تجزیة QTL برای برخی از مشخصه‌های جوانه‌زنی در رگه‌های خالص نوترکیب آفتابگردان در تنش شوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

2 کارشناس ارشد بیوتکنولوژی، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

چکیده

به منظور بررسی تغییرپذیری‌های ژنتیکی، شناسایی و مکان‌یابی ژن‌های کنترل‌کنندة صفات کمی  (QTL)مشخصه (پارامتر)های جوانه‌زنی بذر تحت تنش شوری در گیاه آفتابگردان، آزمایشی شامل هشتاد ژن‌نمون (ژنوتیپ) از یک جامعة خویش‌آمیختة (اینبرد) نوترکیب (RIL) آفتابگردان، ناشی از تلاقی دو رگه یا لاین (PAC2 x RHA266) در یک طرح فاکتوریل در دو شرایط کنترل و تنش شوری در سه تکرار و در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده در مجتمع آزمایشگاهی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران اجرا شد. صفات مورد بررسی شامل زمان لازم برای آغاز جوانه‌زنی بذرها، زمان 50 درصد جوانه‌زنی، زمان بیشترین جوانه‌زنی  و درصد جوانه‌زنی بودند. نتایج گویای معنی‌دار بودن تنش شوری و تأثیر ژن‌نمون‌ها در همة صفات اندازه‌گیری‌شده بود. اگرچه تنش شوری تأثیر منفی روی جوانه‌زنی نشان داد، اما معنی‌دار بودن تأثیر ژن‌نمون در تنش نشان‌دهندة رفتار متفاوت ژن‌نمون­ها در پاسخگویی به تنش شوری بود. در این تحقیق، QTLهای "1.T50%G.16.1" و "2.T50%G.17.1" کنترل‌کنندة زمان 50 درصد جوانه‌زنی بذر در شرایط کنترل و تنش شوری، به عنوان QTLهای بزرگ‌تأثیر معرفی شدند. همچنین QTLهای (2.TSG.16.1) و (1.TSG.16.1) کنترل‌کنندة زمان آغاز جوانه‌زنی بذر وQTL های (2.PSG.12.1)، (1.PSG.12.1)، (2.PSG.12.3) و (1.PSG.12.2) کنترل‌کنندة درصد جوانه‌زنی بذر به عنوان QTLهای ساختاری معرفی شدند. از مکان‌های کروموزومی و نشانگر (مارکر)های جفت (لینک)شده با آنها در روش گزینش به کمک نشانگر برای بهبود صفت جوانه‌زنی در شرایط شوری پس از آزمایش‌های و تکرارهای لازم می‌توان استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

QTL mapping for seed germination parameters in sunflower (Helianthus annuus L.) recombinant inbred lines under salt stress

نویسندگان [English]

  • Asa Ebrahimi 1
  • Amir Hossein Fartash 2
  • Ali Mafakheri 2
  • Zahra Saatian 2
1 Assistant Professor, Department of Biotechnology, College of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Science and Research
2 Former M.Sc. Student, Department of Biotechnology, College of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Science and Research
چکیده [English]

In order to assess the genetic variability for seed germination parameters under salt stress in sunflower and corresponding QTL locations, an experiment was conducted using a population of 80 recombinant inbred lines obtained from a cross between PAC2 and RHA266. The experiment was arranged under a randomized complete block design with three replications in control and saline conditions. Several germination parameters were measured including time to start germination (TSG), time to 50% germination (T50%G), time to maximum germination (TMG) and percentage of seed germination (PSG). Results showed highly significant variations among genotypes (RILs) for all traits. Salt stress had a negative effect on germination, however the significance of RIL × Condition interaction suggested that the RILs have different responses to salt stress. In this study, “1.T50%G.16.1” and “2.T50%G.17.1” QTLs (controlling T50%G under salt and control conditions, respectively) were introduced as large-effect QTLs. Moreover, “2.TSG.16.1” and “1.TSG.16.1” QTLs (controlling TSG) and also “2.PSG.12.1”, “1.PSG.12.1”, “2.PSG.12.3” and “1.PSG.12.2” QTLs (controlling PSG) were introduced as stable QTLs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • germination
  • QTL
  • salt stress
  • sunflowers

