جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "marker" در نشریات گروه "کشاورزی"
-
روش یادگیری ماشین، رویکرد قدرتمندی برای مطالعات ژنومی است. هدف تحقیق حاضر، استفاده از روش یادگیری ماشین (جنگل تصادفی) برای پویش ژنومی پیشنهادی صفات تولیدمثلی شامل سن در زمان اولین زایش (AFC)، روزهای باز (DO)، فاصله گوساله زایی (CI) و نرخ آبستنی دختران (DPR) در گاوهای هلشتاین ایران بود. اطلاعات لازم از مرکز اصلاح نژاد و بهبود تولیدات دامی کشور اخذ شد. اطلاعات ژنوتیپی شامل نشانگرهای چند شکلی تک نوکلئوتیدی (SNP) مربوط به 2419 راس گاو هلشتاین نر بود. فایل داده مشتمل بر رکوردهای ثبت شده سال های 1360 تا 1398 شامل 2774183 راس دام بود. با توجه به تفاوت تراکم در اطلاعات ژنومی گاوهای نر، تعداد نشانگرهای آن ها نیز با یکدیگر متفاوت بود. برای یکسان سازی نشانگرها از نرم افزار FImpute برای جانهی ژنوتیپ استفاده شد. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی که نمونه ای از الگوریتم های با نظارت و از نوع رگرسیونی است، در مجموع، 21 نشانگر با میزان اهمیت بالا برای صفات مختلف تولید مثلی مشخص شد. سپس، با استفاده از روش هستی شناسی ژن، ژن های پیشنهادی مهمی برای این صفات شناسایی شدند. ژن های MPZL1 و CD247 شناسایی شده روی کروموزوم 3 در ارتباط با صفت AFC و ژن های RPS6KC1 و FAM170A در ارتباط با صفت DPR برای بهبود عملکرد تولید مثلی گاوهای شیری، مهم بوده و می توانند مورد استفاده قرار گیرند. نشانگرها و ژن های شناسایی شده در این تحقیق می توانند اطلاعات جدیدی را در مورد معماری ژنتیکی صفات تولید مثلی برای بهبود ژنومی آن ها ارائه دهد و در طراحی تراشه ها برای ارزیابی صفات تولید مثلی مورد استفاده قرار گیرد.کلید واژگان: الگوریتم جنگل تصادفی, ژنوتیپ, گاو شیری, نشانگر, یادگیری ماشینIntroductionThe genome-wide association study (GWAS) is a powerful approach to identify genomic regions associated with fertility traits that explain a significant portion of the genetic variance associated with these traits and identify the relevant causal mutations. Evaluating the correlation between each genotyped marker and trait is an essential strategy for GWAS studies that examine the effects of all markers by considering their possible interactions, environmental factors, and even mutual effects between markers. Recently, machine learning methods have been introduced to genomic topics, and the basis of these methods is different from the common methods of genomic evaluation. The machine learning method is used to estimate the genomic breeding values of the candidate animals by considering the training data (genotypic and phenotypic information of the reference population). One of the key advantages of this method is the ability to analyze large data. Machine learning is a branch of artificial intelligence whose goal is to achieve machines that can extract knowledge (learning) from the environment. A variety of machine learning methods (random forest, boosting, and deep learning) are used to model genetic variance and environmental factors, study gene networks, GWAS, study epistasis effects, and genomic evaluation. Random forest is one of the machine learning methods that has been successfully used in various fields of science. This research was conducted to identify markers and genes related to reproductive traits such as calving interval (CI), days open (DO), daughter pregnancy rate (DPR), and age at first calving (AFC) in Iranian Holstein dairy cattle. These traits have already been investigated with the ssGBLUP method and using a smaller sample size. However, in the present research, by using more genotyped animals, a random forest algorithm was used to identify markers and genes related to reproductive traits.Materials and methodsThe records used in this research were provided by the National Animal Breeding Center and Promotion of Animal Products of Iran and included AFC, DO, CI, and DPR related to the genotyped bulls' daughters. In this research, the pedigree information of 2774183 animals was used. The genotypic information of the markers related to 2419 Holstein bulls was used. Genomic data quality control was performed using factors such as the number of genotyped SNPs per animal (ACR), the number of genotyped animals per SNP (CR), Hardy-Weinberg equilibrium (HWE), and minor allele Frequency (MAF). When filtering genomic data, the markers whose MAF was less than 5% were removed, and then the samples whose genotyped frequency was less than 90% were identified and removed. Then, the markers whose genotyping rate was less than 95% in the samples were identified and removed. Finally, the SNPs that deviated from the HWE test (P<10-6) were excluded from the analysis as a measure of genotyping error. To control the quality of genomic data, PLINK 1.9 software was used. Then Ranfog software was used in the Linux environment to perform analysis through random forest algorithm.Results and discussionBy using the random forest algorithm, a total of 21 important SNPs were observed, then important fertility trait candidate genes were identified by the gene ontology method, and 62 genes were within 250 Kb of these SNPs. The most significant SNP was observed for AFC. The main SNP for AFC is in ARS-BFGL-NGS-22647 BTA3, for CI is in ARS-BFGL-NGS-114194 (BTA11), for DO is in BTA-74076 -no-rs (BTA5), and for DPR is in ARS-BFGL-NGS-32553 (BTA26). The researchers, who studied fertility traits in Nellore cattle using machine learning methods, identified MPZL1 and CD247 genes on chromosome number 3 and this gene was associated with age at first calving. Many pathways of cell biology affect the performance of reproductive traits. Research has reported the relationship between the CD247 gene and pathways of biology, including cell development and function. Research has shown that the IFFO2 gene plays an important role in the molecular structure of cells, as well as in the mechanism of blastocyst formation, embryos, and the length of gestation in cattle. In a study conducted on the mouse population on the structure of the flagellum and the sperm maturation process, the role of the ALDH4A1 gene in the sperm maturation process was reported. The association of the RPS6KC1 gene with pregnancy rate and antral follicle number in Nellore heifers has been reported. The KAT2B gene is a transcriptional activator that plays an essential role in regulating the correction of histone acetylation and plays an important role in improving carcass quality, muscle and fat development, and metabolism in native Chinese cattle. In addition, they play a key role in regulating biological processes and are related to cell growth, metabolism and immune system function.ConclusionsAccording to the objectives of this research, new information on markers and candidate genes related to reproductive traits in Iranian Holstein dairy cattle was reported. The markers and candidate genes identified in the present research can be used in genomic selection to improve the reproductive traits of Holstein dairy cattle.Keywords: Random Forest Algorithm, Genotype, Dairy Cow, Marker, Machine Learning
-
افزایش عملکرد دانه در واحد سطح و بهبود کیفیت نان تولیدی از مهم ترین اهداف برنامه های بهنژادی گندم در ایران هستند. آگاهی از نحوه کنترل ژنتیکی صفات و دسترسی به نشانگرهای مولکولی یا مورفولوژیکی پیوسته با آن ها نیز پیش نیاز هرگونه دستورزی های ژنتیکی محسوب می گردند. در این مطالعه از تعداد 100 نتاج نسل F1 دای آلل 10 × 10 کامل و دوطرفه استفاده شد تا ژنتیک عملکرد دانه و ارزش نانوایی آن ها با استفاده از نشانگرهای STS مرتبط با زیرواحدهای HMWG مورد تحلیل قرار گیرد. این پژوهش در سال های 1399 و 1400 در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انجام شد. در سال اول 10 رقم گندم شامل گنبد، مروارید، کلاته، احسان، سیروان، بهاران، چمران2، شوش، مهرگان و برات از نواحی جغرافیایی مختلف ایران در مزرعه کشت و با هم تلاقی داده شدند. در سال دوم والدین و تلاقی ها در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار کشت و مقادیر عملکرد دانه، تعداد سنبله در بوته، تعداد دانه در سنبله، وزن دانه، روز تا سبز شدن و ارتفاع بوته از روی آن ها اندازه گیری گردید. نتایج بیانگر وجود تفاوت ژنتیکی معنی دار بین والدین بود. تحلیل وراثت پذیری خصوصی نشان داد که تلاقی ارقام بهترین روش بهنژادی برای بهبود عملکرد دانه، تعداد سنبله در بوته و روز تا سبز شدن است. بر همین مبنا، برای بهبود تعداد دانه در سنبله، وزن دانه و ارتفاع بوته روش انتخاب، بازدهی بالاتری خواهد داشت. ارقام مروارید و گنبد به ترتیب بهترین ترکیب شونده های عمومی برای عملکرد دانه بودند؛ زیرا اثرات ترکیب پذیری عمومی مثبت و معنی داری داشتند. بالاترین ترکیب پذیری خصوصی در تلاقی های احسان × گنبد، مروارید × چمران 2 و شوش × سیروان مشاهده گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که نشانگرهای STS در شناسایی تفاوت ارزش نانوایی ارقام توانمند بودند. امتیاز کیفی ارقام بین 6 تا 10 برآورد شد و کلاته و برات به عنوان برترین ارقام شناسایی شدند. برتر شدن رقم برات از هر دو جنبه کمیت و کیفیت در عملکرد تایید مجددی بر کارآمدی بهنژادی این رقم و بیانگر ارزشمند بودن آن به عنوان والد حاوی ژن های مطلوب می باشد. در مجموع، نشانگرهای STS به کار گرفته شده در این مورد مطالعه، ابزار مفیدی برای بهبود زمینه ژنتیکی گندم و با استفاده از آنها در انتخاب به کمک نشانگر برای ارزش نانوایی هستند.
