تجزيه ساختار و تنوع ژنتيكي ارقام جو با استفاده از نشانگرهاي اس.ان.پي

Study of Genetic Diversity and Population Structure in Barley (Hordeum vulgare L.) Based on SNP Markers

جو يكي از مهم‌ترين گياهان خانواده غلات است و از نظر اهميت اقتصادي در مقام چهارم دنيا قرار گرفته است. وجود تنوع ژنتيكي اساس برنامه‌هاي اصلاحي است و براي بهبود گياهان زراعي ضروري است. نشانگرهاي اس.ان.پي به دليل فراواني زياد در ژنوم يكي از بهترين نشانگرها براي مطالعه تنوع ژنتيكي و ساختار جمعيت است. در اين مطالعه 100 رقم جو پاييزه با استفاده از 3964 نشانگر اس.ان.پي با MAF بيشتر از ده درصد مورد ارزيابي قرار گرفت. دامنه شاخص PIC در كل جمعيت از 0.19 تا 0.5 با ميانگين 0.39بود. مقدار اين شاخص براي اغلب نشانگرها (3352 نشانگر) بيشتر از 0.25 بود. ميانگين شاخص PIC بر روي كروموزوم‌هاي مختلف از 0.37 (كروموزوم‌هاي شماره 2 و 5) تا 0.42(كروموزوم‌هاي شماره 3 و 7) متغير بود. تعيين ساختار جمعيت نشان داد كه ژنو تيپ‌ها بر اساس نشانگرهاي مورد استفاده در دو زيرگروه قرار مي‌گيرند كه با مورفولوژي دورديفه يا شش رديفه بودن سنبله مطابقت داشت. تجزيه واريانس مولكولي و تعيين شاخص Fst در نواحي از ژنوم كه باعث تمايز دو زيرجمعيت شده‌اند، نشان داد اين مناطق ژنومي با ژن‌هاي كنترل‌كننده مورفولوژي سنبله هم‌مكان هستند. ميانگين عدم تعادل لينكاژي با افزايش فاصله ژنتيكي كاهش يافت و در داخل زيرگروه‌ها بيشتر از عدم تعادل موجود در كل جمعيت بود. عدم تعادل ژنتيكي در ارقام شش رديفه نسبت به ارقام دو رديفه روند كاهشي سريع‌تري داشت. اين پژوهش نشان داد تنوع ژنتيكي قابل ملاحظه‌اي در ارقام جو پاييزه وجود دارد و مي‌توان از آن در برنامه‌هاي اصلاحي استفاده كرد.

Barley is a major crop and the fourth most important cereal in the world. Genetic diversity is a basic component in breeding programs and is crucial for successful barley improvement. SNPs are a good marker type to study diversity. SNPs represent the most abundant source of genetic variation within the genome and are linked to heritable differences between individuals. in this study we used diverse collection of 100 winter barley (Hordeum vulgare L.) to assess genetic diversity and population structure. Population was genotyped using 3964 SNPs with minor allele frequencies (MAFs) more than 10 percent. PIC was ranged from 0.19 to 0.5 in the whole panel and it was more than 0.25 for 3352 markers. The average of PIC was varied from 0.37 (2H and 5H chromosomes) to 0.42 (3H and 7H chromosomes). strong population structure effect related to ear row number (two-row and six-row) was present in our barley collection. AMOVA analysis and Fst index showed that differentiated regions of genome are correspondence with ear row number loci. In the whole genome, average linkage disequilibrium (LD) was observed to decay at 4cM and in sub populations was more than whole panel. LD decay was more rapid in six-row cultivars compared to two-row. These results indicated considerable genetic variation in winter barley collection and could be used in barley improvement programs.