مراجع

  1. Al-Chaarani, G.R., Gentzbittel, L., Huang, X.Q. & Sarrafi, A. (2004). Genotypic variation and identification of QTLs for agronomic traits using AFLP and SSR markers in RILs of sunflower (Helianthus annuus L.). Theoretical and Applied Genetics, 109(7), 1353-1360.
  2. Ashraf, M. & Tufail, M. (1995). Variation in salinity tolerance in sunflower (Helianthus annuus L.). Agronomy and Crop Science, 174(5), 351-362.
  3. Ayoub, M., Armstrong, E., Bridger, G., Fortin, M.G. & Mather, D.E. (2003). Marker based selection in barley for a QTL region affecting alpha amylase activity of malt. Crop Science, 43(5),556-561.
  4. Benavides, M.P., Aizencang, G. & Tomaro, M.L. (1997). Polyamines in Helianthus annuus L. during Germination under Salt Stress. Plant Growth Regulation,16(4), 205-211.
  5. Bresler, E., McNeal, B.L. & Carter, D.L. 1982. Saline and sodic soil springer: Berlin, Heidelberg, New York.
  6. Burke, J.M., Tang, S., Knapp, S.J. & Rieseberg, L.H. (2002). Genetic analysis of sunflower domestication. Genetics societyty of America, 161(3),1257-1267.
  7. Catalan, I., Balzarini, Z., Talesnik, E., Sereno, R. & Karlin, U. (1994). Effect of salinity on germination and seedling growth of Prosopis flexuosa (D.C). Forest Ecology and Management, 63(2-3), 347-357.
  8. Cramer, G., Alberico, G.J. & Schmidt, C. (1994). Salt tolerance is not associated with the sodium accumulation of two maize hybrids. Australian Journal of Plant Physiology, 21(5), 675-692.
  9. Davar, R., Darvishzadeh, R. & Majd, A. (2011). Genotype-isolate Interaction for Resistance to Sclerotinia sclerotiorum in Sunflower. Phytopatholigia Mediterrenea, 50(1), 442-449.
  10. Ebrahimi, A., Maury, P., Berger, M., Calmon, A., Grieu, P. & Sarrafi, A. (2009). QTL mapping of protein content and seed characteristic under water-stress condition in sunflower. Genome, 52(5), 419-340.
  11. Ebrahimi, A., Maury, P., Berger, M., Poormohammad Kiani, S., Nabipour, A., Shariati, F., Grieu, P. & Sarrafi, A. (2008). QTL mapping of seed-quality traits in sunflower recombinant inbred lines under different water regimes. Genome, 51(8), 599-615.
  12. Ebrahimi, A. & Sarrafi, A. (2012). Genetic variability and identification of markers associated with germination parameters in gamma-irradiation induced mutants of sunflower under water stress condition. Iranian journal of genetics and plant breeding, 1(2), 1-8.
  13. Haddadi, P., Ebrahimi, A., Langlade, N.B., Yazdi-samadi , B., Berger , M., Calmon, A., Naghavi , M.R., Vincourt , P. & Sarrafi, A. (2012). Genetic dissection of tocopherol and hytosterol in recombinant inbred lines of sunflower through quantitative trait locus analysis and the candidate gene approach. Molecular Breeding, 29(3), 717-729.
  14. Han, F., Ullrich, S.E., Kleinhofs, A., Jones, B.L., Hayes, P.M. & Wesenberg, D.M. (1997). Fine structure mapping of the barley chromosome 1 centromere region containing malt quality QTL. Theoretical and Applied Genetics, 95(5-6), 903-910.
  15. Katerji, N., van Hoorn, J.W., Hamdy, A. & Mastrorilli, M. (2000). Salt tolerance classification of crops according to soil salinity and to water stress day index. Agricultural Water Management, 43(1), 99-109.
  16. Kaya, M.D., Okc, G., Atak, M., Cikili, Y. & Kolsarici, O. (2005). Seed treatments to overcome salt and drought stress during germination in sunflower (Helianthus annuus L.). European Journal of Agronomy, 24(4), 291-295.
