شناسایی مکان‌های ژنی کنترل کننده مؤلفه های جوانه زنی در جمعیت لاین‌های نوترکیب برنج ایرانی (.Oryza sativa L) تحت شرایط مختلف تنش اسمتیک

نوع مقاله: علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبدکاووس

2 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبدکاووس

3 دانشیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبدکاووس

4 دانشجوی دکتری اصلاح نباتات، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان،

5 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

6 دانشجوی سابق کارشناسی‌ارشد اصلاح نباتات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،

7 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

8 دانشجوی کارشناسی‌ارشد اصلاح نباتات گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ساری

9 کارشناس ارشد علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد کاووس.

چکیده

تنش­های اسمتیک از جمله خشکی در برنج یکی از جدی­ترین عامل­های تولید و پایداری عملکرد در جهان می­باشد. به منظور مکان­یابی QTLهای مرتبط با تحمل به تنش­های اسمتیک در مرحله جوانه­زنی و تعیین سهم هر QTL در تنوع فنوتیپی صفات 96 لاین نسل هشتم تلاقی ارقام عنبربو × سپیدرود ( به ترتیب متحمل  و حساس به تنش خشکی در مرحله جوانه­زنی) در دانشگاه گنبد کاووس طی سال­های 92-1390 مورد مطالعه قرار گرفتند. برای تشکیل نقشه پیوستگی، چند شکلی 365 جفت آغازگر SSR و 35 ترکیب پرایمری AFLP روی والدین مورد بررسی قرار گرفت. از 136 نشانگر SSR و 21 ترکیب پرایمری چند شکل برای تهیه نقشه پیوستگی استفاده شد. مؤلفه­های جوانه­زنی شامل طول ریشه­چه، ساقه­چه، کلئوپتیل و درصد جوانه­زنی روی 100 بذر هر لاین در شرایط تنش اسمتیک 5 بار حاصل از ساکارز، سوربیتول و مانیتول ثبت شد. برای طول ریشه­چه در هر سه شرایط تنش روی کروموزوم 4، QTLهایی یافت شد که اثر افزایشی آن در همه موارد مثبت بود. از بین QTLهای شناسایی شده qSUC-5 (طول کلئوپتیل در تنش حاصل از ساکارز) روی کروموزوم 5، qSUR-2 (طول ریشه­چه در تنش حاصل از ساکارز) روی کروموزوم 2 و qSUR-4 (طول ریشه­چه در تنش حاصل از ساکارز) روی کروموزوم 4 به ترتیب 23، 23 و 26 درصد تغییرات فنوتیپی طول کلئوپتیل و طول ریشه­چه را در شرایط تنش اسمتیک توجیه نمودند. این QTLها به دلیل بالا بودن درصد توجیه پس از تعیین اعتبار، کاندید مناسبی برای برنامه­های انتخاب به کمک نشانگر در جمعیت لاین­های نوترکیب برنج ایرانی می­باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Identification of Quantitative Trait Loci Related to Germination Characterize in (Oryza sativa L.) Iranian Recombinant Inbred Lines of Rice under Different Osmotic Stresses

نویسندگان [English]

  • Hossein Sabouri 1
  • Sharifeh Mohammad Alegh 2
  • Abbas Biabani 3
  • Ahmad Reza Dadras 4
  • Atefeh Sabouri 5
  • Mahnaz Katouzi 6
  • Mahboubeh Najjar Ajam 7
  • Mahem Pirasteh 8
  • Rasoul Khatmi Nejad 9
1 Associate Professor, Department of Plant Production, College of Agriculture Science and Natural Resource, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran,
2 M.Sc. Student of Biotechnology, Department of Plant Production, College of Agriculture Science and Natural Resource, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran,
3 Associate Professor, Department of Plant Production, College of Agriculture Science and Natural Resource, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran
4 Ph.D. Student of Plant Breeding, Department of Agronomy & Plant Breeding, University of Guilan, Rashat, Iran,
5 Assistant Professor, Department of Agronomy & Plant Breeding, University of Guilan, Rashat, Iran,
6 Former M.Sc. student in Plant Breeding, Gorgan Agriculture Sciences and Natural Resource University, Gorgan, Iran
7 M.Sc. Student, Department of Agronomy & Plant Breeding, University of Guilan, Rashat, Iran
8 M.Sc. Student of Plant Breeding, Department of Agronomy & Plant Breeding, University of Sari, Sari, Iran,
9 M.Sc. Animal Science, College of Agriculture Science and Natural Resource, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran.
چکیده [English]

Osmotic stress (such as drought stress) is a serious limiting factor to rice production and yield stability in worldwide. In order to locate the QTL associated with tolerance to osmotic stresses in germination stage and determine the contribution of each QTL on the phenotypic variation caused 96 lines of F8 Anbarboo × Sepeedrud (tolerant and sensitive to drought stress in germination stage, respectively) an experiment was conducted at Gonbad Kavous university in 2011-2013. For construction of genetic linkage map, 365 SSR marker and 32 primer combination were evaluated. 136 polymorphic SSR markers and 21 primer combination were used for providing of linkage map. Germination components including root length, shoot, coleoptile and the percentage of seed germination was recorded for 100 seed of each line in the osmotic stress resulting from sucrose, sorbitol and mannitol. For root length in all three stress conditions was found a QTL on chromosome 4 that had positive effect in all cases. Among the identified QTL, qSUC-5 (QTL for coleoptile length under sucrose stress) on chromosome 5, qSUR-2 (QTL for radicle length under sucrose stress) on chromosome 2 and qSUR-4 (QTL for radicle length under sucrose stress) on chromosome 4, respectively, 23, 23 and 26% of phenotypic variation for coleoptile and root length were justified in terms of osmotic stress. This QTL explained that due to the high percentage of candidates for marker-assisted selection programs recombinant line population of Iranian rice.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rice (Oryza sativa L.)
  • germination
  • Mapping
  • Osmotic stress
Alizadeh A (2011) Soil, water, plant relationship. Emam Reza Press. Pp. 470.

Angaji SA (2009) QTL mapping: A few key points. Inter. J. appl. Res. Nat. Prod. 2 (2): 1-3.

Chen X, Temnykh S, Xu Y, Cho YG McCouch SR (1997) Development of a microsatellite framework map providing genome-wide coverage in rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 95: 553-567.

Bimpong IK, Serraj R, Chin JH, Ramos J, Mendoza EMT, Hernandez JE, Mendioro MS, Brar DS (2011) Ident ificat ion of QTLs for Drought -Relat ed Traits in Alien Introgression Lines Derived from Crosses of Rice (Oryza sativa cv. IR64) × O. glaberrima under Lowland Moisture Stress. J. of Plant Biol. 54: 237-250.

Bouman B (2009) How much water does rice use? Rice Today, January March, IRRI Publications.

Choi WY, Kang SY, Park HK (2000) Effects of Water Stress by PEG on Growth and Physiological Traits in Rice Seedlings, Korean. J. Crop Sci. 45: 112-117.

Dowling NG, Greenfield SM, Fisher KS (1998) Sustainability of Rice in the Global Food System, Philippines, Los Banos. Intl. Rice Res. Inst. 404.

Fukai S (1999) Phenology in Rainfed Lowland Rice. Field Crops Res. 64: 51-60.

Kosambi DD (1944) The estimation of map distances from recombination values. Annual Eugen. 12: 172-175.

Habibi Asl J, Lobmi N, Gilani AA (2010) Evaluation and comparison of three method of dry farming of different cultivar in Khozestan. Journal of Agriculture Engineering Research. 10: 96-105.

Hejazi A, Kaffashi Sedghi M (2000) Fundamentals of physiology. Tehran University Press.

Hu SP, Yang H, Zou GH, Liu HY, Liu GL, Mei HW, Run C, Li MS, Luo LJ (2007) Relationship between coleoptile length and drought resistance and their QTL mapping in rice. Rice Sci. 14: 13-20.

Kadda MT (1963) Salinity effect on growth of rice at the seedling and inflorescence stage of development. Soil Sci. 96: 103-111.

Kafi M, Kamkar B, Damghani A (2004) Crop response to the growth medium (Translated). University of Mashhad Press.

Kaushik A, Saini N, Jain S, Rana P, Singh RK, Jain PK (2003) Genetic analysis of a CSR10 (Indica)×Taraori Basmati F3 population segregating for slot tolerance using ISSR markers. Euphytica. 134:23-238.

