابولیکی این گیاه کمک می کنند، اطلاعاتی که می تواند در حفظ و بهره برداری پایدار از این گیاه با اهمیت تلقی شوند.
کلید واژگان: تفسیر کارکردی، تنوع ژنتیکی، کرفس کوهی، نسل جدید توالی یابی، نشانگر مولکولیKelussia odoratissima Mozaff, is one of the most important medicinal plants in Iran and is facing the risk of extinction. Keluss is not only used as a valuable herb in its raw form but also possesses numerous therapeutic properties in traditional medicine and modern herbal drug combinations from a pharmacological perspective. However, the lack of information on its genetic diversity and the mechanisms of important metabolite production in this plant pose challenges for genetic research on this species. In the present study, with the aim of developing high-throughput EST-SSR markers, the assembly process of short reads obtained through next generation sequencing technology was employed. A total of 7575 microsatellite loci were identified in 6388 unigenes. Among these markers, dinucleotide motifs followed by trinucleotide and mononucleotide motifs exhibited the highest abundance. Blast analysis of the sequences containing microsatellites revealed that 79.74% of the transcripts had at least one record in the non-redundant protein database. Further investigations involving transcription factors and functional annotations indicated that most of the microsatellite-containing unigenes are involved in metabolic pathways and the biosynthesis of secondary metabolites. The results showed that these markers assist in the analysis of genetic diversity and metabolic pathways of this plant, information that can be crucially important for the conservation and sustainable utilization of this valuable plant.
Keywords: Functional Annotation, Genetic Diversity, Keluss, Molecular Marker, Next-Generation Sequencing -
مقدمه
تولید بذر مرغوب جهت تثبیت عملکرد محصول برای به نژادگران یک چالش مهم بشمار می رود و یکی از پاسخ های مهم این چالش، شفاف سازی سازوکار های مولکولی مرتبط با صفات بنیه بذر می تواند باشد. پروتیین های عملکردی خانواده بزرگ کوپین یکی از مولکول های مسیر انتقال پیام می باشد. درتحقیقات قبلی مشخص شده بود که در ذرت، پروتیین ذخیره ای مشابه پروتیین عملکردی سوپرخانواده کوپین با نام ZmGLP در جوانه زنی بذر موثر است. اما در آزمایش های انجام گرفته قبلی، از شاخص های مناسبی برای ارزیابی قدرت بذر و نیز ارتباط آن با استقرار در مزرعه استفاده نشده بود و برای تکمیل تحقیقات قبلی، نیاز بود که کارایی نشانگر ZmGLP در پیش بینی سبز شدن بذر در مزرعه نیز بررسی شود.
مواد و روش هاآزمایش روی 14 نمونه لاین خالص تجاری ذرت انجام شد. در این آزمایش علاوه بر ارزیابی آزمایشگاهی جوانه زنی بذر، شاخص های مزرعه ای کیفیت فیزیولوژیک بذر شامل درصد ظهور گیاهچه در مزرعه، زمان تا 50 درصد ظهور گیاهچه، زمان تا 90 درصد ظهور گیاهچه، وزن خشک گیاهچه ظاهر شده، ارتفاع گیاهچه و ضریب تغییرات ارتفاع گیاهچه نیز ارزیابی شد. در واکنش زنجیره ای پلی مراز از دو جفت آغازگر (آغازگرهای CF/CR و IDF/IDR) برای شناسایی توالی DNA پروتیین کوپین استفاده گردید.
یافته هابذرها از نظر کیفیت فیزیولوژیک در آزمایشگاه و بنیه بذر در مزرعه متفاوت بوده اند. کمترین درصد جوانه زنی آزمایشگاه مربوط به لاین K1264/1 بود در حالیکه کمترین کیفیت فیزیولوژیک بذر در شاخص های مزرعه ای در لاین K1263/17 مشاهده شد. آزمون مولکولی، وجود آلل مطلوب در سایت InDel9 ژن مرتبط با بنیه را در نمونه های سه لاین B73، K1264/1 و K1264/5-1 تایید نمود، اما در تمام نمونه بذرهای لاین K1263/17 باند تکثیری سایت InDel9 مشاهده نگردید. با توجه به اینکه لاین K1264/1 که کمترین درصد جوانه زنی در آزمایشگاه را دارا بود در سایت مرتبط با بنیه دارای باند تکثیری بود بنابراین اکتفا به نتایج جوانه زنی آزمایشگاهی در بررسی رابطه این ژن با بنیه بذر قابل اطمینان نخواهد بود و ضرورت استفاده از آزمون های بنیه بذر که پیش بینی خوبی از سبز شدن با مزرعه دارند، وجود دارد.
