|
" مکان¬یابی ¬QTLهای کنترل کننده¬ی برخی از صفات مهم زراعی و کیفیت دانه در برنج (Oryza sativa L.)، به کمک دو آمیزش بین لاین¬های اینبرد نوترکیب "
| نوع مدرک
|
:
|
پایان نامه فارسی
|
| زبان مدرک
|
:
|
فارسی
|
| شماره رکورد
|
:
|
18873593
|
| شماره مدرک
|
:
|
۸۰-۵۹۲۵
|
| سرشناسه
|
:
|
رحیم سروش ، ، حسین
|
| عنوان
|
:
|
مکان¬یابی ¬QTLهای کنترل کننده¬ی برخی از صفات مهم زراعی و کیفیت دانه در برنج (Oryza sativa L.)، به کمک دو آمیزش بین لاین¬های اینبرد نوترکیب
|
| دانشگاه/دانشکده
|
:
|
: دانشگاه لرستان. دانشكده کشاورزی و منابع طبیعی
|
| سال تحصیل
|
:
|
۱۳۹۹
|
| مقطع تحصیلی
|
:
|
دکترا
|
| رشته تحصیلی
|
:
|
اصلاح نباتات گرایش ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
|
| صفحه شمار
|
:
|
۱۸۵ص
|
| چکيده
|
:
|
نقشه‌یابی QTLها برای استفاده بالقوه از نشانگرهای مولکولی، برای به‌نژادگران در توسعه ارقام اصلاح شده بسیار مفید هستند. در همین راستا، تعداد 242 لاین خالص نوترکیب از دو جمعیت برنج حاصل از تلاقی IR67017-180-2-1-2 (IR)/علی‌کاظمی (129 لاین) و صالح/علی‌کاظمی (113 لاین) از نظر 14 صفت زراعی و کیفیت دانه در دو منطقه رشت و تنکابن ارزیابی شدند. هدف از این تحقیق، شناسایی QTLهای اصلی و اپیستاتیک و اثر متقابل QTL× محیط بود. آزمایش مزرعه¬ای به صورت طرح آگمنت بر پايه طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با پنج تکرار و پنج شاهد انجام شد. برای بررسی چند شکلی بین والدین از 300 نشانگر ریزماهواره (SSR) استفاده شد. نقشه پیوستگی دو جمعیت با استفاده از 87 نشانگر ریز ماهواره چندشکل ترسیم شد که 1356 سانتی¬مورگان از ژنوم برنج را با فاصله متوسط 58/15سانتی¬مورگان بین جفت نشانگر‌ها، پوشش داد. تجزیه QTL برای داده‌های دو محیط در هر جمعیت با استفاده از مدل ترکیبی مکان‌یابی فاصله‌ای مرکب (MCIM) انجام شد. در مجموع تعداد 66 QTL اصلی با اثر افزایشی و تعداد 76 جفت QTL اپیستاتیک با اثر افزایشی× افزایشی برای صفات مورد مطالعه شناسایی شدند. از این تعداد، 36 QTL اصلی و 41 جفت QTL اپیستاتیک در جمعیت IR/علی‌کاظمی و 30 QTL اصلی و 35 جفت QTL اپیستاتیک در جمعیت صالح/علی‌کاظمی مکان‌یابی شدند. این QTLها برای صفات زراعی، کیفیت پخت و ظاهری دانه به ترتیب شامل 36، 17 و 13 QTL اصلی و 53، 13 و ده QTL اپیستاتیک بودند. بطور کلی، این QTLها بدلیل استفاده از روش MCIM، دارای اعتبار بیشتری بوده و پایدارتر هستند. بیشترین واریانس فنوتیپی توجیه شده، 4/28 درصد بود که به تعداد دانه پر درخوشه اختصاص داشت. در این تحقیق، 17 خوشه QTL روی کروموزوم‌های سه تا نه با دو تا چهار صفت در هر خوشه شناسایی شدندکه شامل ده خوشه برای جمعیت IR/علی‌کاظمی و هفت خوشه برای جمعیت صالح/علی‌کاظمی بودند. چهار خوشه QTL فقط با صفات زراعی، سه خوشه با صفات کیفیت پخت و خوراک دانه، سه خوشه با صفات کیفیت ظاهری دانه و بقیه خوشه‌ها با ترکیبی از صفات، مرتبط بودند. از میان آنها ، چهار خوشه QTL با آلل‌های والد مشترک علی‌کاظمی در کنترل شش صفت کیفیت دانه برنج در هر دو جمعیت نقش موثری داشتند. دو خوشه QTL روی کروموزوم شش با یک نشانگر مشترک RM4128 در یک بلوک کروموزومی در مجاورت مکان ژنی Alk قرار داشتند و در کنترل صفات کیفیت پخت دانه (دمای ژلاتینی شدن، مقدار آمیلوز و غلظت ژل) نقش داشتند. دو خوشه QTL دیگر روی کروموزوم سه با یک نشانگر مشترک RM4128 در یک بلوک شناسایی شدند و بر روی هر سه صفت کیفیت ظاهری دانه (طول دانه، عرض دانه و شکل دانه) موثر بودند. مقایسه QTLهای اصلی بین دو جمعیت نشان داد که تعداد 15 QTL روی کروموزوم‌های مشابه در هر دو جمعیت مکان‌یابی شدند که بر پایداری بیشتر آنها دلالت دارد. این QTLها شامل هفت QTL برای صفات زراعی، چهار QTL برای صفات ظاهری دانه و چهار QTL برای صفات کیفیت پخت دانه بودند. بعلاوه، دو QTL مشترک در بین دو جمعیت روی کروموزوم شش در بین نشانگرهای مشابه RM4128-RM549 و RM587-RM4128به ترتیب برای مقدار آمیلوز و دمای ژلاتینی شناسایی شدند که تحت تاثیر زمینه ژنتیکی و آلل‌های والد مشترک علی‌کاظمی بودند. بقیهQTL های شناسایی شده، بین دو جمعیت مشترک نبودند که می‌تواند به دلیل وجود تفاوت‌های ژنتیکی ناشی از دو والد پدریIR و صالح باشد. در مجموع، تعداد 12 نشانگر SSR دارای فاصله ژنتیکی صفر تا پنج سانتی‌مورگان با QTLهای اصلی بودند و به عنوان نشانگرهای پیوسته شناسایی شدند. مقایسه QTLهای اپیستاتیک در بین دو جمعیت نشان داد که یک اثر اپیستازی مشترک و پایدار منتج از تعامل دو QTL روی کروموزوم‌های یک و پنج شناسایی شد که در کنترل وزن صد دانه در جمعیت IR/علی‌کاظمی و عملکرد دانه در صالح/علی‌کاظمی نقش داشت. در این مطالعه، 51 تا 57 درصد از QTLهای اصلی با نشانگرهای مشابه در بیان اثر متقابل اپیستازی نقش داشتند. در برخی موارد دو مکان ژنی مشارکت کننده در یک اثر اپیستازی، هر دو ازQTLهای اصلی بودند. بعلاوه بعضی از QTLها در بیش از یک اثر متقابل اپیستازی نقش آفرینی کردند که شاید نشان دهنده امکان ارتباط و تعامل چند مکان ژنی در بیان ژنتیکی صفات دارای همبستگی می‌باشد. علاوه براین، QTLهای اصلی با دامنه واریانس فنوتیپی تبیین شده (4/28-6/7 درصد)، سهم بیشتری در کنترل ژنتیکی صفات نسبت به QTLهای اپیستاتیک با دامنه (4/12-1/1 درصد) داشتند. با این‌وجود، برخی از QTLهای اپیستاتیک واریانس فنوتیپی قابل توجهی را بخود اختصاص دادند. بنابراین باید تاثیر اپیستازی مطلوب را در برنامه انتخاب به کمک نشانگر مد نظر قرار داد. در مجموع، 11 اثر متقابل QTL اصلی با محیط و 12 اثر متقابل QTL اپیستاتیک با محیط برای صفات مورد مطالعه معنی‌دار شدند. در این تحقیق، تعدادی از QTLهای اصلی دارای پوشش واریانس فنوتیپی قابل ملاحظه و اثرات افزایشی مطلوب بر برخی صفات بوده ولی دارای اثر متقابل معنی¬دار با محیط (پایدار) نبودند. بنابراین از این QTLهای مطلوب می‌توان در برنامه هرمی کردن ژن‌ها برای بهبود صفات زراعی و کیفی برنج استفاده کرد. به‌علاوه، تعدادی از نشانگرهای پیوسته با داشتن فاصله کمتر از پنج سانتی¬مورگان با این QTLها، شناسایی¬شدند که پس از اعتبار سنجی و تایید می¬توان از آن¬ها در برنامه¬ انتخاب به کمک نشانگر¬ها برای به¬نژادی لاین¬های برنج با صفات مطلوب در نسل¬های در حال تفکیک استفاده نمود.
|
|
|
:
|
Mapping of quantitative trait loci (QTLs) for the potential use of molecular markers would be very helpful for plant breeders in developing improved varieties. To this end, 242 Recombinant Inbred Lines (RILs) of two rice populations derived from Alikazemi/IR67017-180-2-1-2 (ALIR, 129 RILs) and Alikakami/Saleh (ALSA, 113 RILs) crosses were evaluated in terms of 14 agronomic and grain quality traits in two environments of Rasht and Tonekabon. The objective of this study was to identify the main QTLs (M-QTLs), epistatic QTLs (E-QTLs) and QTL×Environment (Q×E) interactions. An augmented experiment arranged within a randomized complete block design with 5 blocks and 5 checks. Polymorphism of the parents was evaluated by using 300 Simple Sequence Repeated (SSR) microsatellite markers. Linkage map for the two populations was constructed using 87 polymorph SSR markers which covered 1356.0 cM of rice genome with an average distance of 15.58 cM between two markers. The QTL analysis of data for two environments in each population was performed using the Mixed-Model-based Composite Interval Mapping (MCIM) method. A total of 66 M-QTLs with additive effects and 76 E-QTLs with additive× additive effects were identified for the studied traits, including 36 M-QTLs and 41 E-QTLs in ALIR population and 30 M-QTLs and 35 E-QTLs in ALSA population. These QTLs included 36, 17 and 13 M-QTLs and 53, 13 and ten E-QTLs for agronomic traits, cooking and appearance quality characteristics, respectively. In general, these QTLs in this study are more reliable and stable due to using MCIM method. The highest justified phenotypic variance (28.4%) was attributed to the number of filled grains per panicle. In this study, 17 QTL clusters were identified on chromosomes of three to nine with two to four traits per cluster comprising ten clusters for ALIR and seven for ALSA population. Four QTL clusters were associated with only agronomic traits, three with Eating and Cooking Quality (ECQ), three with grain appearance quality (APQ) and the rest of the clusters with a set of combination traits. Of these, four QTL clusters were identified with effective alleles from Alikazemi controlling six grain quality traits. Two clusters were found in a chromosomal block adjacent to the Alk locus with a common marker (RM4128) on chromosome 6, controlling ECQ traits of Gelatinization temperature (GT), Amylose Content (AC), and Gel Consistency. Two other clusters were identified in a block with a common marker (RM5955) on chromosome 3, affecting all three APQ traits of Grain length, Grain width and Grain shape. Comparison of main QTLs between the two populations showed that 15 M-QTLs were located on the same chromosomes in both populations indicating greater stability, including seven M-QTLs for agronomic, four for APQ and four for ECQ traits. In addition, two common QTLs were identified in both populations for AC and GT on chromosome 6 at the RM4128-RM549 and RM587-RM4128 intervals, which were influenced by the genetic background and alleles from a common maternal parent (Alikazemi). The rest of the QTLs were not common in both populations, which may be due to genetic differences of the two male parents (IR and Saleh). A total of 12 SSR markers were found with genetic distance of zero to five centimorgan with the related M-QTLs which as known linked markers. Comparison of E-QTLs between the two populations showed that a common and stable epistatic effect was found with interaction between two QTLs on chromosomes 1 and 5, controlling 100-grain weight in ALIR and grain yield in ALSA. In this study, 51 to 57% of the M-QTLs were involved in the expression of epistatic effect. In some cases, two loci which involved in an epistasis effect were both M-QTLs. In addition, some of the M-QTLs have been implicated in more than one epistasis effect, probably indicating the possibility of multilocus associations in genetic expression for correlated traits. Furthermore, the M-QTLs with the explained phenotypic variance range of 7.6- 28.4% had a greater role than the E-QTLs with the range of 1.1-12.4% in genetic control of the traits. However, some E-QTLs accounted for a considerable phenotypic variance. Therefore, the effect of desirable epistasis interaction should be considered for marker-assisted selection programs. In total, 23 Q×E interactions including 11 M-Q×E and 12 E-Q×E interactions were found significant both for seven evaluated traits. In this study, some of the M-QTLs had remarkable justified phenotypic variance and favorable additive effects on some traits but had no significant Q×E interaction. Therefore, such useful QTLs can be used for positive alleles pyramiding programs to improve rice agronomic and quality characteristics. Furthermore, a number of linked SSR markers were identified with less than 5 cM distance from important QTLs, suggesting that such SSR markers can be considered in marker-assisted selection programs to improve rice genotypes with desirable traits given their validation by genetic analysis.
|
| توصیفگر
|
:
|
مکان‌های ژنی
|
|
|
:
|
اپیستازی
|
|
|
:
|
عملکرد، کیفیت دانه
|
|
|
:
|
برنج
|
| شناسه افزوده
|
:
|
نظریان فیروزآبادی ، فرهاد
|
| شناسه افزوده
|
:
|
دانشگاه لرستان. دانشكده کشاورزی و منابع طبیعی
|
| عنوان ديگر
|
:
|
Mapping Quantitative Trait Loci (QTLs) for some important agronomic and grain quality traits in rice (Oryza sativa L.) using Recombinant Inbred Lines (RILs) populations driven from two elite crosses
|
| |