نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

• روناک طالبی قورمیک ¹
• هادی علی پور ²
• رضا درویش زاده ³

¹ گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

² گروه تولید و ژنتیک گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

³ گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه

چکیده

نقشه‌ یابی ارتباطی در بسیاری از گیاهان از جمله گیاهان زراعی با هدف شناسایی مکان‌ های ژنی کنترل کننده صفات کمی مورد استفاده قرار می‌ گیرد. تنش‌ های غیرزیستی از جمله تنش شوری یکی از چالش‌ های اصلی پیش‌ روی فعالیت های کشاورزی بوده که بخصوص در مراحل حساس رشد از جمله مرحله جوانه‌ زنی می‌ تواند عملکرد نهایی محصول را تحت تاثیر قرار دهد. در پژوهش حاضر واکنش 64 رقم گندم نان از لحاظ صفات طول گیاهچه، طول ساقه‌ چه، طول ریشه‌ چه، نسبت طول ساقه‌ چه به طول ریشه‌ چه، وزن تر گیاهچه، وزن خشک گیاهچه، درصد جوانه‌زنی، شاخص جوانه‌ زنی، سرعت جوانه‌ زنی، میانگین سرعت جوانه‌ زنی، میانگین زمان جوانه‌ زنی، انرژی جوانه‌زنی، بنیه بذر، شاخص جوانه‌ زنی نسبی، سرعت جوانه‌ زنی نسبی و انرژی جوانه‌ زنی نسبی در سه شرایط نرمال، تنش شوری 60 میلی‌مولار و تنش شوری 120 میلی‌مولار، با دو تکرار در قالب طرح لاتیس ساده در سال زراعی 1400، در آزمایشگاه ژنتیک دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه بررسی شد. به منظور شناسایی مکان‌های ژنی کنترل کننده صفات مرتبط با جوانه‌زنی، از 36361 نشانگر SNP استفاده شد. نقشه‌یابی ارتباطی صفات مورد مطالعه با نرم‌افزار TASSEL 5.0 انجام گرفت. در پژوهش حاضر تعداد 330، 153 و 116 ارتباط نشانگر-صفت معنی‌دار به ترتیب در شرایط نرمال، تنش شوری 60 میلی‌مولار و تنش شوری 120 میلی‌مولار شناسایی شد. در این بین در شرایط نرمال 43 نشانگر مهم مرتبط با شاخص‌ های جوانه‌ زنی در کروموزم‌های 1B و 7B شناسایی شد. در شرایط تنش شوری 60 میلی‌مولار و 120 میلی‌مولار به ترتیب تعداد 32 و 14 نشانگر مهم مرتبط با کنترل صفات گیاهچه درکروموزم‌های 1B، 2B، 6A، 5A و 6B و کروموزم‌های 1B، 3A و 3B شناسایی شد. تطابق توالی مربوط به همه نشانگرهای معنی‌دار در مقابل ژنوم رفرنس گندم در پایگاه داده Ensembl Plants مورد بررسی قرار گرفت. بررسی توالی‌ها نشان داد که ارتباط‌های نشانگر-صفت شناسایی شده در فرآیندهای بیولوژیکی و مولکولی مهمی از جمله انتقال سیگنال، مسیرهای سینگالینگ پروتئین کیناز، پاسخ دفاعی، پاسخ به محرک‌های زیستی، متابولیسم هیدولاز، اتصال پلی ساکارید نقش دارند. در شرایط تنش شوری 60 میلی‌مولار مسیرهای مهمی از جمله متابولیسم پرولین، آرژنین، بتا آلانین و در شرایط تنش شوری 120 میلی‌مولار مسیر انتقال دهنده ABC شناسایی شدند. ارتباطات نشانگر-صفت و مسیرهای شناخته شده براساس نتایج این مطالعه بسیار حائز اهمیت بوده و می‌توان پس از تایید نتایج در جمعیت‌های دو والدی و انجام آزمایشات تکمیلی، در برنامه‌های به‌نژادی و گزینش به کمک نشانگر گیاه گندم این نتایج را مورد استفاده قرار داد.

کلیدواژه‌ها

• گندم
• نقشه‌یابی ارتباطی
• SNP
• مرحله جوانه‌زنی

موضوعات

• B: اصلاح و بیوتکنولوژی

عنوان مقاله [English]

Association mapping and gene ontology related to germination traits under normal conditions and salt stress in some bread wheat cultivars

نویسندگان [English]

• Ronak Talebi Qormik ¹
• Hadi Alipour ²
• Reza Darvishzadeh ³

¹ Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran

² Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran

³ Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran

چکیده [English]

Introduction: Association mapping is used for many plants, including crop plants, with the aim of identifying the locus of quantitative traits. Abiotic stress including salinity stress is one of the main challenges facing agriculture, which can affect the final yield of the product, especially in the critical stages of growth, including the germination stage. Stress can affect the growth rate in different stages of growth and in more severe cases it can destroy the plant. Therefore, introducing and creating stress-tolerant plants, especially salinity stress, along with the use of other methods, can be somewhat helpful in dealing with the reduction of agricultural products.

Materials and Methods: In the current research, 64 varieties of bread wheat have been investigated in three different conditions including normal, 60 mM salt stress and 120 mM salt stress, with two repetitions in the form of a simple lattice design in the crop year 2021, in the Genetics laboratory of the Faculty of Agriculture of Urmia University and sodium chloride(NaCl) was used to create salinity. In this study, the traits of seedling length, shoot length, root length, ratio of shoot length to root length, seedling fresh weight, seedling dry weight, germination percentage, germination index, germination speed, average germination speed, average germination time, germination energy, seed vigor, relative germination index, relative germination speed and relative germination energy were studied. Also, 36361 SNP markers were used to identify gene locations controlling germination traits. TASSEL 5.0 software was used to association mapping of studied traits. For this purpose, the mixed linear model (MLM) method using PCA and Kinship matrices was used. Manhattan plots and LD plots were drawn using R studio 4.1.1 software.

Results and Discussion: In the present study, 330, 153, and 116 MTAs were identified for normal conditions, 60 mM salinity stress conditions, and 120 mM salinity stress conditions, respectively. Meanwhile, in normal conditions, 43 important markers in chromosomes 1B and 7B were related to germination indices. In the condition of 60 mM salinity stress, the number of 32 important markers in chromosomes 1 B, 2 B, 6 A, 5 A and 6 B and in the condition of 120 mM salinity stress, the number of 14 important markers in chromosomes 1 B, 3 A and 3 B were related to the control of plant traits. The sequence of all the significant markers in Ensembl plant database was checked. Examination of the sequences showed that MTAs are involved in important biological and molecular processes such as signal transduction, signaling pathways of kinase presentation, defense response, response to biological stimuli, hydrolase metabolism, polysaccharide binding, etc. In the condition of 60 mM salinity stress, an important pathway including the metabolism of proline, arginine, beta-alanine, and in the condition of 120 mM salinity stress, the ABC transporter pathway was identified.

Conclusion: The MTAs and known pathways based on the results of this study are very important, and after confirming the results in biparental populations and performing additional tests, these findings can be used in marker-assisted breeding and selection programs for wheat plants.

کلیدواژه‌ها [English]

• Wheat
• Association mapping
• SNP
• Germination stage