نتیجه گیریبا توجه به نتایج مطالعه حاضر، برای ارزیابی بنیه بخصوص زمانی که به نژادگر اقدام به به نژادی لاین یا هیبرید جدیدی می نماید نشانگرهای مولکولی عملکردی براساس سایت InDel9 می تواند کارآمد باشد و به روند پیش بینی سبز شدن بذر در مزرعه و غربالگری لاین ها سرعت بخشد تا بنیه ژنتیکی جوانه زنی لاین ها به خصوص ژرم پلاسم های معتدله ذرت اطمینان حاصل شود. در نهایت لازم است آستانه بنیه پایین در بررسی کیفیت بذر در ارقام مختلف مشخص شود و ارتباط با وجود یا عدم وجود سایت InDel9 در تحقیقات بعدی لحاظ گردد.
جنبه های نوآوریاستفاده از نشانگر مولکولی برای تعیین بنیه بذر لاین های ذرت در مزرعه برای اولین بار امکان سنجی و بهینه سازی شد.
از نتایج ارزیابی کیفیت فیزیولوژیک بذر در مزرعه برای مطالعات رابطه نشانگرهای مولکولی با بنیه بذر برای اولین بار استفاده گردید.
سایت InDel9 و نشانگرهای مولکولی مرتبط با بنیه بذر در مزرعه معرفی شد.کلید واژگان: بنیه، سبز شدن، ذرت، عملکرد، لاین، کوپین، نشانگر مولکولیIntroductionProduction of high-quality seeds to stabilize crop yield is an important challenge for breeders. One of the most important answers to this challenge is to clarify the molecular mechanisms associated with seed vigor characteristics. Functional proteins of Cupin superfamily are among the molecules in signaling pathway. Previous research has shown that in maize, a storage protein similar to the functional Cupin superfamily protein called ZmGLP is effective in seed germination. However, in the previous experiments, suitable indicators were not used to assess seed vigor and its relationship with field establishment. So, it is needed to study the performance of ZmGLP in predicting field emergence to complete the previous research.
Materials and MethodsAn experiment was performed on 14 samples of commercial inbred maize lines. In this experiment, in addition to the laboratory evaluation of seed germination, field indices of physiological seed quality including the percentage of seedling emergence in the field, time to 50% seedling emergence, time to 90% seedling emergence, seedling dry weight, seedling height and coefficient of variation of seedling height was also assessed. In the polymerase chain reaction, two pairs of primers (CF / CR primers and IDF / IDR primers) were used to identify the DNA sequence of the Cupin.
ResultsThe results show that the seeds were different in terms of physiological quality. The lowest percentage of germination in laboratory was related to K1264/1, while the lowest physiological quality of seeds in field indices was observed in K1263/17. The molecular test confirmed the presence of the desired allele at the InDel9 site of vigor-related genes in the three samples of B73, K1264/1, and K1264/5-1, but no amplification band of the InDel9 site was observed in all K1263/17 seed samples. Due to the fact that line K1264/1, which had the lowest germination percentage in the laboratory, had an amplification band at this related site to vigor, it is not enough to rely on the results of the laboratory germination test to investigate the relationship between this gene and seed vigor. The field emergence test and seed vigor test that have a good prediction of field emergence must be used in these studies.
ConclusionsAccording to the results of this experiment, molecular tests with functional markers based on Indel9 can be used to accelerate the evaluation of vigor, especially when the breeder is breeding a new line or hybrid. It is a useful, rapid, and effective molecular method to predict seed emergence in the field and screen the lines to ensure the genetic strength of the germination of the lines, especially in the temperate germplasms of corn. Finally, it is necessary to determine the threshold of low vigor during seed quality investigation in different cultivars, and relationship between the presence or absence InDel9 site should be considered in future research.
Highlights:
1- The feasibility of using molecular markers to determine the seed vigor of corn lines in the field was studied and optimized for the first time.
2- The results of physiological quality assessment of seeds in the field for the studies related to the relationship between molecular markers and seed vigor were exploited for the first time.
