رکورد قبلیرکورد بعدی

" مطالعه تنوع مورفولوژیکی و ژنتیکی گیاهان موتانت برنج هاشمی (Oryza sativa L.) و بررسی میزان تحمل آنها به تنش شوری "


نوع مدرک : پایان نامه فارسی
زبان مدرک : فارسی
شماره رکورد : 18873417
شماره مدرک : ۸۰-۵۹۰۴
سرشناسه : خزائی‏ ، ، لیلا‏
عنوان : مطالعه تنوع مورفولوژیکی و ژنتیکی گیاهان موتانت برنج هاشمی (Oryza sativa L.) و بررسی میزان تحمل آنها به تنش شوری
دانشگاه/دانشکده : : دانشگاه گیلان
سال تحصیل : ۱۳۹۹
مقطع تحصیلی : دکترا
رشته تحصیلی : بیوتکنولوژی کشاورزی
صفحه شمار : ۲۷۲ص
چکيده : جهش‌زایی بعنوان یکی از منابع مهم ایجاد تنوع ژنتیکی بوده و موتانت‌های گیاهی می‌توانند منابع مهم تنوع زیستی برای اصلاح گیاهان و مطالعهعملکرد ژن‌ها محسوب شوند. در این مطالعه بمنظور ایجاد تنوع ژنتیکی در ژنوم برنج از ماده جهش‌زای شیمیایی استفاده شد. ابتدا تیمار بذور برنج رقم هاشمی با 8/0 درصد اتیل متان سولفونات (EMS) برای 8 ساعت در دانشگاه گیلان انجام شد. بذور موتانت رقم محلي هاشمي (M1) به طور جداگانه به همراه رقم شاهد (غیرجهش‌یافته) به صورت تک‌بوته کشت شدند و در پایان فصل زراعی بذرهای هر بوته به‌طور جداگانه برداشت شدند. سپس بذور موتانت (M2) به همراه رقم والد مادری در قالب طرح مشاهده‌اي در مزارع تحقيقاتي موسسه تحقیقات برنج کشور کشت و 309 گیاه M2 از نقطه نظرتنوع فنوتيپي صفات و بمنظور انتخاب بوته هاي مناسب مورد ارزيابي قرار گرفتند. تغییرات فنوتیپی قابل ملاحظه‌ای در گیاهان موتانت M2 از نظر تعداد روز تا گلدهی، ارتفاع بوته، تعداد پنجه بارور، طول خوشه، تعداد دانه‌های پر و خوشه‌چه‌های پوک در خوشه، طول دانه، عرض دانه، وزن صد دانه و عملکرد دانه مشاهده شد و در ادامه تعداد 309 از گیاهان موتانت M2 که داراي تنوع ژنتيکي مطلوب در مقايسه با ارقام شاهد بودند، انتخاب شدند. سپس تنوع ژنتیکی جمعیت های موتانت¬های انتخابی در نسل سوم (M3) با استفاده از سیزده نشانگر ISSR مورد مطالعه قرار گرفت (95 ژنوتیپ منتخب از 17 جمعیت). کلیه نشانگرهای ISSR استفاده شده چند شکلی نشان دادند که از بین آن¬ها نشانگر ISSR9 بیشترین میزان چند شکلی و شاخص تنوع ژنی نی را به خود اختصاص داد. بالاترین میزان تنوع ژنتیکی در جمعیت های موتانت HM2 (0/19) و HM5 (16/0) مشاهده شد. جهت بررسی واکنش ژنوتیپ‌های موتانت نسبت به تنش شوری درمرحله گیاهچه، 309 ژنوتیپ موتانت منتخب در نسل سوم به همراه رقم محلی هاشمی و FL478 (مقاوم) در دو سطح شوری NaCl (0 و 10 دسی‌زیمنس