مكان يابي QTL هاي كنترل كننده عملكرد ريشه و خصوصيات برگ چغندرقند (Beta vulgaris L.) در شرايط تنش خشكي

QTL mapping for root yield and leaf traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) under drought stress condition

تنش خشكي يكي از مهم‌ترين عوامل محدود كننده محيطي توليد چغندرقند در مناطق خشك و نيمه خشك جهان از جمله ايران است. تهيه ارقام متحمل به خشكي يك روش پايدار براي مقابله با اين محدوديت است. تهيه اين ارقام مستلزم شناسايي اساس ژنتيكي و جايگاه ژنومي (QTL) صفات مرتبط با تحمل به خشكي مي‌باشد. با توجه به اينكه اين صفات كمّي بوده و بررسي فنوتيپي آنها بخصوص در شرايط مزرعه مشكل است، بنابراين گزينش به كمك نشانگر ابزار مناسبي براي رفع اين مشكل مي‌باشد .به منظور شناسايي نواحي ژنومي عملكرد ريشه و برخي از خصوصيات برگ شامل تعداد برگ، ميزان كلروفيل برگ، وزن مخصوص برگ، ميزان پوشش سبز، تمايز ايزوتوپ كربن (?)، ضريب آبداري برگ، نمره پژمردگي برگ و نمره پيري برگ، 142 فاميل F2:3 چغندرقند حاصل از تلاقي دو لاين والديني R49 (متحمل) و S501 (حساس) در قالب يك طرح لاتيس ساده در شرايط تنش و بدون تنش كم آبي در سال 1389 در ايستگاه تحقيقات مطهري كرج مورد ارزيابي قرار گرفتند. تجزيه پيوستگي با استفاده از 759 نشانگر ريزماهواره (SSR) و چندشكلي تك نوكليوتيدي (SNP) و براساس حداقل LOD برابر 5/2 انجام گرفت. براي صفات مورد مطالعه در دو شرايط، هيجده QTL مكان يابي شدند. بيشترين تعداد QTL روي كروموزوم‌هاي 4 و 6 قرار داشت و به نظر مي‌رسد كه اين دو كروموزوم در كنترل ژنتيكي صفات مورد مطالعه نقش مهمي دارند. در شرايط بدون تنش، يك QTL براي هر يك از صفات وزن مخصوص برگ و ضريب آبداري برگ، دو QTL براي عملكرد ريشه و پنج QTL براي ميزان دلتا شناسايي شدند. در شرايط تنش، يك QTL براي هر يك از صفات عملكرد ريشه، تعداد برگ، ميزان كلروفيل، ضريب آبداري برگ و نمره پيري برگ، و دو QTL براي هريك از صفات دلتا و نمره پژمردگي برگ مكان يابي شدند. ميزان واريانس فنوتيپي توجيه شده بوسيله هر QTL از 63/10 تا 70/25 درصد در شرايط بدون تنش و از 12/9 تا 88/21 درصد در شرايط تنش خشكي متغير بود. در شرايط تنش، QTL مربوط به عملكرد ريشه با QTL پيري برگ هم مكان بود. به نظر مي‌رسد كه نشانگرهاي داراي پيوستگي زياد باQTL هاي بزرگ اثر، به ويژه QTL هاي عملكرد ريشه (qRY4s)، پيري برگ (qSen4s ) و پژمردگي برگ (qWilt4s)، مي‌توانند در برنامه هاي گزينش به كمك نشانگر براي گزينش لاين‌هاي برتر و نيز انتقال آلل‌هاي مطلوب به ارقام اصلاحي چغندر قند مورد استفاده قرار گيرند.

Drought stress is one of the most important environmental factors limiting sugar beet production in arid and semi-arid regions of the world including Iran. Development of drought tolerant varieties is a sustainable approach to mitigate the effect of this limitation. To develop drought tolerant varieties, it is necessary to understand the genetic basis and to map the genomic positions (QTLs) of the traits associated with drought tolerance. To identify the genomic regions of root yield and some leaf traits such as leaf number, leaf chlorophyll content, specific leaf weight, percent green crop cover, carbon isotope discrimination (?), leaf succulence index, leaf wilt score and leaf scenecense score, 142 F2:3 families derived from crosses between two parental lines (R49 as tolerant and S501 as sensitive) were studied using simple lattice design under non-stress and water-deficit stress conditions at Kamalabad Research Station, Karaj, Iran, in 2010. Linkage analysis was carried out using 759 simple sequence repeat (SSR) and single nucleotide polymorphism (SNP) markers with a minimum LOD value of 2.5. Eighteen QTLs were identified in the two moisture regime environments. The highest number of QTLs was found on chromosomes 4 and 6 indicating that these chromosomes play an important role in genetic control of the traits studied. In non-stress condition, one QTL was found for specific leaf weight and leaf succulence index, two QTLs for root yield and five QTLs for ?. In stress condition, one QTL was identified for root yield, leaf number, leaf chlorophyll content, leaf succulence index and leaf scenecense score, and two QTLs for ? and leaf wilt score. The proportion of variance explained by each QTL ranged from 10.63 to 25.70% in non-stress and from 9.12 to 21.78% in stress conditions, respectively. In stress condition, the QTL of root yield was co-located with that of leaf scenecense score. Makers tightly linked with the major QTLs, especially the QTLs of root yield (qRY4s), leaf scenecense (qSen4s) and leaf wilt (qWilt4s), which could be exploited in marker-assisted selection programs for selection of superior drought tolerant lines and transfer of desirable alleles into improved varieties.