کلید واژگان: ترکیب پذیری, غالبیت, کیفیت, گلوتنین, نشانگرIncreasing grain yield and improving the quality of bread are among the most important goals of wheat breeding programs in Iran. Understanding the genetic control of traits and finding molecular or morphological markers associated with them are also prerequisites for any genetic engineering program. In this study, 100 progenies of a 10 × 10 diallel cross were used to analyse the genetics of grain yield and bakery values using STS markers associated with HMWG subunits. This research was carried out during 2018 and 2019 cropping season at Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources experimental fields. In the first year, 10 wheat cultivars, including Gonbad, Morvarid, Kalate, Ehsan, Sirvan, Baharan, Chamran2, Shush, Mehrgan and Brat collected from different geographical regions of Iran were planted and crossed in the field. In the second year, the parents and crosses were planted in the form of a randomized complete block design with three replications. The grain yield, number of spikes per plant, number of seeds per spike, seed weight, days to emergence and plant height were recorded. The results of this study indicated significant genetic differences between the parents. Narrow-sense heritability analysis revealed that the crossing of cultivars is the best breeding method to enhance seed yield, number of spikes per plant and days to emergence. Also, to improve the number of seeds per spike, seed weight and plant height, classical breeding methods may offer higher efficiency. Marvarid and Gonbad were ranked 1st and 2nd, respectively with respect to general combining abilities for grain yield, attributed to their positive and significant general combining ability effects. The highest specific combining ability was observed for Ehsan×Gonbad, Marvarid×Chamran 2 and Shush×Sirvan crosses. The results of molecular markers analysis showed that the STS markers were able to identify the difference in the baking value of cultivars. The quality score of the cultivars ranged 6 and 10 and to this end, Kalate and Brat were the top cultivars. Therefore, due to superiority in terms of both quantity and quality for yield, these cultivars can be used as parents with desirable genes for future breeding programs. Overall, the STS markers employed in this study proved to be valuable markers for enhancing the genetic background of bread wheat, particularly when employing marker-assisted selection for bakery value.
Keywords: Combining Ability, Dominance, Quality, Glutenin, Marker -
مقدمه و هدف
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.
مواد و روش هادر 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.
یافته هانتایج 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.
نتیجه گیریدر 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.
کلید واژگان: ارتباط نشانگر با صفت, مدل خطی عمومی, نشانگر, Triticum aestivum LIntroduction and ObjectiveWater deficit stress is a serious threat to food security worldwide. Association mapping is a suitable method to identify the location of quantitative traits based on linkage disequilibrium, which is highly effective in describing complex genetic traits. This study aimed to evaluate the population structure and the SNP markers association morphological traits of spring wheat genotypes under water deficit stress conditions.
Material and MethodsIn this research, genome-wide association mapping was done for 111 spring wheat genotypes. Phenotyping evaluation was done in the form of a simple lattice design with two replications in the agricultural year 2020-2021 under non stress and water deficit stress conditions in the experimental field of Gachsaran Rain-fed Agricultural Research Station in Iran. Genotyping of the samples was done using SNP markers (15 K SNP array) in Trait-Genetic company in Germany. Each genotype was evaluated using 15 thousand SNP markers. The obtained SNP data were filtered in terms of MAF indices (minor allele frequency) and missing data (Missing data >10%). From each of the 21 pairs of bread wheat homologous chromosomes, seven SNP markers with no missing data and with suitable distribution were selected (147 markers in total) to determine the structure of the studied population (Q matrix) using STRUCTURE 2.3 software and the number of groups (K) was identified. The studied traits were flag leaf area, number of nodes, first internode length, number of tiller per plant, number of fertile tillers per plant, number of infertile tiller per plant, and spike weight. Genome-wide association mapping using TASSEL 5.0 software and the general linear model (GLM) method with Q matrix and decomposition into principal components with more than 80% justification (PCA) with 52 components was used.
ResultsThe results of the analysis of variance showed that there was an acceptable genetic variation in terms of all studied traits and also the reaction of genotypes was different in facing water deficit stress.
In the water deficit stress condition, chromosome 2A had the maximum significant correlation with 39 and chromosome 5A had the minimum association marker with the trait with four. In the of water stress conditions, three bread wheat genomes (A, B, and D) accounted for 53, 36, and 11% of the frequency of marker-trait association, respectively. A and D genomes of bread wheat under water deficit stress conditions ratio to non-stress conditions assigned a more prominent role for the examined traits. In total in the non-stress and water deficit stress condition 180 and 111 marker trait association (MTA) were identified respectively. In the water deficit stress conditions, the number of correlations with markers for flag leaf area, first internode length, tiller of number per plant, and spike weight were 17, 24, 10 and 19, respectively. In the water deficit stress condition, the frequency of significant marker association more significant than in non-stress condition for traits of first internode and fertile tiller of number per plant. Three bread wheat genomes showed an unequal contribution for the studied traits in terms of the number of identified marker-trait associations (MTA). Also, genome A had a significant contribution to grain yield under water stress conditions with 74% of significant correlations between the marker and the spike weight trait.ConclusionFinally, the MTAs identified in the present study can be used in the development of wheat breeding programs under water deficit conditions especially gene pyramiding or marker-assisted selection.
Keywords: General linear model, Marker, Marker-trait association, Triticum aestivum L -
شنبلیله با نام علمی Trigonella foenum-graecum یکی از گیاهان دارویی و معطر می باشد که منبعی غنی از دو ماده ارزشمند دیوسژنین و تریگونلین است. تجزیه تنوع ژنتیکی با استفاده از روش های قابل اعتماد، اطلاعات مفیدی برای برنامه های به نژادی گیاهان و همچنین حفاظت از ذخایر ژنتیکی فراهم می کند. در این مطالعه، تنوع ژنتیکی 40 ژنوتیپ شنبلیله با استفاده از دو نشانگر هدفمند ژنی مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 17 آغازگر، شامل 7 آغازگر SCoT و 10 آغازگر CBDP به ترتیب 78 و 93 قطعه ژنومی را در اکسشن های مورد مطالعه تکثیر نمودند که از این تعداد، به ترتیب 65 و 78 باند چندشکلی نشان دادند. متوسط شاخص محتوای اطلاعات چندشکل (PIC) برای آغازگرهای SCoT و CBDP به ترتیب 37/0 و 29/0 به دست آمد که نشان دهنده برتری نسبی نشانگر SCoT نسبت به CBDP از لحاظ قدرت تفکیک بود. دندروگرام حاصل از تجزیه کلاستر با الگوریتم UPGMA و بر مبنای ضریب فاصله Dice، 40 نمونه مورد مطالعه را در چهار گروه اصلی دسته بندی نمود که این نتایج با نتایج تجزیه به مختصات اصلی همخوانی داشت. نتایج تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) بیانگر سهم بیشتر واریانس درون گروه ها در مقایسه با واریانس بین گروه ها بود. در بین پنج گروه جمعیتی مورد مطالعه، بیشترین مقدار شاخص های تنوع جمعیت نظیر تعداد الل موثر (54/1) شاخص شانون (46/0) و تنوع ژنی نی (31/0) مربوط به جمعیت IV بود که این نتایج بیانگر وجود تنوع بیشتر در این جمعیت در مقایسه با سایرین می باشد. این نتایج سطح بالایی از تنوع ژنتیکی را در میان مواد ژنتیکی مورد مطالعه نشان داد که می توان از پتانسیل آن در برنامه های به نژادی استفاده نمود. علاوه بر این، یافته های این پژوهش مشخص نمود که SCoT و CBDP به عنوان نشانگرهای هدفمند ژنی، نشانگرهایی مناسب و قابل اعتماد جهت انگشت نگاری DNA و بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیت های گیاهی می باشند.
کلید واژگان: گیاه دارویی, جمعیت, تنوع, نشانگرJournal of Genetics, Volume:18 Issue: 3, 2023, PP 313 -323Fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) as an important aromatic and medicinal plant is a rich source of the Diosgenin and Trigonelline. Genetic diversity analysis using reliable methods provides useful information for the crop breeding programs and conservation of genetic resource. In the present study, 40 Fenugreek genotypes were evaluated for genotypic diversity using two gene-targeted markers. Seven SCoT and ten CBDP primers amplified 78 and 93 fragments in which 65 and 78 were polymorphic, respectively. The average of polymorphism information content (PIC) for SCoT and CBDP Primers were 0.37 and 0.29 respectively, that showed a higher resolving power of SCoTs than CBDPs. The dendrogram generated using the UPGMA algorithm based on Dice distance coefficient, classified all 40 investigated samples into four main groups. Furthermore, these results were confirmed by principal coordinate analysis (PCoA). Analysis of molecular variance (AMOVA) showed a higher distribution of genetic diversity within populations (66%), than between them (34%). Among all five investigated populations, the highest values of diversity indexes such as number of effective alleles (1.54), Shannon’s index (0.46) and Nei’s gene diversity (0.31) were estimated for population IV indicating the higher variation within this population than others. These results showed a high amounts of genetic variation among tested genotypes, which can be used in breeding programs. Moreover, the results revealed that these two gene-targeted markers are suitable and reliable techniques for DNA fingerprinting and genetic diversity investigations.