  17. Lenzi, A., Fambrini, M., Barotti, S., Pugliesi, C. & Vernieri, P. (1995). Seed germination and seedling growth in a wilty mutant of sunflower (Helianthus annuus L.): Effect of abscisic acid and osmotic potential. Environmental and Experimental Botany, 35(4), 427-434.
  18. Lexer, C., Welch, M.E., Durphy, J.L. & Rieseberg, L.H. (2003). Natural selection for salt tolerance quantitative trait loci (QTLs) in wild sunflower hybrids: Implication for the origin of Helianthus paradoxus, a diploid hybrid species. Molecular Ecology, 12(5), 1225-1235.
  19. Lexer, C., Lai, Z. & Rieseberg, L. H. (2004). Candidate gene polymorphisms associated with salt tolerance in wild sunflower hybrids:implication for the origin of Helianthus paradoxus , a diploid hybrid species. National Institute of Health, 16(1), 225-233.
  20. Lin, C. & Kao, C.H. (1996). Proline accumulation is associated with inhibition of root growth of rice seedling caused by NaCl. Plant Science, 114(2), 121-128.
  21. Mansour, M.M.F. (1994). Changes in growth, osmotic potential and cell permeability of wheat cultivars under salt stress. Biologia Plantarum, 36(3), 429-434.
  22. Map Chart. (2008). Map Chart Suite X4. Map Chart.
  23. Mayer, A.M. & Poljakoff-Mayber, A. (1989). The Germination of Seeds Pergamon Press: Oxford.
  24. Mohamed, S., Boehm, R., Binsfeld, P.C. & Schnabl, H. (2004). Agrobacterium-mediated transformation of two high oleic sunflower (Helianthus annuus L.). Genotypes: assessment and optimization of important parameters. Helia, 27(40), 25-40.
  25. Nabipour, A.R. (2004). Identification and localization of QTLs controlling some agronomic traits in sunflower. Tehran, Karaj, Iran.
  26. Perez Alfocea, F., Estañ, M.T., Caro, M. & Bolarín, M.C. (1993). Responses of tomato cultivars to salinity. Plant and Soil, 150(2), 203-211.
  27. Poormohammad Kiani, S., Talia, P., Maury, P., Grieu, P., Heinz, R., Perrault, A., Nishinakamasu, V., Hopp, E., Gentzbittel, L., Paniego, N. & Sarrafi, A. (2007). Genetic analysis of plant water status and osmotic adjustment in recombinant inbred lines of sunflower under two water treatments. Plant Science, 172(4), 773-787.
  28. Rogers, M.E. & Noble, C.L. (1991). The effect of NaCl on the establishment and growth of balansa clover (Trifolium michelianum Savi var. balansae Boiss.) Australian Journal of Agricultural Research, 42(5), 847-857.
  29. Tang, S., Leon, A., Bridges, W.C. & Knapp, S.J. (2006). Quantitative trait loci for genetically correlated seed traits are tightly linked to branching and pericarp pigment loci in sunflower. Crop Science Society of America, 46(2), 721-734.
  30. Turhan, H. & Ayaz, C. (2004a). Effect of Salinity on Seedling Emergence and Growth of Sunflower (Helianthus annuus L. Cultivars). International Journal of Agriculture and Biology, 1(1), 149-152.
  31. Turhan, H. & Baser, I. (2004b). In vitro and In vivo water stress in sunflower (Helianthus annuus L.). Helia, 27(40), 227-236.
  32. Wang, S., Basten, C.J. & Zeng, Z.B. (2007). Windows QTL cartographer 2.5., Department of Statistics, North Carolina State University, Raleigh, NC. Available at http://statgen.ncsu.edu/qtlcart/WQTLCart.htm.
  33. Yapsania, T., Moustakas, M. & Domiandou, K. (1994). Protein Phosphorylation dephosphorylation in alfalfa seeds germinating under salt stress. Journal of Plant Physiology, 143(2), 234-240.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 03 شهریور 1393
  • تاریخ بازنگری: 24 تیر 1394
  • تاریخ پذیرش: 17 مرداد 1394
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1394

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار