تعيين نحوه توارث و مكانيابي ژنهاي كنترلكننده صفات زراعي در جو

Inheritance and QTL Mapping of Agronomical Traits in Barley

در اين تحقيق، يك جمعيت 2:3F حاصل از تلاقي دو رقم جوي Hiberna و Pfyner جهت تعيين نحوه توارث بهروش تجزيه ميانگين نسل‌ها و همچنين شناسايي نواحي ژنومي (QTL) كنترلكننده عملكرد و اجزا آن از طريق نشانگرهاي ريزماهواره، مورد استفاده قرار گرفت. تجزيه ميانگين نسلها نشان داد كه اگرچه در كنترل اكثر صفات زراعي هر دوي اثرات افزايشي و غالبيت نقش داشتند، اثرات غالبيت و اثرات متقابل غيرآللي بيشترين سهم را در توارث صفات روز تا رسيدگي، تعداد دانه در خوشه، طول خوشه و ارتفاع بوته به خود اختصاص دادند. پارامترهاي ژنتيكي نظير وراثتپذيري نشان داد كه اداره صفت تعداد پنجه تحت تاثير اثرات افزايشي بود. با اينكه اثرات افزايشي مهمترين نقش را در تكوين صفت عملكرد دانه در بوته داشتند اين صفت از وارثت‌پذيري قابل توجهي برخوردار نبود. نقشه پيوستگي 159 نشانگر ريزماهواره با پوشش ژنومي 5/1030 سانتي‌مورگان تهيه گرديد. براساس روش مكان‌يابي فاصله‌اي مركب براي صفات روز تا رسيدگي، تعداد پنجه، وزن هزار دانه، ارتفاع بوته، طول خوشه، تعداد دانه در خوشه و عملكرد دانه به‌ترتيب 2، 4، 2، 4، 1، 4 و 7 ناحيه ژنومي مكان‌يابي شد. در ميان QTLهاي شناسايي‌شده در اين مطالعه 10 ناحيه ژنومي توسط ساير محققين گزارش شده بود، كه اين امر نشان‌دهنده اهميت و پايداري اين نواحي در جمعيت‌هاي مختلف است. نتايج اين تحقيق همچنين نشان داد كه صفت عملكرد دانه تحت تاثير تعداد زيادي ژن كوچك اثر بود، كه اين امر گزينش مستقيم براي اصلاح اين صفت را با مشكل مواجه خواهد كرد. دو QTL از والد ‘Pfyner’ بر روي كروموزوم‌هاي 1H و 2H (qgs-1 و qnt-2a) شناسايي شد كه بصورت معني‌دار باعث افزايش تعداد دانه در خوشه و تعداد پنجه شدند. در نتيجه در جمعيت در حال تفرق مورد بررسي مي‌توان از اين نواحي ژنومي به‌عنوان شاخص‌هاي گزينشي مناسب براي اصلاح غيرمستقيم عملكرد استفاده كرد.

In this study, an F2:3 population derived from the cross between Hiberna and Pfyner was used to analyze the inheritance of yield and its components in barley by generation mean analysis and to map the corresponding QTLs (quantitative trait loci) by microsatellite markers. Generation mean analysis suggested that both additive and dominance effects were important for most of the traits evaluated, but dominance and non-allelic interaction had a more pronounced effect for days to maturity, number of grains per spike, spike length and plant height. The highest heritability was obtained for number of tillers, indicating that this trait is controlled by additive effects. The additive effects played major role in the inheritance of grain yield per plant, since heritability of this trait was low. The linkage map constructed by 159 microsatellite markers covered a total length of about 1030.5 cM. Using the method of composite interval mapping 2, 4, 2, 4, 1, 4 and 7 QTLs were detected for days to maturity, number of tillers, 1000-grain weight, plant height, spike length, number of grains per spike and grain yield, respectively. Ten QTLs had corresponding occurrences with the QTLs reported earlier, indicating that these QTLs are stable across genetic backgrounds. The results of this study also showed that, grain yield per plant controls with several minor genes. It can therefore be concluded that direct improvement of this trait is somehow problematic. Two major QTLs contributed by ‘Pfyner’ on chromosomes 1H and 2H (qgs-1 and qnt-2a) were found to significantly increase number of grains per spike and number of tillers, respectively. Thus, genetic improvement in grain yield would be easier through indirect selection for these QTLs than through direct selection for grain yield.