Keywords: medicinal plant, population, diversity, marker -
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 -
درختچه های زرشک وحشی که به طور معمول، به نام «زرشک سیاه» شناخته می شوند، به طور طبیعی در ارتفاعات شمال و شمال شرق ایران پراکنش دارند. این توده ها، علاوه بر یک بانک ژن غنی، از نظر اهداف غذایی و دارویی بسیار مورد توجه می باشند. پژوهش حاضر به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 15 ژنوتیپ مختلف زرشک (14 ژنوتیپ وحشی و یک ژنوتیپ زراعی) از طریق نشانگرهای مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی انجام شد. صفات مورفولوژیکی برگ، خار و میوه اندازه گیری شد. خواص بیوشیمیایی ژنوتیپ های مورد مطالعه نیز در مرحله رسیدن میوه اندازه گیری شد. علاوه بر این، ژنوتیپ ها با نشانگرهای ریزماهواره تجزیه و تحلیل شدند تا تنوع ژنتیکی آن ها در سطح مولکولی نیز مشخص شود. توده های مورد مطالعه از نظر صفات مورفولوژیکی متنوع بودند و در پنج گروه مجزا طبقه بندی شدند. علاوه بر این، برخی از ویژگی های مورفولوژیکی کمیاب و قابل توجه در شکل میوه و خوشه های میوه در تعدادی از ژنوتیپ ها یافت شد که قبلا گزارش نشده بود. اگرچه تفاوت های زیادی در مورد ترکیبات بیوشیمیایی میوه به دست آمد، ولی این تفاوت ها روند مشخصی نداشتند. این توده ها، بر اساس نشانگرهای ریزماهواره در هشت گروه قرار گرفتند که در آن ها ژنوتیپ های نزدیک به هم شباهت های جغرافیایی نسبتا بیشتری داشتند. دسترسی به تنوع ژنتیکی این ژنوتیپ ها را می توان به عنوان ستون فقرات برنامه های اصلاحی آتی آن ها در نظر گرفت و داده های گزارش شده در این پژوهش حاکی از آن است که شمال شرق ایران می تواند یک منبع غنی برای تنوع ژرم پلاسم زرشک در نظر گرفته شود.کلید واژگان: به نژادی, تنوع, ریزماهواره, زرشک, نشانگرThe wild barberry shrubs, commonly known as black barberry, are naturally widespread in the north and northeast elevations of Iran. Besides a rich gene bank, these are highly considered concerning food and medicinal purposes. The present research work was undertaken to evaluate the genetic diversity among 15 different barberry genotypes (14 wild and one cultivated genotypes) through morphological, biochemical, and molecular markers. The morphological traits of leaf, thorn, and berry were measured. The biochemical properties of the studied genotypes were also measured at the fruit ripening stage. Furthermore, the genotypes were subjected to simple sequence repeat analysis to ascertain their genetic diversity at the molecular level. The studied accessions were diverse in the case of morphological traits and they were classified into five distinct groups. Moreover, some rare and remarkable morphological characteristics were found in the fruit shape and fruit clusters of some genotypes not reported earlier. Though wide differences were obtained concerning fruit biochemical compounds, the differences didn’t have a clear trend. The accessions were characterized based on microsatellite analysis into eight groups in which the closely related genotypes had relatively higher geographical similarities. Access to the genetic diversity of these genotypes may be considered as the backbone of their future breeding programs and the reported data supported that the northeast of Iran may be assumed as a rich source for the diversity of Berberis germplasm.Keywords: Berberis, Breeding, diversity, Marker, Microsatellites
-
انگور یکی از محصول های مهم باغی در دنیا و ایران به شمار می رود و از تنوع ژنتیکی بالایی برخوردار است. تعیین سطح تنوع ژنتیکی اولین قدم در اجرای برنامه های به نژادی است. اطلاع از تنوع ژنتیکی علاوه بر ارایه اطلاعاتی در زمینه روابط تکاملی و فیلوژنتیکی، نقشه ژنتیکی، سازگاری های اکولوژیکی و محیطی و در نهایت انتخاب والدین مطلوب در برنامه های اصلاحی، موجب کاهش مدت زمان و هزینه پروژه های اصلاحی خواهد شد. این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 69 رقم و ژنوتیپ های امید بخش انگور روسی به همراه سه رقم انگور تجاری ایرانی با استفاده از 15 نشانگر بین ریزماهواره ای (ISSR) انجام گرفت. فراورده های حاصل از PCR بر روی ژل آگارز 3/1 درصد، الکتروفورز شدند. پس از اختصاص یک و صفر به وجود یا عدم وجود نوار در هر آغازگر برای هر ژنوتیپ، تجزیه خوشه ای به روش UPGMA بر مبنای ضریب تشابه جاکارد انجام گرفت. بیشترین درصد چندشکلی (100 درصد) مربوط به آغازگرهای UBC-823، UBC-825، UBC-841، UBC-846، UBC-855 و UBC-873 و کمترین آن نیز (7/66 درصد) مربوط به آغازگر UBC-817 بود. بیشترین و کمترین میران شاخص محتوای چند شکلی به ترتیب در آغازگرهای UBC-825 (487/0) و UBC-856 (216/0) مشاهده شد. بیشترین و کمترین میران شاخص نشانگر به ترتیب 718/2 و 904/0 به ترتیب مربوط به آغازگرهای UBC-889 و UBC-817 بود. از نظر شاخص EMR (Effective Multiplex Ratio) نیز بیشترین و کمترین مقدار به ترتیب 7 و 33/1 مربوط به آغازگرهایUBC-841 و UBC-817 بود. بیشترین و کمترین مقدار قدرت تفکیک به ترتیب 11/8 و 2 در آغازگرهای UBC-877 و UBC-841 دیده شد. دو آغازگر UBC-815 و UBC-834 نوارهای واضح و قابل امتیازی نداشتند. از 13 آغازگر نشانگر مولکولی ISSR، به طورکلی 73 نوار به دست آمد که 64 نوار چند شکل بودند و درصد چندشکلی کل 1/88% برآورد شد. بیشترین و کمترین تعداد نوارها به ترتیب هشت و دو نوار مربوط به آغازگرهای UBC-826 و UBC-817 بود. تجزیه خوشه ای به روش UPGMA بر مبنای ضریب تشابه جاکارد منجر به طبقه بندی 72 رقم انگور با مقدار تشابه بین 89/0-12/0 در 7 گروه متفاوت شد. در مطالعه حاضر تنوع بالایی در میان ارقام انگور مورد مطالعه مشاهده شد. این امر ممکن است نشان دهنده متفاوت بودن منشاء جغرافیای ارقام و ژنوتیپ های مورد بررسی باشد.
کلید واژگان: انگور, تابع تشخیص خطی, تنوع ژنتیکی, چندشکلی ژنتیکی, قرابت ژنتیکی, نشانگرGrape is one of the most important horticultural products in the world and in Iran and has a high genetic diversity. Determining the level of genetic diversity is the first step in plant breeding programs. Knowledge of genetic diversity, in addition to providing information on evolutionary and phylogenetic relationships, genetic mapping, ecological and environmental adaptations, and ultimately selecting the right parents for breeding programs, will reduce the time and cost of breeding projects. This study was performed to investigate the genetic diversity of 69 cultivars and promising genotypes of Russian grapevines with three Iranian commercial grapevine cultivars using 15 microsatellite markers (ISSR). Polymerase chain reaction (PCR) samples were electrophoresed in 1.3% agarose gel. Cluster analysis with the UPGMA method was used based on the Jaccard coefficient after assigning one and zero to the presence or absence of a band in each primer for each genotype. The highest percentage of polymorphisms (100%) was related to UBC-823, UBC-825, UBC-841, UBC-846, UBC-855, and UBC-873 primers, and the lowest (66.7%) was related to UBC-817 primer. The highest and lowest levels of the polymorphic content index were observed in UBC-825 (0.487) and UBC-856 (0.216) primers, respectively. The highest and lowest levels of marker index were 2.718 and 0.904 related to UBC-889 and UBC-817 primers, respectively. The highest and lowest values of the effective multiplex ratio index were 7 and 1.33 for UBC-841 and UBC-817 primers, respectively. The highest and lowest resolving power were 8.11 and 2 for UBC-877 and UBC-841 primers, respectively. The UBC-815 and UBC-834 primers had no clear and concise bands. Overall, 73 bands were obtained from the 13 primers of the ISSR DNA marker which 64 bands were polymorphic and the total polymorphism was 88.1%. The highest and lowest numbers of bands were eight and two bands for UBC-826 and UBC-817 primers, respectively. The cluster analysis was performed by the UPGMA method based on Jaccard's coefficient of similarity, which led to the classification of 72 grape varieties with a similarity value of 0.12 to 0.89 in seven different groups. In the present study, high diversity was observed among the studied grapevine cultivars. This indicates the different geographical origins of the cultivars and genotypes under study.