برمترمربع) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس، وجود تفاوت معنی¬دار بین ژنوتیپ¬ها را برای همه صفات نشان داد که بیانگر تنوع ژنتیکی میان آن¬ها بود. در میان ژنوتیپ های موتانت، 3 ژنوتیپ موتانت em3hs290، em3hs165وem3hs84 براساس شاخص‌های تحمل به تنش، حداقل لوله شدن برگ، میزان زیست توده بالا و توانایی جبران بهتر تنش، به عنوان متحمل‌ترین ژنوتیپ‌ها شناسایی شدند. همچنین ژنوتیپ موتانتem3hs31 نیز با داشتن حداقل عملکرد در سطح تنش به عنوان حساس‌ترین ژنوتیپ معرفی شد. ميزان پرولين در شرایط تنش در ژنوتیپ‌های موتانت متحمل انتخابی در نسل چهارم (M4) در مقایسه با موتانت های حساس بطور قابل توجهی افزايش يافت. میزان فعالیت آنزیم‌های دخیل در مسیر سم‌زدایی ROS ها چون پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز در زمان‌های 6، 24، 48 و 72 ساعت پس از تنش شوری در ژنوتیپ‌های مورد مطالعه متفاوت بود، به‌طوری‌که تحت شرایط تنش شوری فعالیت این آنزیم‌ها¬ در ارقام و موتانت های متحمل نسبت به ارقام حساس بطور قابل توجهی افزایش یافت . نتایج بررسی نسبی بیان ژن‌های مورد مطالعه در ژنوتیپ‌های em4hs290 و em4hs84 نشان داد که ژن‌های OsNHX1، SOS1، OSGR1، DREB2B، OsAOX1C و POX1 به ترتیب بیشترین واکنش را به تنش شوری نشان دادند. در حالی که بیان دیگر ژن‌ها دارای حداقل تغییرات تحت تنش شوری بود. دراین مطالعه، ژن های مرتبط با گروه تنش یونی (OsNHX1 وSOS1) در برگ ژنوتیپ های موتانت em4hs290 و em4hs84 افزایش بیان داشتند. افزایش بیان این ژنها احتمالا موجب افزایش تجمع املاح سازگار شده و هموستازی یونی را تقویت و لذا باعث تحمل بهتر تنش شوری موتانت های فوق در مقایسه با رقم والد هاشمی می‌شود. فراوانی رونوشت ژنSOS1 در ژنوتیپهای موتانت متحمل به شوری با افزایش زمان تنش به طور معنی داری افزایش یافت. عدم شباهت در الگوي بیان ژنهاي مورد مطالعه بین دو ژنوتیپ موتانت متحمل em4hs290 و em4hs84 و والد هاشمی نشان میدهد که جهش میتواند باعث تغییر توانایی ژنوتیپ موتانت متحمل در بهکارگیري هوموستازي یونی و اسمزی براي پاسخ به تنش شوري شود. بنابراین، جهش القايي EMS تاثير مطلوبي در ايجاد ژنوتیپ‌های موتانت متحمل به شوري داشته و از شاخص‌های مورد مطالعه مي‌توان براي جداسازي ژنوتیپ‌های موتانت متحمل به شوري در جمعيتهاي موتانت برنج استفاده كرد. انتظار می‌رود این جمعیت موتانت به عنوان یک منبع ژنتیکی برای درک ساختار صفات در برنج و استفاده در بهبود ژنتیکی صفات کمی با تنوع پایین استفاده شوند.
: Mutagenesis has been one of the important sources of genetic diversity and Plant mutants can be important bio-resources for crop breeding and functional genomics studies. Chemical mutants were used in this study to creatation of genetic diversity in the rice genome. First, Hashemi rice seed was treated with 0.8% ethylmethane sulfonate (EMS) for 8 hours at Guilan University. Mutant seeds of Hashemi local cultivar (M1) were sown separately in the form of single plant with control cultivar (non-mutant) and at the end of the crop season, the seeds of each plant were harvested separately. Then, Mutant seeds (M2) with parent cultivar were evaluated in the form of the observational design at research fields of the Rice Research Institute of Iran, to evaluate the phenotypic diversity of traits and select the appropriate plants. The visible phenotypic variations on M2 mutant plants were observed including flowering date, plant height, number of fertile tiller, panicle length, number of filled and unfilled grains per panicle, grain width and length, 100 grain weight and grain yield, that Finally, 309 of the M3 mutant plants were selected with optimal genetic diversity with compared to control cultivars. In addition, the genetic diversity of M3 selected genotypes (95 genotypes out of 17 populations) was studied by means of a 13 ISSR (inter-simple sequence repeats) primers. The results of molecular analysis also showed that all used ISSR markers were polymorph, among them the ISSR9 marker had the highest polymorphism and Nei gene diversity index. The highest gene diversity was observed in HM2 (0.19) and HM5 (0.16) mutant populations. Abiotic stresses, especially salinity, have a negative effect on crop growth and production. Non-availability of high-yielding varieties suitable for cultivation under salinity condition lead towards a sharp decline in rice yield. To investigate the reaction of mutant genotypes to salinity stress in the seedling stage, 309 selected mutant genotypes selected in the third generation along with Hashemi local cultivar and FL478 (resistant) in two levels of NaCl salinity (0 and 10 dS / cm) were evaluated as a completely randomized factorial design with three replications. The results of analysis of variance showed a significant difference between genotypes for all traits that indicated genetic diversity between them. Results of analysis of variance showed that there were significant differences among genotypes for all studied traits indicating high genetic diversity among these genotypes. Among the mutant genotypes, 3 mutant genotypes em3hs290, em3hs165 and em3hs84 were identified as the most tolerant genotypes based on stress tolerance indicators, minimum leaf tubing, high biomass rate and better stress compensation ability. Also, the mutant genotype em3hs31 was introduced as the most sensitive genotype with minimal performance at the stress level. The activity of the antioxidant enzymes catalase, peroxidase, and ascorbate peroxidase in tolerant mutant genotypes increased significantly during salinity stress, while decreased by salinity stress in salinity sensitive mutant genotypes. Proline content analysis showed that there was no significant difference between proline content of sensitive and selected tolerant mutant genotypes in forth generation (M4) under normal condition (no stress), but by exposure to salinity stress, proline content was increased in susceptible more than tolerant genotypes. Investigating the behavior of ROS detoxification enzymes and genes showed that the activity of peroxidase (POD) and scorbate peroxidase (APX) were different at 6, 24, 48 and 72 h times after stress in the studied cultivars, so that the enzyme activity in resistant cultivars was higher than susceptible ones under salt stress. The results the relative expression of the studied genes in the genotypes of em4hs290 and em4hs84 showed that the genes OsNHX1, SOS1, OSGR1, DREB2B, OsAOX1C and POX1 showed the highest response to salinity stress, respectively, while other genes showed minimal changes in gene expression under stress. The results showed that despite the variable behavior of these genes in the studied cultivars, the total amount of their expression in tolerant cultivars was more than susceptible ones which shows their tolerance to some extent. The higher expression of genes related to ionic module (OsNHX1 and SOS1) in leaf of mutant genotypes em4hs290 and em4hs84 promotes the higher compatible solute accumulation and enhances ionic homeostasis and probably suppresses the stress and therefore leading to better salt stress tolerance compared to Hashemi parent cultivar. Transcript abundance of SOS1 gene was significantly higher in salt tolerant genotypes under long-term salinity and correlated with improved sodium exclusion, and lower potassium/sodium ratio. The lack of similarity in expression pattern of studied genes between the two genotypes of salt-tolerant mutant (em4hs290 and em4hs84) and Hashemi parent showed that the mutation could alter the ability of the salt tolerant mutant genotype in the use of ionic and osmotic homeostasis in response to the salt stress. Therefore, it is concluded that induction mutation of EMS has a optimal effect on creation of salinity tolerant mutant genotypes and the studied indicators can be used to isolate salinity tolerant mutant genotypes in rice mutant populations. This mutant population is expected to be serves as a genetical resource for understanding rice biology as well as for use in genetic improvement of quantitative traits.
توصیفگر : اتیل متان سولفانات
: برنج
: تنوع فنوتیپی
: آنتی اکسیدانت
شناسه افزوده : شیرزادیان خرم آباد‏ ، رضا‏
شناسه افزوده : دانشگاه گیلان‏
عنوان ديگر : Study of morphologycal and Genetical diversity of the rice mutant plants, Hashemi variety (Oryza sativa L.) and assessment amount of thier responses to salinity stress
آدرس ثابت

پیشنهاد خرید
پیوستها
عنوان :
نام فایل :
نوع عام محتوا :
نوع ماده :
فرمت :
سایز :
عرض :
طول :
نظرسنجی