Liu BH (1998) Statistical genomics, linkage, mapping and QTL analysis. CRC Press, New York, USA.

Maclean JL, Dawe DC, Hardy B, and Hettel GP (2002) Rice Almanac: Sourcebook for the most important economic activity on earth. CABI Publishing, Wallingford, England. In association with the International Rice Research Institute, West Africa Rice Development Association, International Center for Tropical Agriculture, and Food and Agriculture Organization of the United Nations.

Mardani Z, Rabiei B, Sabouri H, Sobouri A (2013) Mapping of QTLs of Germination Characteristics under Non-stress and Drought Stress in Rice. Rice Sci. 20(6). 391-399

Manly KF, Olson JM (1999) Overview of QTL mapping software and introduction to Map Manager QTL. Mammalian Genome. 10: 327-334.

McCcouch, S, Doerge R (1995) QTL mapping in rice. Planta. 11(12): 482-487.

McCouch SR, Teytelman L, Xu YB, Lobos KB, Clare K, Walton M, Fu B, Maghirang R, Li ZK, Xing YZ, Zhang QF, Kono I, Yano M, Fjellstrom R, DeClerck G, Schneider D, Cartinhour S, Ware D, Stein L (2002) Development and mapping of 2240 new SSR markers for rice (Oryza sativa L.). DNA Res. 9: 199-207.

Rabiei B, Mardani Z, Ghomi kh, Sabouri H, Sobouri A (2013) The effect of rice chromosome 1 on traits associated with drought and salinity tolerance at germination and seedling stages. J. Agr. Sci. (In Press).

Reddy PC, Vajaranabhiah SN (1983) Drought Induced Lipid Peroxidation, Defensive Mechanism in Upland Rice (Oryza saliva L.) Seeds during Germination. Adv. Plant Sci. 6: 229–236.

Redona ED Mackill DJ (1996) Mapping quantitative trait loci for seedling vigor in rice using RFLPs. Theor. Appl. Genet. 92: 395-402.

Sabouri H, Biabani A, Sabouri A, Esmaili M (2010) the study of QTLs related to seed vigour under stress caused to Sorbitol in rice. J. Plant Prod. 17: 123-136.

Sabouri A, Sabouri H, Ocampo M (2012) Genetic Analysis Seedling vigour under osmotic stress in Rice by QTL Mapping. Russ. Agri. Sci. 38: 423-429.

Saghi Maroof MA, Biyashev RM, Yang GP, Zhang Q, Allard RW (1994) Extraordinarily polymorphic microsatellites DNA in barely species diversity, chromosomal location, and population dynamics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91: 5466-5570.

Sairam RK, Aruna T (2004) Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants. Curr. Sci. 86(3): 407-421.

Shah FS, Watson CE, Cabera ER (2000) Seed vigor testing of subtropical corn hybrids. Plant Sci. 164: 317-322.

Shanon MC, Gronwld JW, TAL M (1987) Effect of salinity on growth and accumulation of organic and inorganic ions in cultivated and wild tomato species. J. Am. Horticulture Sci. 112: 516-523.

Themnykh SD, Park NA, Cartinnour NH, Lipovhch L, Cho YJ, Ishii T, Mccouch SR (2000) Mapping and genome organization of micro satellite sequences in rice (Oryza Sativa L.). Theor. Apple. Genet. 100: 697- 712.

Tuong TP, Bouman BAM (2003) Rice production in water scarce environments. In: Water productivity in agriculture: limits and opportunities for improvement (eds) J. W. Kijne, R. Barker and D. Molden.  CABI Publishing, Wallingford, UK. 53–67. 

Vos P, Hogers R, Bleeker M, Reijans M, Lee TVD, Hornes M, Frijters A, Pot J, Peleman J, Kuiper M, Zabeau M (1995) AFLP: A new technique for DNA fingerprinting. Nuc. Acids Res. 23: 4407-4414.

Yoichi F, Oda M, Hor ikawa N, Ogura C (2011) Hydrologic Analysis of Rainfed Rice Areas Using a Simple Semi distributed Water Balance Model. Water Resour Manag. 25(9): 2061-2080.