Keywords: Vine, Genetic polymorphism, Genetic relation, Marker, Genetic diversity, Grapes, Linear discriminant -
نخل خرما (Phoenix dactylifera L.) گیاهی تک لپه، دیپلویید و چندساله با عمر طولانی است که از اهمیت اقتصادی بالایی در ایران برخوردار است. جنین زایی غیرجنسی یکی از روش های موفق برای تکثیر انبوه در ارقام تجاری نخل خرما و ابزاری امیدوارکننده جهت تکثیر توده ای رقم های برتر در سطح وسیع محسوب می شود. روش کشت بافت در خرما، از جمله جنین زایی غیرجنسی می تواند منجر به تغییرات سوماکلونال که ناشی از تنوع ژنتیکی و اپی ژنتیکی است، شود. عدم ثبات ژنتیکی در گیاهان مشتق شده از کشت بافت منجر به عدم تمایل باغبان های خرما به استفاده از این نوع گیاهان کشت بافتی می شود. در این تحقیق، پایداری ژنتیکی 180 گیاه کشت بافتی حاصل از جنین زایی غیرجنسی در رقم خرما Medjool به همراه گیاه مادری Medjool با استفاده از 24 جفت آغازگر SSR بررسی شد. از شش رقم خرمای شاهد کبکاب، پیارم، استعمران، دیری، زاهدی و برحی جهت غربال آغازگرهای SSR چندشکل استفاده گردید. در بررسی نتایج هیچ یک از آغازگرها نتوانستند تفاوتی بین نهال های حاصل از کشت بافت و گیاه مادری نشان دهند. نتایج این مطالعه نشان داد که گیاهان خرما تکثیر شده با روش کشت بافت از نظر ژنتیکی مشابه گیاه مادری مجول بودند. بنابراین، جنین زایی غیرجنسی به عنوان روش سریع و ارزان برای تکثیر نخل خرما رقم Medjool برای تولید نهال توصیه می شود.کلید واژگان: تنوع ژنتیکی, پایداری, خرما, نشانگر, تنوع سوماکلونال
-
چندقلوزایی یکی از مهمترین صفات اقتصادی در گوسفند با تنوع داخل و بین نژادی است. این مطالعه به منظور شناسایی مکان های ژنومی موثر بر چندقلوزایی در گوسفند با رویکرد مگاآنالیز مطالعه ارتباط ژنومی و با استفاده از داده های ژنوتیپی و فنوتیپی شش نژاد گوسفند از پایگاه داده انجام شد. کنترل کیفیت با استفاده از نرم افزار Plink و ایمپیوتیشن با روش LD-kNNi انجام شد. مگاآنالیز با استفاده از مدل خطی مختلط در نرم افزار TASSEL با در نظر گرفتن خویشاوندی و ساختار جمعیت انجام شد. پس از پایان کنترل کیفیت، تعداد 305 حیوان و 351615 نشانگر SNP با متوسط MAF برابر با 33/0 برای ادامه تجزیه مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج مگاآنالیز، یک SNP را روی کروموزوم 21 در سطح ژنوم و 10 SNP در سطح کروموزومی روی کروموزوم های 1، 2، 3، 14، 17 و 22 شناسایی کرد که به طور معنی داری با چندقلوزایی در گوسفند در ارتباط بودند. ژن های OPCML، GULP1، RBP4، MMP2 و LPCAT2 شناسایی شده در این تحقیق، نقش موثری در باروری و موفقیت آبستنی دارند. نتایج این تحقیق می تواند در درک ساز و کار ژنتیکی کنترل کننده چندقلوزایی در گوسفند مورد استفاده قرار گیرد.کلید واژگان: چندقلوزایی, گوسفند, مطالعه ارتباط ژنومی, مگاآنالیز, نشانگرIntroductionReproduction is one of the most important economic traits in sheep with within and between-breeds variation. Reproductive traits normally show low to medium heritability and therefore response to conventional selection methods is not satisfactory for these traits. Considering the genetic information of the genetic variants underlying reproduction variability could efficiently increase the selection efficacy. Genome-wide association studies (GWAS) have been used to identify associations between genotypes and phenotypes as well as candidate genes for economically important traits. Statistical power in GWAS is mostly affected by sample size. The low sample size is hence a main obstacle in GWAS. Combining multiple data sets of different studies for joint (mega) GWAS provides an opportunity to increase the sample size required for GWAS. This study was performed to identify genomic regions affecting litter size in sheep using the mega-analysis of GWAS.Materials and methodsMulti-population joint GWAS was performed using genotypic and phenotypic data of six sheep breeds retrieved from the database. Quality control was performed using the Plink software. The markers or individuals were removed from the further study based on the following criteria: (1) unknown chromosomal or physical location, call rate <0.95, missing genotype frequency >0.05, minor allele frequency (MAF) < 0.05, and a P-value for Hardy–Weinberg equilibrium test less than 10-6. Before analysis, imputation of missing genotypes for combined data set was implemented by LD-kNNi method. Mega-analysis was performed using a mixed linear model in TASSEL software considering kinship and population structure (top five components of principal component analysis (PCA)) as confounding effects. The quantile–quantile (Q–Q) plot was visualized by plotting the distribution of obtained vs. expected log10 (P-value). The association results along the genome and the significant SNPs were visualized in the Manhattan plot. To account for multiple test problem and identify the genome-wide and chromosome-wide significance level, Bonferroni test was used based on the number of independent SNPs obtained from pairwise linkage disequilibrium analysis. After GWAS analysis, the 300 bp sequence upstream and downstream of the significant SNP was explored to identify the adjacent candidate genes using Ovis aries_v4.0 (UCSC).Results and discussionIn the present study, we implemented a mega GWAS using six different sheep breed data to identify the genetic mechanisms responsible for litter size in sheep. After quality control, 305 animals and 351,615 SNP markers with a mean MAF of 0.33 were kept for further analysis. The results of the mega-analysis identified one marker on chromosome 21 at the genome-wide level and 10 markers at the chromosome-wide level on chromosomes 1, 2, 3, 14, 17, and 22. The quantile–quantile plot that features the total distribution of the observed P-values (−log10 P-values) of quality passed SNPs vs. the expected values, showed the effective control for confounding effects. Many of the significant SNPs identified in this study were located in or very adjacent to known genes (OPCML, GULP1, RBP4, MMP2, and LPCAT2) that have been already reported for their contribution to fertility and pregnancy success. It has been reported that OPCML is more consistently expressed in cells lining the uterus, oviduct, and rete ovarii. OPCML has been reported as a tumor suppressor protein that is frequently inactivated in epithelial ovarian cancer. It has been reported that the RBP4 gene is expressed during the period of fast elongation of the pig blastocyst which is a crucial period for the survival of the embryos. Also, it has been suggested that RBP4 has the main contribution in uterine and conceptus physiology during the establishment of pregnancy and therefore can be considered as a candidate gene for litter size. MMP2 has an essential function during ovulation and pregnancy through extracellular matrix (ECM) components degradation and therefore enabling cell migration and angiogenesis.ConclusionsComparison of the results of this study with previous reports showed that the mega-analysis of GWAS, compared to the meta-analysis already reported for GWAS results, had comparable power in identifying genomic regions influencing litter size in sheep but identified fewer genomic regions than individual GWAS for each breed. No previously reported major genes controlling litter size in sheep were identified using our mega GWAS. The results of our research are suggested for further investigations in identifying causal genetic variants or genomic regions underlying the litter size variation in sheep and can be used to understand the genetic mechanism controlling this trait.Keywords: Prolificacy, Sheep, Genome-wide association study, Mega-analysis, Marker
-
زنبق مردابی (Iris pseudacorus)) گیاهی بومی با خواص زینتی و دارویی در علم باغبانی است. در مطالعه حاضر 16 اکوتیپ از گونه زنبق مردابی جمع آوری و بر اساس موقعیت جغرافیایی در سه جمعیت طبقهبندی شد. تنوع ژنتیکی زنبق مردابی با استفاده از 16 نشانگر ISSR مورد سنجش قرار گرفت. رنگیزه های فتوسنتزی شامل کلروفیل a، کلوفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوییدها نیز با روش اسپکتروفتومتری اندازهگیری شدند. آغازگرها 874 نوار قابل امتیازدهی در اندازه های 100-1200 جفت باز تولید کردند. درصد چندشکلی تمامی آغازگرها 100 درصد بود. نشانگر ISSR_55 دارای بیشترین باند (در مجموع 234 باند)، بیشترین شاخص نشانگر و بیشترین دارای بیشترین باند (در مجموع 234 باند)، بیشترین شاخص نشانگر و بیشترینمقدار محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) بود. نشانگر ISSR-13 با مجموع اطلاعات چندشکلی (PIC) 0/84 در جایگاه دوم قرار دارد. همچنین داده های به دست آمده از نوارهای امتیازدهی با تجزیه مختصات اصلی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد که مولفه های اول، دوم و سوم به ترتیب شامل 29/88 درصد، 21/24 درصد و 16/52 درصد اطلاعات بودند. نتایج نشان داد که تنوع ژنتیکی درون جمعیت ها (97 درصد) از تنوع بین جمعیت (3درصد) معنی دارتر است. نتایج اسپکتروفتومتری نشان داد که بیشترین رنگیزه های فتوسنتزی در محل Q (جویبار) با بیشترین نور خورشید به دست آمده است. نشانگرهای ISSR روابط ژنتیکی نمونه های زنبق مردابی را برای سازگاریهای مختلف زراعی- اکولوژیکی به خوبی نشان داد. بنابراین نشانگرهای ISSR یک ابزار مولکولی عالی برای تحقیق در مورد تنوع ژنتیکی زنبق مردابی می باشد.
کلید واژگان: کلروفیل, گل, ISSR, مکان جغرافیایی, نشانگرYellow flag (Iris pseudacorus) is a native plant with ornamental and medicinal properties in horticulture science. 16 ecotypes of I. pseudacorus species were collected and classified into three populations based on geographical location in the current study. The genetic diversity of I. pseudacorus was assayed using 16 ISSR markers. Photosynthetic pigments, including chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, and carotenoids, were measured by the spectrophotometry method. The primers generated 874 scalable bars ranging in size from 100-1200 bp. The polymorphism percentage of all primers was 100%. The primers ISSR_55 produced the most bands (234 bands in total), the highest marker index, and the highest amount of polymorphic information content (PIC). Primer ISSR-13 is in second place with a total PIC of 0.84. Also, the data obtained from the scoring tapes were analyzed by parsing the original coordinates. The analysis results showed that the first, second, and third components contained 29.88%, 21.24%, and 16.52% of the information, respectively. The results showed that genetic diversity within populations (97%) is more significant than diversity among populations (3%). The spectrophotometry results showed photosynthetic pigments obtained in the Q (Jouybar) location with the highest sunlight. Our results indicated that ISSR markers revealed the genetic relationships of Yellow flag samples for different agro-ecological adaptations. ISSR is a superb molecular tool to research the genetic variability of I. pseudacorus.