3- The Indel9 site and molecular markers related to seed vigor in the field were introduced.Keywords: Emergence, Functional, Line, Maize, Marker, Vigor -
روش واکنش زنجیره ای پلیمراز- تفاوت طول قطعات حاصل از هضم (PCR-RFLP) برای اولین بار در ایران برای ارزیابی و مشخص نمودن روابط هاپلوتایپی و ساختار جمعیتی در 14 ژنوتیپ چای از سه کشور ایران، هند (آسام) و ژاپن بکار رفت. سه آغازگر عمومی کلروپلاست (HK، CS و B1B2) و چهار آنزیم برشی (HinfI، AluI، PstI و BglI) در این بررسی استفاده شدند و از ژل آگارز برای تفکیک باندها استفاده شد. آغازگر B1B2 به علت تولید چندین باند در این بررسی قابل بهره برداری نبود. همچنین آغازگر CS پس از برش، چندشکلی ایجاد نکرد و فقط برش قطعات حاصل از آغازگر HK و آنزیم HinfI حالت چند شکلی نشان داد. جهش های مشخص شده توسط ترکیب آغازگر- آنزیم برشی HK- HinfI جهش های حذف- اضافه در محدوده bp50-20 بودند که نمونه ها را در پنج هاپلوتایپ (H1، H2، H3، H4 و H5) گروه بندی نمودند. توزیع نمونه ها در گروه های هاپلوتایپی با توزیع جغرافیایی همخوانی نداشت و هیچ هاپلوتایپی خاص یک سری نمونه نبود. با توجه به نتایج می توان بیان کرد که روش PCR-RFLP روشی مناسب برای بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های چای در سطح اندامکی می باشد.کلید واژگان: Camellia، رابطه ژنتیکی، PCR، نشانگر مولکولیThe PCR-RFLP method was used for the first time in Iran to evaluate and determine haplotype relationships and population structure in 14 tea genotypes from three countries: Iran, India (Assam) and Japan. Three universal chloroplast primers (HK, CS and B1B2) and four restriction enzymes (HinfI, AluI, PstI and BglI) were used in this study and agarose gel was used to separate the bands. The B1B2 primer could not be used in this study due to the production of several bands. Also, the DT primer produced a monomorphic state after cutting, and only the fragments obtained from the HK primer and HinfI enzyme showed a polymorphic state. The mutations identified by the primer-cutting enzyme HK-HinfI were deletion-addition mutations in the range of 20-50 bp, which grouped the samples into five haplotypes (H1, H2, H3, H4 and H5). The distribution of samples in haplotype groups did not correspond to the geographical distribution, and there was no specific haplotype of a sample series. According to the results, it can be said that the PCR-RFLP method is a suitable method for investigating the genetic diversity of tea genotypes at the organ level.Keywords: Camellia, Genetic Relationship, PCR, Molecular Marker
-
هدف
هدف از این پژوهش بررسی میزان تنوع ژنتیکی در ارقام گندم با استفاده از نشانگر RAPD و بررسی کارایی این نشانگر در تفکیک و گروه بندی ارقام و نیز تشخیص ارقام بر اساس انگشت نگاری DNAمی باشد.
مواد و روش هادر این پژوهش 42 رقم گندم نان بوسیله 20 آغازگر RAPD مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر اساس مشاهدات به صورت حضور نوار (1) و عدم حضور (0) اسکور بندی شده و ماتریس تشابه تشکیل شد.
نتایجبراساس نتایج حاصل از آزمایش از 132 نوار تولید شده 88 نوار (67/66) درصد چند شکلی نشان دادند. سایز قطعات DNA چند شکل بین کمتر از 100 جفت باز تا 3000 جفت باز می باشد و همچنین محدوده ی تولید نوارهای چند شکل 2-7 قطعه با متوسط 4/4 قطعه چند شکل، برای هر آغازگر است. RAPD58 و RAPD28 هر کدام با تولید هفت نوار چند شکل، بیشترین میزان چند شکلی را نشان دادند، RAPD68 توانست ارقام امید و آزادی،OPB08 ارقام چناب، سپاهان و سالیاسونز و TIBMBB09 و 17 TIBMBD رقم اترک را از سایر ارقام تشخیص دهد. نتایج حاصل از تجزیه کلاستر به روشUPGMA میزان ضریب تشابه را بین 74/0 تا 94/0 محاسبه نمود و در خط برش 79/0درصد، ژنوتیپ های مورد مطالعه را در هفت گروه قرار داد. ارقام سیستان و گاسپارو دارای بیشترین شباهت بودند و ارقام اترک، ویریناک و آزادی در کلاسترهای مجزا جای گرفتند. همچنین تجزیه واریانس مولکولی AMOVA)) نشان داد که 1درصد از واریانس بین جمعیت و 99 درصد درون جمعیت می باشد.
