نقشه يابي ارتباطي صفات فيزيولوژيك و بيوشيميايي گندم با استفاده از نشانگرهاي SNP در شرايط بهينه و تنش كمبود روي

مقدمه: تنش هاي محيطي نظير تنش كمبود عناصر غذايي، تهديدات جدي براي توليدات كشاورزي محسوب مي شوند. عنصر روي از جمله عناصر ضروري كم مصرف، اما با ارزش تغذيه اي بالا است كه نقش مهمي در رشد ريشه، افزايش عملكرد محصول، مقاومت گياه در برابر بيماري ها، فتوسنتز، يكپارچگي غشاي سلولي، تشكيل دانه گرده، توليد انرژي و افزايش آنزيم هاي آنتي اكسيداني و كلروفيل در بافت هاي گياهي دارد. علاوه بر اين، روي براي توليد هورمون‌هاي گياهي مانند اسيد آبسيزيك، اكسين، جيبرلين‌ها و سيتوكينين ضروري و كمبود آن باعث اختلال در تكثير سلول‌هاي گياهي مي‌شود. ميزان روي دانه گندم بين 20 تا 30 ميلي گرم در كيلوگرم است. حدود 50 درصد از خاك هايي كه براي توليد غلات در دنيا استفاده مي شوند، مقدار روي قابل استفاده كافي ندارند. يكي از راه كارهاي مقابله با كمبود روي، اصلاح ارقام روي-كارا است و بنابراين انجام تحقيقات پايه به منظور شناسايي ژن هاي كنترل كننده آن ضروري است. در تحقيق حاضر 64 رقم گندم بهاره تحت شرايط بهينه و تنش كمبود روي مورد مطالعه گرفت و هدف از آزمايش، شناسايي مكان هاي ژنومي كنترل كننده صفات فنولوژيك، فيزيولوژيك و بيوشيميايي با استفاده از روش GWAS مبتني بر LD بر اساس نشانگرهاي SNP بود.مواد و روش ها: به منظور نقشه يابي در سطح ژنوم عملكرد و صفات فيزيولوژيك و بيوشيميايي در ارقام گندم نان، تعداد 64 رقم گندم بهاره به صورت يك آزمايش گلداني در قالب طرح لاتيس ساده تحت دو شرايط بهينه و تنش كمبود روي در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه اروميه كشت شدند. صفات مطالعه شده شامل روز تا جوانه زني، روز تا سنبله دهي، روز تا گرده افشاني، روز تا رسيدگي فيزيولوژيك، طول پرشدن دانه، دماي كانوپي، كلروفيل كل، شاخص سطح برگ، وزن تر و خشك اندام هوايي، محتواي آب نسبي برگ، غلظت روي اندام هوايي،  غلظت پروتئين دانه و عملكرد دانه بودند. ارزيابي ژنوتيپي جمعيت با استفاده از 36360 نشانگر SNP انجام شد. براي تعيين ساختار جمعيت، از تجزيه به مؤلفه هاي اصلي (PCA) استفاده و نتايج PCA به جاي ماتريس Q به عنوان متغير كمكي جهت انجام تجزيه ارتباطي در نظر گرفته شد. براي انجام تجزيه ارتباطي و شناسايي نشانگرهاي پيوسته با ژن هاي كنترل كننده صفات مورد مطالعه نيز از دو روش GLM و MLM استفاده و ارتباط هاي نشانگر- صفت (MTA) معني دار به طور جداگانه براي هر يك از شرايط آزمايشي شناسايي شد.يافته هاي تحقيق: نتايج تجزيه ارتباطي با استفاده از روش GLM تعداد 145 ارتباط نشانگر- صفت (MTA) تحت شرايط بهينه و 135 MTA تحت شرايط تنش كمبود روي شناسايي كرد، در حالي كه با استفاده از روش MLM تعداد 165 MTA تحت شرايط بهينه و 142 MTA تحت شرايط تنش كمبود روي شناسايي شد. بيش ترين و كم ترين تعداد ارتباط نشانگر- صفت معني دار با هر دو روش GLM و MLM تحت شرايط بهينه، به ترتيب براي صفت وزن خشك و طول دوره پرشدن دانه شناسايي شد، در حالي كه تحت شرايط تنش كمبود روي، بيش ترين تعداد ارتباط نشانگر- صفت معني دار با هر دو روش تجزيه ارتباطي مربوط به صفت محتواي آب نسبي برگ و كم ترين تعداد مربوط به صفات غلظت پروتئين دانه و غلظت روي اندام هوايي بود. از ارتباط هاي نشانگر- صفت معني دار شناسايي شده در اين آزمايش، مي توان به منظور افزايش كارايي برنامه هاي به نژادي از طريق فرايند انتخاب به كمك نشانگر استفاده كرد.نتيجه گيري: نتايج مطالعه حاضر، كارايي استفاده از روش نقشه يابي ارتباطي و مدل هاي GLM و MLM را در شناسايي نشانگرهاي پيوسته با صفات ارزيابي شده در گندم نشان داد. همچنين، اطلاعات به دست آمده از اين آزمايش نشان داد كه نشانگرهاي SNP ابزار توانمندي براي ارزيابي تنوع ژنتيكي و تهيه ساختار جمعيت هاي گندم هستند و مي توانند از طريق انتخاب به كمك نشانگر در برنامه هاي به نژادي مورد استفاده قرار گيرند. البته لازم است نشانگرهاي شناسايي شده در جمعيت هاي بزرگ تر مورد بررسي قرار گيرند تا از ارتباط آن ها با صفات مورد مطالعه اطمينان حاصل شود. در اين مطالعه چندين مكان ژني مشترك نيز براي صفات مورد مطالعه شناسايي شد كه مي توان از آن ها به منظور گزينش همزمان چند صفتي در برنامه هاي به نژادي آينده استفاده كرد.