Keywords: Chlorophyll, Flower, ISSR, Location, Marker -
زیره سیاه ایرانی از مهمترین گیاهان بومی ایران است. دانه این گیاه در رژیم غدایی روزمره ایرانی ها مصرف می شود و همچنین دارای خواص دارویی و ترکیبات معطر است. متاسفانه اطلاعات کمی در مورد ژنوم و نشانگرهای مولکولی این گیاه وجود دارد. در این پژوهش، ترنسکریپتوم زیره سیاه ایرانی در مرحله دانه بندی توالی یابی شد و بعد از استخراج ریزماهواره های (SSR Markers) مرتبط با این مرحله رشدی به تفسیر آن ها پرداخته شد. گل آذین و ساقه این گیاه بعد از استخراج RNA، توالی یابی شدند. توالی یابی با عمق 6 گیگ و طول قطعات 150 جفت باز و بصورت جفت-انتها انجام شد. داده های حاصل از توالی یابی توسط نرم افزارهای مختلف آنالیز شدند. بازچینش رونوشت زیره سیاه ایرانی توسط نرم افزار Trinity انجام شد. استخراج نشانگرهای ریزماهواره توسط نرم افزار MISA انجام شد. در نهایت تفسیر عملکردی توالی های دربرگیرنده ریزماهواره توسط پایگاه داده WEGO انجام شد. میزان GC نمونه های مختلف 47 تا 50 درصد بود. تعداد 8389 نشانگر ریزماهواره از 45146 ژن منفرد حاصل شد. حداقل 11 درصد ژن های منفرد حاوی ریزماهواره بودند. نوکلیوتیدهای A/T و AG/CT بیشترین درصد نشانگرهای ریزماهواره را در برداشتند. در میان تکرارهای سه نوکلیوتیدی، ATC/ATG و AAG/CTT بیشترین فراوانی ریزماهواره ها را به خود اختصاص داد. نتایج تفسیر عملکردی نشان داد که ژن های منفرد حاوی نشانگرهای ریزماهواره طیف وسیعی از فعالیت های بیولوژیکی گیاه زیره سیاه ایرانی را پوشش می دهند و ژن های درگیر در تکامل و رشد دانه، حد بالایی از بیان را دارند. این تحقیق برای اولین بار به بررسی نشانگرهای ریزماهواره گیاه زیره سیاه ایرانی پرداخته است. نتایج این تحقیق می تواند در پیداکردن نشانگرهای مختلف برای برنامه های اصلاحی و توسعه ارقام با اهداف مختلف مفید باشد.کلید واژگان: نسل جدید توالی یابی, نشانگر, بازچینش, تفسیر عملکردیIranian Journal of Rangelands Forests Plant Breeding and Genetic Research, Volume:30 Issue: 1, 2022, PP 1 -15Persian black cumin is one of the most important endemic plants to Iran. Its seed is used in the daily diet of Iranians and also has medicinal properties and aromatic compounds. Unfortunately, there is little information about its genome and molecular markers. In this study, the transcriptome of Iranian black cumin was sequenced in the granulation stage and after extracting the microsatellites (SSR markers) related to this growth stage, their interpretation was done. After RNA extraction, the inflorescences and stems were sequenced. Sequencing depth and length were 6 GB and 150 bp pair-end, respectively. Sequencing data were analyzed using different softwares. De-novo assembly of Persian black cumin was performed by Trinity software. Microsatellite markers were extracted using MISA software. Finally, the functional interpretation of the microsatellite-containing sequences was performed by the WEGO database. The GC content of different samples was 47 to 50%. 8389 microsatellite markers were obtained from 45146 unigenes. At least 11% of unigenes contained microsatellites. A/T and AG/CT nucleotides had the highest percentage of microsatellite markers. Among the three nucleotide repeats, ATC/ATG and AAG/CTT had the highest frequency of microsatellites. The results of functional interpretation showed that unigenes containing microsatellite markers cover a wide range of biological activities of Persian black cumin and the genes involved in seed development and growth have a high level of expression. This study is the first report of microsatellite markers of Persian black cumin. The results of the present study can be useful in finding different markers for breeding programs and developing cultivars with different goals.Keywords: Next Generation Sequencing, marker, denovo Assembly, Functional Annotation
-
Insects, especially Drosophila are used for genetic, immune system, and histochemical studies. Insect genome studies have resolved epigenomic, metabolomics, physionomics, transcriptomics, evolution and many other biological problems. Differences in gene and alleles within the population of one insect species can produce variations in characters or different genotypes. Genomic studies can be used for solving some of the insect pest population variation problems. This article intends to describe general applications of insect genomic studies with an example of its application to solve insect pest management (IPM ) problems.
Keywords: Genomic, IPM, Marker, Stress, Insect -
Huanglongbing (HLB) is one of the most destructive diseases of citrus worldwide. The disease keeps spreading in several citrus-growing areas of southern Iran. The potential of (GTG)5-rep marker in revealing the genetic diversity of geographic isolates of Candidatus Liberibacter asiaticus was evaluated in the present study. Twenty-one HLB-infected samples collected from the Hormozgan and Sistan and Baluchestan provinces were used in the trial. PCR with the (GTG)5 primer produced 16 scorable bands, of which nearly 100% were polymorphic among or within the populations. The most observed variation resided within (80.56, P < 0.10) and a substantially less (19.44, P < 0.10) between the populations. The isolates were distributed in two main (A and B) clusters, each consisting of several subgroups. Group A included Sistan and Baluchestan and Hormozgan isolates and the group B embraced Hormozgan isolates. Based on pairwise genetic differences, the Haji Abad and Hashtbandi populations exhibited the highest between-population variation, and the Siahoo, Hashtbandi, Nikshahr, Haji Abad, and Sarbaz showed the greatest within-population variation. The first three coordinates of the principal coordinate analysis explained more than 72.39% of the variation among or within the populations. The first two coordinates explained 58.20% of band variation in plotting, and the first and third coordinates explained 55.54% of band variation. These results may be inferred that the Hormozgan populations might have diverged from the Sistan populations, or both might have originated separately from an initial or parental population possessing a high genetic diversity.
Keywords: Huanglongbing, CLas, (GTG)5, marker, diversity -
مقدمه
هدف اصلی تحلیل ارتباط در گستره ژنوم (GWAS)، شناسایی ژن های مرتبط با یک صفت خاص است. در این روش نقشه یابی، محققین توالی DNA کل ژنومی افراد جامعه را با هدف یافتن تفاوت های تک نوکلیوتیدی بین آن ها مورد مقایسه قرار می دهند. شناسایی و مکان یابی ژن های موثر در واکنش به کم آبی، علاوه بر شناخت مکانیسم های مولکولی و فیزیولوژیک، می تواند درک بهتری از ساختار ژنتیکی جمعیت و کنترل ژنتیکی تنش و نحوه اصلاح آن را در جمعیت مورد مطالعه در اختیار به نژادگر قرار دهد. در این آزمایش نیز نقشه یابی ژن های کنترل کننده صفات مهم زراعی گندم نان تحت دو شرایط بدون تنش و تنش کم آبی با استفاده از روش تحلیل ارتباطی گستره ژنوم انجام شد. هدف از آزمایش، تحلیل QTLهای مرتبط با واکنش به کم آبی و شناسایی نشانگرهای مرتبط با برخی صفات مهم و موثر در گندم نان بود.
مواد و روش هامواد گیاهی این آزمایش، 121 ژنوتیپ گندم نان بهاره شامل 111 لاین حاصل از تودههای محلی گندم نان بهاره با منشا 28 کشور از پنج قاره مختلف و 10 ژنوتیپ گندم نان بهاره از کشورهای ایران و پاکستان بود که تحت دو شرایط بدون تنش و تنش کم آبی در شرایط مزرعه مورد ارزیابی قرار گرفتند. تعیین ژنوتیپ برای نمونه ها با استفاده از نشانگرهای SNP (15 K SNP array) در شرکت TraitGenetic کشور آلمان انجام و هر ژنوتیپ با استفاده از مجموعه ای از SNPها ارزیابی شد. برای تعیین ساختار جمعیت، از 147 نشانگر SNP فاقد داده گم شده و با توزیع مناسب روی 21 جفت کروموزوم همولوگ گندم نان (هر کروموزوم هفت نشانگر) استفاده شد. به منظور تعیین زیرگروه های احتمالی و بررسی ساختار جمعیت از روش بیزین و نرم افزار Structure V 2.3.4 استفاده و سپس با تعیین تعداد بهینه زیرگروه ها، میانگین شاخص تثبیت (Fst) و ماتریس سهم عضویت (Q) با همین نرم افزار محاسبه شد. در ادامه به منظور شناسایی نشانگرهای مرتبط با صفات مورد مطالعه در شرایط عدم تنش و تنش کم آبی از تحلیل ارتباطی در گستره ژنوم با روش مدل خطی عمومی (Q+PCA) با میانگین داده ها در نرم افزار TASSEL 5.0 استفاده شد.
یافته های تحقیق:نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تنوع ژنتیکی قابل قبولی از نظر کلیه صفات مورد مطالعه بین ژنوتیپ ها وجود داشت و واکنش ژنوتیپ ها در مواجهه با تنش کم آبی متفاوت بود. بر اساس نقشه یابی ارتباطی در سطح ژنوم، در مجموع در شرایط عدم تنش و تنش کم آبی به ترتیب 511 و 469 ارتباط معنی دار نشانگر- صفت شناسایی شد. بیش ترین ارتباط معنی دار نشانگر- صفت در تنش کم آبی برای صفات ارتفاع بوته، سطح برگ پرچم، طول پدانکل و تعداد دانه در سنبله به ترتیب روی کروموزوم های 1A، 2A، 3B و 2A مشاهده شد. همچنین، پنج نشانگر SNP به ترتیب در جایگاه های 30/113، 02/25، 90/13، 10/43 و 97/71 سانتی مورگان روی کروموزومهای 2A، 2A، 5A، 6A و 6B دارای بالاترین ارتباط معنی دار با صفات طول و سطح برگ پرچم، ارتفاع بوته، طول پدانکل و عملکرد سنبله تحت شرایط تنش کم آبی بودند. علاوه بر این، مکان های چند صفتی نیز روی کروموزوم 2A برای صفات طول، عرض و سطح برگ پرچم، ارتفاع بوته و عملکرد سنبله تحت شرایط تنش کم آبی شناسایی شد. در نهایت بر اساس تحلیل ارتباطی گستره ژنوم، به ترتیب 21، 12، 14، 44، 92 و 14 ارتباط معنی دار نشانگر- صفت (QTLs) برای صفات طول، عرض و سطح برگ پرچم، ارتفاع بوته، طول پدانکل و عملکرد سنبله تحت شرایط تنش کم آبی شناسایی شد.
نتیجه گیرینتایج حاصله از این مطالعه، اطلاعات ارزشمندی را در زمینه مبنای ژنتیکی صفات مورد مطالعه در محیط تنش کم آبی ارایه داد که می توان از آنها در برنامه های به نژادی گندم نان از جمله گزینش به کمک نشانگر (MAS) استفاده کرد.