نتیجه گیرینتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که تنوع قابل توجهی در بین ارقام گندم نان مشاهده نشد، که می تواند به دلیل تعداد کم آغازگر و نیز ارقام مورد بررسی باشد. پیشنهاد می شود که از نشانگرهای دیگری همانند SSR که توان بیشتری در بروز تنوع ژنتیکی گندم را دارد استفاده نمود.
کلید واژگان: انگشت نگاریDNA، تنوع ژنتیکی، گندم، چند شکلی، نشانگر مولکولیObjectiveWheat is the most important cereal crops; it is a stable diet for more than one third of the world population. DNA markers play the most important role in diversity due to the relative ease in their generation and elimination of the influence of environment. The objective of this research were study of genetic diversity of bread wheat cultivars using RAPD markers and efficiency of these markers in grouping and distinguishing wheat cultivars based DNA fingerprint.
Materials and methodsIn this study 42 wheat cultivar was evaluated with using 20 RAPD markers. The amplified fragment profiles were visually scored for presence (1) and absence (0) of bands and entered in a binary matrix.
ResultsThe results showed that, RAPD primers detected 132 fragments and 88 of them (66/67%) were polymorphic. The amplified DNA fragments varied in size from <100bp to 3000bp. The number of polymorphic fragments primer ranged from 2-7 with an average of 4/4. RAPD68 and RAPD28 each whit 7 polymorphic bands showed the highest amount of polymorphism. Primer RAPD68 were able to distinguish the cultivars omid and azadi, primer OPB08 cultivars Chenab. Sepahan, Salyasonez and primers TIBMBD17 and TIBMBB09 cultivar Atrac from other cultivars. Cluster analysis using Jaccard matrix and UPGMA method was performed, wheat genotype clustered in seven distinct groups, and the genetic similarity values ranged from 0.74 to 0.94. sistan and gasparo showed the most genetic similarity (94%). Atrac, Azadi and vrinac were clustered as outliers. Analysis of molecular variance (AMOVA) determined 1% inter group diversity and 99% intra group diversity for studied genotypes.
ConclusionsThe results of this research showed that there was not genetic variation among bread wheat cultivars, that can be due to the low number of primers and cultivars under investigation. Suggested to use other primers such as SSR, which shows more diversity.
Keywords: DNA fingerprinting, Diversity, Wheat, polymorphism, Molecular marker -
مقدمه و هدف
تنوع ژنتیکی گونه های وحشی مرتبط با خزانه ژنی اولیه جو برای بهره برداری در برنامه های اصلاحی بسیار حایز اهمیت است. جو زراعی (H. vulgar) و جد زراعی آن (H. spontaneum) سیستم مدل عالی و اقتصادی برای بررسی، اکتشاف و بهره برداری ژنتیکی می باشند. در تحقیق پیش رو تنوع ژنتیکی 114 توده بومی جو وحشی جمع آوری شده از غرب کشور، توسط نشانگر مولکولی EST-SSR مورد بررسی قرار گرفته است که هدف بررسی میزان تنوع ژنتیکی این ژنوتیپ های بومی و ارزیابی کارایی این نشانگر در تعیین میزان تنوع ژنتیکی موجود در ژنوتیپ ها می باشد.
مواد و روش هاابتدا به منظور استخراج DNA بذور در گلدان کشت گردید، استخراج DNA به روش CTAB تغییر یافته برای هر ژنوتیپ انجام شد. واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) در حجم 20 میکرولیتر انجام گرفت. محصول PCR جهت نمایان شده قطعات تکثیری در ژل آگارز 4 درصد با بافر واکنش TBE یک درصد و رنگ Safe View تزریق گردید. به منظور انجام تجزیه و تحلیل های آماری، داده های حاصل در قالب ماتریسی آماده شد و پارامترهای مرتبط با آغازگرها و جمعیت ها ارزیابی گردید.
