اثر كروموزوم شماره يك برنج بر صفات مرتبط با تحمل به شوري و خشكي در مراحل جوانه‌زني و گياهچه‌اي

The Effect of Rice Chromosome 1 on Traits Associated with Drought and Salinity Tolerance at Germination and Seedling Stages

اين پژوهش با هدف شناسايي QTLهاي مرتبط با تحمل به شوري و خشكي در دو مرحله جوانه‌زني و گياهچه‌اي با استفاده از جمعيت F2:4 حاصل از تلاقي دو رقم برنج غريب (متحمل به شوري و خشكي) و سپيدرود (حساس به شوري و خشكي) انجام شد. تعداد 236 نشانگر چند شكل (شامل 105 نشانگرAFLP و 131 نشانگر ريزماهواره) براي تهيه نقشه ژنتيكي كروموزوم يك برنج مورد اسفاده قرار گرفت. سيزده نشانگر ريزماهواره به همراه هفت نشانگر AFLP در مجموع با طول1/216 سانتي مورگان كروموزوم يك را تشكيل دادند و فاصله متوسط نشانگرهاي مجاور روي اين كروموزوم 8/10 سانتي‌مورگان بود. با استفاده از روش مكان‌يابي فاصله‌اي مركب، در مجموع هفده QTL كنترل كننده صفات سرعت جوانه‌زني، درصد جوانه‌زني، طول ريشه‌چه، طول ساقه‌چه، طول كليوپتيل و شاخص‌هاي تحمل به خشكي و شوري در مرحله جوانه‌زني در چهار شرايط مختلف (تنش خشكي ناشي از PEG و سوربيتول، تنش شوري ناشي از NaCl و شرايط عدم تنش) و چهار QTL كنترل كننده‌ صفات درصد پتاسيم، نسبت طول ريشه به ساقه، امتياز ارقام و وزن خشك ريشه در مرحله گياهچه‌اي تحت تنش شوري ناشي از NaCl روي كروموزوم يك شناسايي شد. هفت QTL بزرگ اثر براي صفات مرتبط با تحمل به شوري و خشكي در دو مرحله رشدي در مجاورت نشانگرهاي RM212 و RM1287 مكان‌يابي شدند. QTLهاي بزرگ اثر qGR-1 و qSV-1 در هر دو شرايط تنش و عدم تنش شناسايي شدند كه ظهور QTLهاي مذكور در دو شرايط مختلف آزمايشي احتمالاً نشان دهنده پايداري اين QTLها و عدم تاثير پذيري آن‌ها از شرايط محيطي است. علاوه بر آن، هم مكاني QTLهاي qSKC-1 و qRL/SL در مرحله گياهچه‌اي با QTLهاي مرتبط با صفات مربوط به جوانه‌زني بيانگر كنترل ژنتيكي يكسان اين صفات در مراحل جوانه‌زني و گياهچه‌اي بود. موقعيت بيشتر QTLهاي تحمل به شوري بسيار نزديك به QTLهاي مرتبط با تحمل به خشكي بود كه مي‌تواند نشان دهنده اين باشد كه تحمل به خشكي و شوري در برنج به وسيله ژن‌هاي با اثر پليوتروپيك يا ژن‌هاي پيوسته كنترل مي‌شود. به نظر مي‌رسد بتوان با اصلاح برنج براي تحمل به يكي از اين تنش‌ها، نسبت به تنش ديگر نيز موفق بود.

In this research, the chromosome 1 of rice was studied to identify QTLs controlling traits associated with drought and salinity tolerance at germination and seedling stages using F2:4 population derived from a cross between two cultivars, Gharib (tolerant to drought and salinity) and Sepidroud (sensitive to drought and salinity). Two hundred and thirty six polymorph markers (105 AFLPs and 131 SSRs) were used to construct genetic map of the rice chromosome 1. Thirteen SSR and seven AFLP markers with length of 216.1 cM were mapped on chromosome 1 and average distance between adjacent markers was 10.8 cM. In total, 17 QTLs controlling germination rate, germination percentage, radicle length, plumule length, coleoptile length and drought and salinity tolerance indices at germination stage under four different conditions (drought stress induced by PEG and sorbitol, salinity stress induced by NaCl and non-stress conditions) and four QTLs controlling shoot potassium concentration, root/shoot length ratio, root dry weight and standard tolerance ranking at seedling stage under salinity stress induced by NaCl were identified on chromosome 1 using composite interval mapping. Seven major QTLs associated with drought and salinity tolerance were mapped in adjacent of RM212 and RM1287 markers at two growth stages. The major QTLs qGR-1 and qSV-1 were detected under both stress and non-stress conditions showing the stability of these QTLs under diverse environmental conditions. Furthermore, the same locations of the QTLs qSKC-1 and qRL/SL at seedling stage with the QTLs of germination related traits showed the same genetic control of these traits at both germination and seedling stages, associated with drought and salinity tolerance controls by the same genomic regions. Also, the location of the QTLs associated with salinity tolerance were very near to the QTLs associated with drought tolerance which indicated that drought and salinity tolerance in rice controls by pleiotropic or tight linked genes. It seems that the rice breeding for one of these stresses can be successful to the other stress.