کلید واژگان: ژنوم, مدل خطی عمومی, نشانگر, SNP, QTLIntroductionThe main goal of genome-wide association study (GWAS) is to identify genes associated with a specific trait. In this mapping method, researchers compare the whole genomic DNA sequence of people in the community to find single nucleotide differences between them. Identifying and mapping effective genes in response to drought stress, in addition to understanding the molecular and physiological mechanisms, can provide breeders with a better understanding of the genetic structure of population and the genetic control of stress and it’s breeding in the studied population. In this experiment, the mapping genes controlling important agronomic traits of bread wheat under two non-stress and drought stress conditions using genome wide association analysis method was performed. The objective of the experiment was to analyze QTLs related to the response to water deficit and to identify markers related to some important and effective traits in bread wheat.
Materials and methodsThe plant materials of this experiment were 121 spring bread wheat genotypes, including 111 lines obtained from local spring bread wheat varieties originating from 28 countries from five different continents and 10 spring bread wheat genotypes from Iran and Pakistan, which were evaluated under two non-stress and water deficit stress conditions in the field. Genotyping for the samples was done using SNP markers (15 K SNP array) at TraitGenetic Company in Germany, and each genotype was evaluated using a set of SNPs. To determine the population structure, 147 SNP markers with no missing data and with suitable distribution on 21 homologous chromosome pairs of bread wheat (seven markers per chromosome) were used. To determine the possible sub-populations and studying the population structure, Bayesian method and Structure software V 2.3.4 were used, and then the average fixation index (Fst) and membership matrix (Q) were calculated with the same software. Genome-wide association analysis with the general linear model (Q+PCA) method was used to identify the markers related to the studied traits under non-stress and drought stress conditions with average data in TASSEL 5.0 software.
Research findingsThe results of analysis of variance showed that there was an acceptable genetic diversity in terms of all the studied traits between the genotypes and reaction of the genotypes to water deficit stress was different. Based on genome-wide association mapping, in total, 511 and 469 significant marker-trait relationships were identified under non-stress and water deficit stress conditions, respectively. The most significant marker-trait association under water deficit stress was revealed for plant height, flag leaf area, peduncle length, and spike yield on chromosomes 1A, 2A, 3B, and 2A, respectively. Also, five SNP markers at positions of 113.30, 25.02, 13.90, 43.10, and 71.97 cM on chromosomes 2A, 2A, 5A, 6A, and 6B, respectively, showed the highest significant associations with flag leaf length and area, plant height, peduncle length, and spike yield under water deficit stress conditions, respectively. Multi-trait loci were also identified on chromosome 2A for flag leaf length, width and area, plant height and spike yield under water stress conditions. Finally, 21, 12, 14, 44, 92 and 14 significant marker-trait associations (QTLs) were found for flag leaf length, width and area, plant height, peduncle length and spike yield under water deficit stress conditions, respectively, using genome-wide association study.
ConclusionThe results of this study provided valuable information on the genetic basis of the studied traits under water deficit stress conditions, which can be used in bread wheat breeding programs, including marker assisted selection (MAS).
Keywords: General Linear Model, Genome, Marker, QTL, SNP -
مقدمه و هدف
کاپاریس اسپینوزا متعلق به جنس Capparis و خانواده Capparidaceae دارای 350 گونه است. این گیاه با نام تجاری کبر دارای گونه های متعددی در ایران است. کبر دارای پتانسیل های عظیمی برای کشاورزی و بهره برداری، به دلیل بازار بین المللی متنوع نشان می دهد. امروزه تمرکز بر انتخاب و اصلاح این گونه در بسیاری از کشورها انجام شده است. انواع تکنیک های تحلیلی مختلف ژنتیکی در زمینه ژنتیک مولکولی به همراه چندین نشانگر ژنتیکی مبتنی بر PCR برای ارایه اطلاعات تغییرات ژنتیکی در گونه های گیاهی استفاده می شوند. نشانگرهای ISSR و SCoT نشانگرهای غالبی هستند که می توانند برای ارزیابی تنوع ژنتیکی در ژرم پلاسم گیاهان استفاده شوند.
مواد و روش هابرای ارزیابی ساختار جمعیت Capparis spinosa که به طور طبیعی در مناطق غرب ایران رشد می کنند، 80 ژنوتیپ از 12 مکان مختلف جمع آوری شد.
یافته هاخوشه بندی با استفاده از دو نشانگر ISSR و SCoT، 80 ژنوتیپ را در دو گروه توزیع کرد. طبق نتایج تجزیه ارتباط صفات مورفولوژیکی بر اساس دو نشانگر ISSR و SCoT، همه نشانگرهای گزارش شده معنی دار بودند. در مجموع بر اساس نتایج، 966 نشانگر SCoT و 571 نشانگر ISSR که ارتباط معنی داری (در سطح احتمال 5 درصد) با صفات مورد مطالعه داشتند شناسایی شدند.
نتیجه گیریطبق گروه بندی استراکچر با استفاده از نشانگر SCoT، نمونه های مربوط به جمعیت های جمع آوری شده از کرمانشاه، چارمله، ایلام، سرپل ذهاب، قصرشیرین، گورسفید، گیلان، خسروی، نفت شهر، و سومار در یک گروه و نمونه های مربوط به جمعیت های جمع آوری شده از کرند و ایوان در یک گروه طبقه بندی شدند. طبق گروه بندی استراکچر با استفاده از نشانگر ISSR، نمونه های مربوط به جمعیت های جمع آوری شده از کرند، خسروی، نفت شهر، و بیشتر نمونه های جمع آوری شده از سومار در یک گروه، و نمونه های مربوط به جمعیت های جمع آوری شده از کرمانشاه، چارمله، ایلام، ایوان، سرپل ذهاب، قصرشیرین، گورسفید، گیلان و بخشی از نمونه های سومار در یک گروه طبقه بندی شدند. به طور کلی نشانگرهای ISSR و SCoT تنوع ژنتیکی بالایی در نمونه های جمع آوری شده از غرب ایران را نشان دادند، و نتایج تجزیه ارتباط نشان داد که استفاده از روش GLM همراه با ترکیبی از نشانگرهای مختلف می تواند در شناسایی نشانگرهای مرتبط با صفات مورفولوژیک در کبر موثر باشد.
کلید واژگان: تجزیه ارتباط, ژنوتیپ های کوه های زاگرس, ساختار جمعیت, کپر, نشانگرIntroductionCapparis spinose is from Capparis genus, and Capparidaceae family includes 350 species. It is originated from Mediterranean region. Human as food uses entire parts of C. spinose as young stems, flower buds, fruit, and seed. Caper, trade name, has several species in Iran. C. spinose has a high capacity in international agriculture markets. Today, focused on Caper selection and breeding programmes in many countries in the world. Kinds of genetics analysis techniques accompanied by genetic markers based on PCR are presented to evaluate genetic variation on plant species. ISSR and Scot are dominant markers used for genetic variation evaluation in plant germplasm.
Materials and MethodsTo evaluate C. spinosa population structure, which grows naturally in western Iran, collected 80 genotypes from 12 different locations.
ResultsNeutral statistical clustering of genotypes without previous knowledge of populations, using two ISSR and SCoT markers, distributed 80 genotypes in the two groups. According to the results of morphological analysis of morphological traits based on ISSR and SCoT markers, all reported markers were significant. Based on the results, 966 SCoT markers and 571 ISSR markers were identified with a significant relationship (with a probability level of 5%) with the studied traits.
ConclusionBased on structure analysis, using SCot markers, collected genotypes from Kermanshah, Charmeleh, Ilam, Sarpolzohab, Ghasr Shirin, Gor Safid, Gilan, Khosravi, Naft Shahr, Somar classified in group one, and collected genotypes from Karand and Ivan classified in group two. Based on structure analysis, using ISSR markers, collected genotypes from Karand, Khosravi, Naft Shahr, and most of genotypes from Somar were classified in group one and collected genotypes from Kermanshah, Chaemeleh, Ilam, Ivan, Sapolzohab, Ghasr Shirin, Gor Safid, Gilan and little Somar genotypes classified in group two. Generally, ISSR and SCoT markers showed high genetic diversity in samples collected from western Iran. The results of correlation analysis showed that using GLM method with a combination of different markers can identify markers related to morphological traits in C. spinose.
Keywords: Caper, Marker, Population structure, Relation analysis, Zagros mountain genotypes -
مقدمه و هدف
مطالعه پیشرفت ژنتیکی عملکرد گیاهان زراعی و شناسایی صفاتی که در آن نقش داشته اند در ارزیابی کارایی روش های اصلاحی در گذشته و همچنین تعریف اهداف جدید در پروژه های به نژادی آینده اهمیت دارد. این تحقیق با هدف برآورد میزان پیشرفت ژنتیکی و آگاهی از سطح تنوع در رقام جو که در خلال سال های 1330 تا 1392 در ایران آزاد شده اند انجام شد.
مواد و روش هااین مطالعه در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان طی سال های 1396 تا 1397 انجام شد. مواد مورد بررسی یک نمونه شامل 21 رقم جو آزادشده در بازه زمانی 1330 تا 1392 در ایران بود. در بخش مزرعه ارقام مختلف جو در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار برای ارزیابی متغیرهای بوته درکرت، ارتفاع بوته، تعداد سنبله، تعداد دانه در سنبله، طول سنبله، تعداد پنجه، وزن هزار دانه و روز تا رسیدگی کشت شدند. از نشانگرهای ISSR به منظور بررسی تنوع و گروه بندی ارقام استفاده گردید. ابتدا از 23 آغازگر تصادفی ISSR استفاده شد که از میان آنها هفت آغازگر که چندشکلی بالایی نشان دادند برای ارزیابی نهایی و تولید نشانگر انتخاب شدند.
