شناسايي نواحي ژنومي مرتبط با تجمع آهن در دانه جمعيت هاپلوييدهاي مضاعف جو

Identification of genomic regions associated with iron accumulation at seed of barley doubled haploid population

آهن يكي از عناصر ضروري، كم مصرف براي اكثر گياهان مي باشد كه نقش مهمي در تثبيت ازت و فعاليت برخي از آنزيم ها مانند كاتالاز، پراكسيداز و سيتوكروم اكسيداز دارد. به منظور مكان يابي QTL هاي مرتبط با ميزان و غلظت آهن در دانه جو، 148 لاين هاپلوييد مضاعف حاصل از تلاقي رقم دو رديفه استراليايي Clipper و رقم شش رديفه بومي الجزاير Sahara3771 در شرايط گلخانه اي ارزيابي و صفات عملكرد دانه تك بوته، وزن هزار دانه، غلظت و محتواي آهن دانه اندازه-گيري شد. تجزيه QTL بر اساس نقشه پيوستگي جمعيت مشتمل بر 26 نشانگر رتروترانسپوزوني IRAP و REMAP، 246 نشانگر SSR و EST-SSR، 238 نشانگر RFLP و يك نشانگر مورفولوژيك با پوشش 09/1099 سانتي مورگان از ژنوم جو و متوسط فاصله بين دو نشانگر مجاور برابر 37/2 سانتي مورگان انجام شد. از نظر كليه صفات، تفاوت معني دار بين لاين ها مشاهده شد و وجود تفكيك متجاوز در كليه صفات نشان دهنده وجود تركيبات آللي مطلوب والدين در نتاج بود. در مجموع، 511 نشانگر در هفت گروه پيوستگي قرار گرفتند. شش QTL براي عملكرد دانه تك بوته مكان يابي شد كه فقط يكي از آن ها داراي اثر افزايشي منفي بود. از سه QTL وزن هزار دانه، QTL واقع در كروموزوم 2H با اثر افزايشي مثبت، 70 درصد از تغييرات فنوتيپي صفت را تبيين كرد. براي غلظت و محتواي آهن، به ترتيب 6 و 4 QTL شناسايي شده كه 5 و 2 QTL اثر افزايشي منفي داشتند. اثر افزايشي منفي اغلب QTL هاي شناسايي شده براي غلظت و محتواي آهن تك بوته نشان دهنده نقش الل هاي والد Sahara3771 در افزايش تجمع آهن در نتاج است. دو ناحيه ژنومي مشترك براي QTL هاي برخي از صفات مورد مطالعه شناسايي شد كه ممكن است ناشي از پيوسته بودن QTL ها يا اثر پليوتروپيك آن ها باشد. با توجه به پيوستگي قوي نشانگر هاي پيوسته با QTL هاي مكان يابي شده، اين نشانگر ها مي توانند در برنامه هاي اصلاح به كمك نشانگر استفاده شوند.

Iron is one of the essential micronutrient, which has an important role in nitrogen fixation and activity of some enzymes such as catalase, peroxidase and cytochrome oxidase. To map QTLs for the traits associated with iron accumulation in barley, 148 doubled haploid lines derived from a cross between Clipper an Australian two rowed cultivar and Sahara3771 Algerian six rowed landrace were evaluated under greenhouse condition and single plant grain yield, 1000 kernel weight, single plant iron concentration and content at grain were measured. To saturate linkage map of the population, 26 retrotransposone markers, IRAP and REMAP markers, 246 SSR and EST-SSR, 238 RFLP and one morphological marker were used and covered 1099.09 cM of barley genome with an average distance of 2.37 cM between two adjacent markers. Transgressive segregation was observed for all traits indicating the presence of desirable parental allele combinations in the progenies. In total, 511 polymorphic markers were mapped in 7 linkage groups. For single plant grain yield, six QTLs were mapped with positive additive effects except one. Three QTLs were identified for seed weight which QTL on 2H with positive additive effect explained 70% of the phenotypic variation. For single plant iron concentration and content at grain six and four QTLs were detected, respectively that five and two QTLs had negative additive effects. QTLs had negative additive effects indicating the role of Sahara3771 alleles in increasing iron accumulation in offspring. Two common genomics regions for the QTLs of some traits were identified which could be due to linkage between the QTLs or their pleiotropic effect. Given the strong linkage markers associated with QTL positioning, these markers can be used in marker-assisted breeding programs.