یافته هاتعداد الل های تکثیر شده از 2 تا 4 الل برای نشانگرها متفاوت بود و آغازگرهای مورد بررسی در مجموع 40 الل در ژنوتیپ های مورد بررسی با میانگین 2/85 به ازای هر نشانگر تکثیر کردند. متوسط درصد چند شکلی برای آغازگرهای مورد مطالعه برابر با 96/42 درصد بود. محتوی اطلاعات چند شکلی (PIC) از 0/397 تا 0/189 متغیر بود. نتایج نشان داد که بیشترین سطح تنوع در جمعیت های استان لرستان و کمترین تنوع در جمعیت های استان کردستان وجود دارد. دندرو گرام حاصل از تجزیه خوشه ای ژنوتیپ ها را در 14 گروه قرار داد که بر اساس گروه بندی تنوع ژنتیکی تا حدودی با پراکنش جغرافیایی تطبیق داشت. همچنین نتایج تجزیه به مختصات اصلی تا حدودی با تجزیه خوش ه ای مطابقت داشت.
نتیجه گیرینتایج نشان داد تنوع خوبی در میان جمعیت های مورد بررسی وجود دارد. همچنین چند شکلی مناسبی نیز در بین آغازگرها مشاهده گردید. آغازگرهای GBM1221 با 3 الل، GBM1461 با 3 الل و SCSSR04163 با 4 الل که بهترین چند شکلی را داشتند، به عنوان آغازگرهای برتر به منظور استفاده در تحقیقات بعدی جو معرفی می گردند. وجود تنوع ژنتیکی بالا در جمعیت های طبیعی جو وحشی H. spontaneum نشان می دهد که ژرم پلاسم این گیاه را می توان در رویشگاه های طبیعی حفاظت نمود. همچنین این تنوع منبع ارزشمندی برای شناسایی نشانگرهای مولکولی آگاهی بخش برای صفات مختلف فنوتیپی است.
کلید واژگان: تنوع، جو وحشی، ساختار ژنتیکی، نشانگر مولکولیIntroduction and ObjectiveThe genetic diversity of wild species associated with the early barley gene pool is crucial for exploitation in breeding programs. Barley (H. vulgar) and its ancestor (H. spontaneum) are excellent and economical model systems for genetic research, exploration and exploitation. In the study of the genetic diversity of 114 native barley populations collected from the west of the country, the EST-SSR molecular marker has been used to aim at the degree of genetic diversity of these native genotypes and evaluate the efficiency of these native genotypes and evaluate Is. There is genetic diversity in genotypes.
Material and MethodsFirst, seeds were cultured in pots for DNA extraction. DNA extraction was performed by modified CTAB method for each genotype. Polymerase chain reaction (PCR) was performed in a volume of 20 μl. The PCR product was injected in 4% agarose gel with 1% TBE reaction buffer and Safe View dye to show the strips. In order to perform statistical analysis, the data were prepared in the form of a matrix and the parameters related to primers and populations were evaluated.
ResultsThe number of amplified alleles varied from 2 to 4 alleles for markers and the studied primers reproduced a total of 40 alleles in the studied genotypes with an average of 2.85 per marker. The average percentage of polymorphisms for the studied primers was 96.42%. The content of polymorphic information (PIC) ranged from 0.397 to 0.189. The results showed that there is the highest level of diversity in the populations of Lorestan province and the lowest level of diversity in the populations of Kurdistan province. The dendrogram obtained from the cluster analysis of genotypes was divided into 14 groups, which according to the grouping of genetic diversity were partially adapted to the geographical distribution. Also, the results of the analysis to the original coordinates were somewhat consistent with the cluster analysis.
ConclusionThe results showed that there was good diversity among the studied populations. Also, suitable polymorphisms were observed among the primers. The primers GBM1221 with 3 alleles, GBM1461 with 3 alleles and SCSSR04163 with 4 alleles, which had the best polymorphism, are introduced as superior primers for use in future atmospheric research. The presence of high genetic diversity in natural populations of H. spontaneum wild barley indicates that the germplasm of this plant can be preserved in natural habitats. This diversity is also a valuable resource for identifying molecular markers informative for different phenotypic traits.
Keywords: Diversity, Genetic structure, Molecular markers, Wild Barleyre -
مقدهه و هدف
در برنج استفاده از نرعقیمی پیش شرط بهره برداری تجاری از هتروزیس است. دو سازوکار نرعقیمی تثبیت شده در برنج عبارتند از: نرعقیمی ژنتیکی سیتوپلاسمی (CMS) که یک سازوکار سه لاینی است و نرعقیمی ژنتیکی حساس به محیط (EGMS). EGMS دارای دو نوع سازوکار است: PGMS و TGMS. لاین های TGMS وقتی طی مراحل شروع خوشه و گلدهی در دمای بالاتر از 25-30 درجه سانتی گراد باشند، عقیم می شوند. به منظور سرعت بخشیدن به توسعه لاین های TGMS در زمینه های ژنتیکی مختلف، انتخاب به کمک نشانگر (MAS) می تواند سرعت و دقت این انتقال را افزایش دهد. هدف از این پژوهش شناسایی محل کروموزومی ژن کنترل کننده صفت عقیمی TGMS و نشانگر SSR همبسته با این ژن در رقم نعمت TGMS می باشد.