یافته ها:
تجزیه واریانس داده ها تفاوت معنی دار بین ارقام را برای عملکرد دانه، وزن دانه، تعداد سنبله در کرت، تعداد دانه در سنبله، روز تا رسیدگی، تعداد پنجه در بوته، طول سنبله و طول ساقه آشکار نمود. از میان صفات مورد بررسی اثرات به نژادی بر بهبود عملکرد دانه و تعداد پنجه بزرگ و معنی دار بود. تجزیه خوشه ای داده های مورفولوژیک با تفکیک ارقام جو به سه گروه جدید (آزاد شده از سال 1390 به بعد)، میانی (آزاد شده بین سال های 1390 تا 1340) و قدیمی (آزاد شده بین سال های 1330 تا 1340) حصول پیشرفت ژنتیکی را تایید نمود. مقادیر شاخص نیی و شانون برای نشانگر های ISSR نیز حاکی از وجود تنوع ژنتیکی قابل توجهی در بین ارقام مورد بررسی بود. بر اساس مقدار PIC، آغازگرهای شماره 15، 18 و 23 برای شناسایی والدها در تهیه جمعیت های در حال تفرق و یا گزینش به کمک نشانگر مفید خواهند بود.
نتیجه گیریدر بین دهه های مطالعه شده ارقام دهه هفتم (سال 1390 تا 1392) دارای بالاترین عملکرد دانه و در بین آنها دو رقم زهک و نیک بهترین بودند. نتایج نشان داد که متوسط پیشرفت ارقام جو طی هفت دهه به نژادی حدودا معادل 3/7 کیلوگرم در سال بوده است.
کلید واژگان: آی اس اس آر, تجزیه خوشه ای, تنوع ژنتیکی, عملکرد, نشانگرIntroduction and ObjectiveThe study of genetic improvement and the recognition of traits that have played a role in it are important in assessing the effectiveness of breeding methods used in the past as well as defining new goals in breeding projects in the future. The aim of this study was to estimate the amount of genetic improvement and awareness of the level of variation in barley cultivars that were released in Iran between 1951 and 2013.
Materials and MethodsThis study was conducted in Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources during the years 2017 to 2018. The evaluated materials were compromised a sample of 21 barley cultivars released in the period 1951 to 2013 in Iran. In the field section, the cultivars were planted in a randomized complete block design with three replications to evaluate plant variables including per plot, plant height, number of spikes, number of seeds per spike, spike length, number of tillers, 1000-seed weight and days to maturity. ISSR markers were used to evaluate the diversity and grouping of cultivars. Initially, 23 ISSR random primers were used, from which seven primers with high polymorphism were selected for final evaluation and marker production.
ResultsAnalysis of variance revealed significant differences between cultivars for grain yield, grain weight, number of spikes, number of grains per spike, number of tillers, spike length and stem length. Of the studied traits, effects of breeding were considerable and significant for grain yield and tiller number. Cluster analysis of the morphological data by dividing barley cultivars into three groups (released from 2011 onwards), middle (released between 2011 and 1961) and old (released between 1951 to 1961) confirmed the achievement of genetic improvement. The Nei and Shannon indexes for ISSR markers also indicated significant genetic diversity among the studied cultivars. Based on the PIC values, primers 15, 18, and 23 will be useful for identifying parents to produce segregating populations or for marker assisted selection.
ConclusionAmong the studied decades, the cultivars of the seventh decade (2011 to 2013) had the highest grain yield and among them two cultivars Zahak and Nik were the best. The results showed that the average progress of barley cultivars during seven decades of breeding was approximately equal to 3.7 kg per year.
Keywords: Cluster Analysis, Genetic Diversity, ISSR, Marker, Yield -
کاربرد نشانگر ریزماهواره در تهیه شناسنامه ژنتیکی در مولدین ماهی باس دریایی آسیایی (Lates calcalifer)با توجه به اهمیت توسعه و گسترش صنعت آبزی پروری، ضروری است که در برنامه های تکثیر مصنوعی ماهیان پرورشی به مساله آمیزش خویشاوندی توجه ویژه شود تا از کاهش تنوع ژنتیکی و بروز مشکلات ناشی از آن در نسلهای بعد جلوگیری شود. در واقع، کمبود امکانات و خلاء مقررات در ارتباط با جابجایی مسوولانه آبزیان زنده، کم توجهی به مدیریت و کنترل بیماری ها در مزارع تکثیر و پرورش، در سال-های اخیر باعث شیوع برخی ازبیماری ها و تحمیل هزینه های گزاف از طریق بروز تلفات سنگین و یا درمان آنها شده است. بنابراین، ضرورت دارد قبل از شروع برنامه تکثیر، پرورش و یا اصلاح نژادی در هر منطقه ، خصوصیات گونه ها و جمعیت های مختلف شناسایی شود و با روش-های ژنتیک مولکولی مورد ارزیابی قرارگیرند تا همزمان با خصوصیات زیستی آنها مانند توان تولیدمثل، نرخ رشد و درصد تلفات مطالعه شوند. دسترسی به مولدین و بچه ماهیان دارای شناسنامه ژنتیکی از مهم ترین مسایل در هر مرکز تکثیر می باشد. در این مقاله سعی بر آن شده است تا اهمیت تعیین تنوع ژنتیکی با نشانگر ریزماهواره در تهیه شناسنامه ژنتیکی مولدین به ویژه در ماهی باس دریایی آسیایی به بحث گذاشته شود.کلید واژگان: تنوع ژنتیکی, شجره نامه, باس دریایی آسیایی, نشانگرRegarding the importance of aquaculture industry development, it is necessary to focus on inbreeding in artificial propagation to prevent genetic diversity reduction and problems arising from low genetic variation. Indeed, lack of facilities and the rules related to the responsible transportation of live aquatic animals, and carelessness on health- diseases control in farms has led to some diseases outbreaks which have imposed high costs for farmers, including huge losses or cure. Therefore, it is required to identify the species and population traits before initiating any culturing or breeding programs and evaluate them with molecular genetic methods to synchronizing study with biological characteristics such as reproductive potential, growth rate, and mortality. Achieving broodstocks and fry owning genetically relatedness is a principal issue in each hatchery. This article tries to discuss the significance of genetic diversity assessment by microsatellite marker for broodstocks' genetic relatedness, with an emphasis on Asian sea bass.Keywords: diversity, pedigree, Asian sea bass, markerKeywords: Genetic diversity, pedigree, Asian sea bass, marker
-
هدف
گندم دوروم (Triticum turgidum L.) با متوسط تولید سالانه 40 میلیون تن، دهمین غله ی بسیار مهم و متداولی است که در سراسر جهان کشت می گردد. لذا هدف از این مطالعه تجزیه تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت ژنوتیپ های گندم دوروم برای آگاهی و استفاده از آن در مطالعات ژنومیک آینده با استفاده از نشانگرهای SilicoDArT تولید شده از DarTseq بود.
مواد و روش هاDNA مربوط به 94 ژنوتیپ گندم دوروم به روش CTAB از برگ های تازه استخراج شد. کیفیت و کمیت DNA استخراج شده با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری و غلظت DNA نمونه ها به میزان 50 نانوگرم در میکرولیتر تصحیح گردید. نمونه های DNA درDiversity Array Technology Pty, Ltd, Australia (https://www.diversityarrays.com) برای تجزیه ژنوتیپی DArTseq با استفاده از پلاتفرم تجزیه ژنوتیپی بوسیله تعیین توالی (GBS) پردازش شدند. تجزیه تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت بر روی 7882 نشانگر باقیمانده با استفاده از نرم افزارهایPower Markerv.3.25 ، DARwinver5.0، STRUCTURE 2.1.، GenAlex v. 6.41و Rv3.2.3 انجام گرفت.
نتایجمقدار محتوی اطلاعات چندشکلی (PIC) نشانگرهای SilicoDArT از 023/0 تا 499/0 با میانگین 38/0 متغیر بود. متوسط تکرارپذیری و میزان قرایت توالی ها در تمام گروه های لینکاژی به ترتیب بالای 98/0 و 92/0 بود. تعداد نشانگرهای SilicoDArT نقشه یابی شده از 300 نشانگر در گروه لینکاژی (Chr1A) تا 853 نشانگر در گروه لینکاژی (Chr7B) متفاوت بود. اندازه کروموزوم تحت پوشش نشانگرهایSilicoDArT از kbp1/829200 در گروه لینکاژی (Chr3B) تا kbp 79/589293 در گروه لینکاژی(Chr1A) متغیر بود. نتایج تجزیه کلاستر به روش اتصال- همسایگی (NJ)، ساختار جمعیت و تابع تشخیص مولفه های اصلی همخوانی بالایی با هم داشتند و بطور واضح ژنوتیپ های مورد بررسی را در چهار گروه مجزا قرار دادند. بیشترین میزان تنوع ژنتیکی مربوط به تنوع درون جمعیتی بود.
نتیجه گیریتعداد نسبتا بالای زیرجمعیت ها و وجود تنوع ژنتیکی بالا در میان و درون جمعیت ها از ویژگی های مجموعه ژنوتیپ های گندم دوروم مورد مطالعه در این تحقیق بود. لذا با توجه به اتلاف 84% تنوع ژنتیکی گندم دوروم طی فرآیندهای اولیه اهلی سازی، این جمعیت ها می توانند به عنوان یک منبع ارزشمند در تحقیقات بنیادی و کاربردی در پروژه های به نژادی مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: چند شکلی, گروه لینکاژی, جمعیت, نشانگر, گندم دورومObjectiveDurum wheat (Triticum turgidum) with an average annual production of 40 million tons, is the tenth most important and common crop grown worldwide. The aim of this study was to analysis the genetic diversity and population structure of durum wheat genotypes for knowledge and apply in future genomic studies using SilicoDArT markers generated by DarTseq.
Materials and MethodsThe DNA of 94 durum wheat genotypes were extracted by CTAB method from fresh leaves. The quality and quantity of extracted DNA were measured using spectrophotometer and adjusted to 50 ng / μl. The DNA samples were processed at Diversity Array Technology Pty, Ltd, Australia (https://www.diversityarrays.com) for DArTseq analyses using genotyping by sequencing Platform. Genetic diversity and population structure analysis were performed on the remaining 7882 markers using: Power Markerv.3.25, DARwinver 5.0, STRUCTURE2.1., GenAlexv. 6.41 and Rv3.2.3 software.
