ژنگان‌‌ شناسي از آزمايشگاه تا مزرعه: توليد نژادگان‌‌ هاي گندم پرمحصول و متحمل به تنش‌‌ هاي محيطي

Genomics from Laboratory to Field: Production of High Yielding and Environmental Stresses Tolerant Wheat Genotypes

براي توليد نژادگان‌‌‌‌هاي گندم پرمحصول و متحمل به تنش‌‌هاي محيطي، ژن‌‌هاي كنترل‌‌كننده صفت‌‌هاي مختلف مكان‌‌يابي شدند و تنوع نوكليوتيدي ژن‌‌هاي مقاومت به زنگ‌‌هاي قهوه‌‌اي (Lr) و زرد (Yr) و آنالوگ‌‌هاي ژن‌‌هاي مقاومت به بيماري در رقم‌‌هاي مقاوم و حساس گندم نان و ژن‌‌هاي بهاره‌‌سازي در توده‌‌هاي بومي گندم ايران براي طراحي نشانگرهاي چندشكلي تك‌نوكليوتيدي ارزيابي گرديدند. ساختار جمعيت توده‌‌هاي بومي گندم با استفاده از نشانگرهاي اس. اس. آر، نشانگرهاي ژن‌‌هاي بهاره‌‌سازي، مقاومت به زنگ قهوه‌‌اي (Lr) و زير‌واحدهاي گلوتنين با وزن مولكولي پايين بررسي شد. براساس مجموعه ژني و نشانگري شناسايي شده و ارزش بهنژادي ژنگاني (ژنومي)،‌‌ رگه‌هاي خويش‌آميخته نوتركيب ايزوژن براي ژن‌هاي كنترل‌كننده و نژادگان‌‌‌ها و رقم‌‌‌‌هايي با ژن‌‌ها و ژن‌هاي كنترل‌كننده چندگانه انتخاب و براي ايجاد جمعيت‌‌هاي چند‌والدي تلاقي داده شدند. گزينش نژادگان‌‌‌هاي مطلوب براساس عملكرد دانه و اجزا آن، مقاومت به زنگ زرد، شكل و اندازه برگ پرچم از نسل‌‌ سوم شروع شد. نژادگان‌‌‌هاي انتخابي در نسل‌‌هاي مختلف در شرايط آبياري معمولي و بدون آبياري كشت و ارزيابي شدند. در شرايط بدون آبياري، نژادگان‌‌‌هاي انتخابي نسل پنجم داراي طول سنبله با دامنه 10 تا 19 و ميانگين 87/13 سانتيمتر و تعداد دانه در سنبله با دامنه 38 تا 180 و ميانگين 20/94 دانه بودند. در آبياري عادي، طول سنبله و تعداد دانه در سنبله نژادگان‌‌‌هاي انتخابي به ترتيب از 13 تا 24 با ميانگين 33/16 سانتيمتر و 90 تا 260 با ميانگين 14/128 دانه متغير بودند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه استفاده از روش‌‌هاي ژنگان‌شناسي (ژنوميك) در برنامه‌‌هاي بهنژادي مي‌‌تواند كارآيي توليد رقم‌‌هاي پرمحصول و متحمل به تنش‌‌هاي محيطي را افزايش دهد.

To develop high yielding and environmental stresses tolerant wheat genotypes, quantitative trait loci (QTL) were mapped for various traits and nucleotide diversity of yellow (Yr) and leaf (Lr) rusts genes and resistance gene analogues in resistance and susceptible wheat cultivars and vernalization genes in Iranian wheat landraces were evaluated for development of SNP markers. Population structure of wheat landraces were assessed using microsatellites, vernalization, leaf rust resistance and low molecular glutamine subunits genes. Based on the identified genes and markers toolkit and genomic breeding values, QTL isogenic recombinant inbred lines and genotypes and varieties with multiple genes and QTLs were selected and crossed for development of multi-parental population. Selection of desirable genotypes was started from F3 generation based on grain yield and its components, yellow rust resistance under natural infection, shape and size of flag leaf. The selected genotypes at different generations were evaluated under normal irrigation and rainfed conditions. Under rainfed condition, in the selected F5 genotypes, length of spike varied from 10 to 19 with an average of 13.78 cm and number of grain per spike ranged from 38 to 180 with a mean of 94.20 grain. Under normal irrigation, length of spike and number of grain per spike of the selected genotypes varied from 13 to 24 with a mean of 16.33 cm and 20 to 90 with a mean of 128.14 grain, respectively. The results of this project indicated that application of genomics methods and techniques could increase the efficiency of development of high yielding and environmental stresses tolerant cultivars.