مواد و روش هابرای انجام این پژوهش رقم نعمت TGMS با رقم فجر تلاقی داده شد تا جمعیت های F2 و BC1 برای انجام مطالعات ژنتیکی حاصل شوند. پس از استخراج DNA از 142 ژنوتیپ و انجام PCR، نتایج مشاهده شده در نسل F1، F2 و BCF1 به خوبی بیانگر این بود که صفت TGMS در نعمت TGMS توسط یک ژن مغلوب کنترل می گردد. برای تعیین نشانگر همبسته با ژن TGMS از 14 نشانگر SSR استفاده شد. فراوانی نوترکیبی بین نشانگرها و لوکوس TGMS با استفاده از حداکثر درست نمایی و با فرض اینکه همه افراد کاملا عقیم از نظر مکان TGMS هموزیگوت می باشند، تخمین زده شد. برای انجام آزمون پیوستگی یا استقلال مکان های ژنی بین نشانگرها و ژن TGMS از دو روش آزمون کای اسکویر (χ2) و مقیاس LOD بر اساس تجزیه تابع حداکثر درست نمایی انجام شد.
یافته هادر بین نشانگرها، آغازگرهای RM110 و RM29 همبستگی بالایی با ژن TGMS داشتند (به ترتیب 5/74 و 11/63 سانتی مورگان). نشانگرهای مختلفی توسط محققین برای ژن TGMS بر روی کروموزوم 2 گزارش شده است.
نتیجه گیریاستفاده از جهش در ایجاد عقیمی (TGMS) و تنوع در ژنوتیپ ارقام باعث شده تا نشانگرهای متفاوتی حتی برای یک ژن بخصوص گزارش شود. استفاده از نشانگری که همبستگی بالایی با این صفت داشته باشد (MAS) می تواند انتقال ژن TGMS را به ارقام دیگر تسهیل کند.
کلید واژگان: برنج، جمعیت های درحال تفکیک، نرعقیمی حساس به دما، نشانگر مولکولیIntroduction and ObjectiveIn rice, the use of male sterility is a prerequisite for the commercial exploitation of heterosis. Two well established male sterility systems in rice are cytoplasmic genetic male sterility (CMS), a three-line system, and environmentally sensitive genic male sterility (EGMS). EGMS has two types of mechanisms: PGMS and TGMS. TGMS lines are sterilized when they are at a temperature above 25-30°C during the cluster and flowering stages. In order to accelerate the development of TGMS lines in various genetic fields, marker-assisted selection (MAS) can increase the speed and accuracy of this transmission. The aim of this study was to identify the chromosomal location of the gene controlling the sterility trait TGMS and the SSR marker associated with this gene in Nemat TGMS cultivar.
Material and MethodsFor this study, Nemat TGMS cultivar was crossed with Fajr cultivar to obtain F2 and BC1 populations for genetic studies. After DNA extraction from 142 genotypes and PCR, the results observed in F1, F2 and BCF1 generations clearly indicated that the TGMS trait in TGMS is controlled by a recessive gene. For this study 14 SSR markers were used to determine the marker correlated with TGMS gene. The frequency of recombination between markers and TGMS locus was estimated using maximum likelihood, assuming that all individuals were completely sterile in terms of TGMS homozygous location. Linkage between marker loci and TGMS QTL was tested by chi square (χ2) test and LOD score.
ResultsAmong the markers, RM110 and RM29 primers had a high correlation with TGMS gene (5.74 and 11.63 cM, respectively). Various markers have been reported by researchers for the TGMS gene on chromosome 2.
ConclusionThe use of mutation in sterilization (TGMS) and variation in cultivar genotype has led to different markers being reported even for a particular gene. The use of markers that have a high correlation with this trait (MAS) can facilitate the transfer of TGMS gene to other cultivars.
Keywords: Molecular Marker, Rice, Segregating Populations, Temperature Sensitive Genic Male Sterility
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.