ResultsThe amount of polymorphic information content (PIC) of SilicoDArT markers ranged from 0.023 to 0.499 with an average of 0.38. The mean reproducibility and call rate of sequences in all linkage groups were above 0.98 and 0.92, respectively. The number of mapped SilicoDArT markers varied from 300 markers in the linkage group (Chr1A) to 853 markers in the linkage group (Chr7B). Chromosome size covered by SilicoDArT markers ranged from 829200 kbp in the linkage group (Chr3B) to 589293.786 kbp in the linkage group (Chr1A). The results of cluster analysis by Neighbor-Joining (NJ) method, population structure and discriminant analysis of principal components were highly consistent with each other and clearly divided the studied genotypes into four distinct groups. Genetic diversity among populations was primarily within the population (76.36 vs. 23.64%).
ConclusionsThe relatively high number of subpopulations and the presence of high genetic diversity among and within populations were the characteristics of studied durum wheat genotypes in this study. Therefore, considering the loss of 84% genetic diversity of durum wheat during the early domestication processes, these populations can be used as a valuable resource in basic and applied research in breeding projects.
Keywords: Durum wheat, Linkage group, Marker, polymorphism, Population -
به منظور شناسایی QTL های کنترل کننده صفات مورفولوژیک در گندم نان، 148 لاین اینبرد نوترکیب گندم نان بهاره حاصل از تلاقی رقم Yecora Rojo(زودرس و پاکوتاه به عنوان والد پدری با منشاء آمریکا) و ژنوتیپ No.49 (دیررس و پابلند به عنوان والد مادری با منشاء سیستان و بلوچستان) به همراه والدین مورد مطالعه قرار گرفتند. صفات مورد مطالعه شامل طول پدانکل، طول سنبله، طول ریشک، طول برگ پرچم، تعداد سنبله، وزن سنبله و تعداد دانه در سنبله بود. نقشه پیوستگی براساس 202 نشانگر (177 نشانگر ریزماهواره و 51 نشانگر رتروترانسپوزون) در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت که طول نقشه حدود 36/691 سانتی مورگان با میانگین فاصله 42/3 بین هر جفت نشانگر بود و 21 کروموزوم گندم نان را پوشش می داد. تجزیه QTL بر اساس روش مکان یابی فاصله ای مرکب (CIM) انجام شد و برای QTL های شناسایی شده، اثرات افزایشی برآورد گردید. نتایج تجزیه QTL نشان داد که برای ارتفاع بوته طول پدانکل، طول سنبله، طول ریشک، طول برگ پرچم و تعداد دانه در سنبله یک QTL به ترتیب روی کروموزوم های 7B،5A ، 3A، 4A، 3Aو 3Aو دو QTL برای تعداد سنبله و وزن دانه در سنبله برر وی کروموزوم های 3Aو 2Dو برای وزن سنبله سه QTLبر روی کروموزوم های 2A ، 5Dو 7Dشناسایی و مکان یابی گردید. در بین QTL های شناسایی شده QSNS3Aبیشترین اثر افزایشی را داشت. برای صفات طول پدانکل، وزن سنبله، تعداد دانه در سنبله و وزن دانه در سنبله اثر افزایشی منفی QTL های مکان یابی شده نشان دهنده توارث الل مطلوب در این جایگاه از والد No.49 به نتاج بود. واریانس فنوتیپی توجیه شده توسط این QTL ها از 93/4 تا 63/13 درصد متغیر بود. در این مطالعه تعداد QTL های شناسایی شده برای خصوصیات مرتبط با سنبله گندم بسیار کم بودند که می تواند به دلیل تعداد بالای QTL های با اثر کم، وجود اثرات متقابل و همچنین اثرات محیطی باشد.
کلید واژگان: اثرات افزایشی, صفات مورفولوژیک, گندم نان, مکان یابی, نشانگرJournal of Genetics, Volume:16 Issue: 3, 2021, PP 193 -201In order to identify the QTLs controlling the morphologic traits of bread wheat, 148 recombinant inbred lines of spring wheat derived from American Yecora Rojo (early maturity and dwarf as the male parent) and No.49 genotype from Sistan Baluchestan (late maturity and tall as the female parent) were studied with the parents. The studied traits included peduncle length, spike length, awn length, flag leaf length, the number of spikes, spike weight, and the number of grains in spike. In this study, linkage map was used based on 202 markers (177 SSR markers and 51 Retro transposon Markers). The map length was about 691.36 cM with the average distance of 3.42 cM in every marker pair and covered 21 chromosomes in bread wheat. QTL analysis was done based on composite interval mapping (CIM) method, and additive effects were estimated for the identified QTLs. The results of QTL analysis showed that one QTL was detected on chromosomes 7B, 5A, 3A, 4A, 3A and 3A respectively for plant height, peduncle length, spike length, awn length, flag leaf length, the number of seed per spikes; two QTL was detected on chromosomes 3A and 2D for the number of spike and seed wieght per spike; and three QTLs were detected and mapped on chromosomes 3A, 4A, and 3A for spike weight. Among the detected QTLs, QSNS3A had the highest additive effect. For spike length, spike weight, the number of grains in spike, and seed weight per spike. The negative additive effect of the mapped QTLs indicate the optimal allele inheritance to crosses in this position of No.49 parent. The phenotypic variance explained by these QTLs varied from 4.93 to 13.63. In this study, the number of QTLs found for spike traits was so limited; it can be due to the large number of small-effect QTLs, mutual effects, and environmental effects.
Keywords: Additive effects, Bread wheat, Mapping, Marker, Morphological traits -
هدف
هدف از این پژوهش بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های مختلف پونه وحشی در شرایط کشت یکسان است که می تواند به عنوان مقدمه ای بر اهلی سازی، حفظ ژرم پلاسم و امکان تلاقی بین ژنوتیپ های آن جهت برنامه های به نژادی آینده باشد.
مواد و روش هادر این پژوهش پس از تهیه 20 ژنوتیپ مختلف از سراسر ایران، کشت آن ها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار تحت شرایط یکسان انجام شد. پس از استخراج DNA بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ ها با استفاده از 12 نشانگر ISSR از بین 15 نشانگر توسط واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) انجام گرفت. استخراج اسانس برای هر ژنوتیپ به روش تقطیر با آب انجام شد. عملکرد ماده خشک برحسب گرم بر متر مربع و میزان اسانس به صورت وزنی-وزنی، براساس وزن خشک اندازه گیری شد. همچنین، ارتباط نشانگرهای مولکولی با صفات عملکرد ماده خشک و بازده اسانس با استفاده از رگرسیون گام به گام تعیین گردید.
نتایجمیانگین درصد چندشکلی تعیین شده در مجموع ژنوتیپ های مورد بررسی 97/91 بود. تعداد باندهای چندشکل هر آغازگر از 5 تا 9 عدد متغیر بود و در مجموع 89 باند تکثیری امتیازدهی شدند که از این تعداد 82 مکان، چندشکلی نشان دادند. میانگین محتوای اطلاعات چندشکلی آغازگرها (PIC) 31/0 برآورد گردید و آغازگر IS1 بالاترین مقدار PIC (46/0) را نشان داد. همچنین شاخص نی و شانون برای آغازگر IS1 به ترتیب 43/0 و 61/0 بود. بررسی دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و الگوریتم UPGMA ژنوتیپ های مورد بررسی را در چهار گروه قرار داد. بیشترین فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ های خوزستان و قزوین با ضریب 39/0 و کمترین فاصله بین ژنوتیپ های کرمان-2 و کرمان-4 با ضریب تشابه 77/0 مشاهده شد. رگرسیون گام به گام نشان داد که نشانگر IS10 با ضریب تبیین حدود 70/0 بیشترین همبستگی را با صفات درصد اسانس و عملکرد ماده خشک دارد.
نتیجه گیرینتایج این پژوهش نشان داد که نشانگرهای ISSR به طور موثری می توانند برای مطالعه تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های پونه وحشی استفاده شوند. آغازگرهای IS1 و IS10 با داشتن بهترین شاخص های نشانگری به عنوان بهترین آغازگرها معرفی شدند. همچنین دو ژنوتیپ خوزستان و قزوین بیشترین فاصله ژنتیکی را داشتند.
کلید واژگان: به نژادی, تنوع ژنتیکی, پونه وحشی, نشانگرObjectiveThis study aimed to investigate the genetic diversity of different genotypes of this valuable medicinal plant under the same culture condition which can be used as an introduction to domestication, germplasm conservation, and possible cross in the future.
Materials and MethodsIn this study, after preparing 20 different genotypes from all over Iran, they were cultivated in complete randomized blocks design with three replications under the same condition. After extraction of DNA, the survey of genetic diversity using 12 ISSR markers from 15 markers was conducted by polymerase chain reaction (PCR). The essential oil for each genotype was extracted by water distillation. The dry yield based on gr/m2 and essential oil content (w/w, based on dry weight) were measured. Furthermore, the correlation of molecular markers with dry yield and essential oil content from each genotype was determined using stepwise regression.
ResultsThe mean percentage of polymorphism determined in all the genotypes was 91.97. The number of polymorphic bands for each primer varied from 5 to 9 and a total of 89 replicate bands were scored, of which 82 bands showed polymorphism. The average content of primer information polymorphism (PIC) was estimated to be 0.31 and the IS1 primer showed the highest PIC (0.46). The Ni and Shannon indices for IS1 primers were 0.43 and 0.61, respectively. Cluster analysis using the Jaccard similarity coefficient and UPGMA algorithm divided the studied genotypes into four groups. The highest genetic distance was observed between Khuzestan and Qazvin genotypes with a coefficient of 0.39 and the lowest between Kerman-2 and Kerman-4 genotypes with a similarity coefficient of 0.77. Stepwise regression showed that the IS10 primer has a coefficient of 0.70 with the essential oil percentage and dry matter yield.
ConclusionThe results of this study showed that ISSR markers can be effectively used to study the genetic diversity of wild mint genotypes and will provide the possibility of breeding. So that, IS1 and IS10 primers were introduced as the best markers. Also, Khuzestan and Qazvin genotypes had the highest genetic distance.
Keywords: Breeding, genetic diversity, Marker, Wild mint
- 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.