تهیه نقشه پیوستگی و مکان یابی ژن های کنترل کننده تعدادی از صفات زراعی و شیمیایی در توتون تیپ شرقی

نوع مقاله: علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشگاه ارومیه

3 دانشگاه مراغه

چکیده

توتون (Nicotiana tabacum L.) از جمله گیاهان صنعتی است که در اقتصاد بسیاری از کشورها اهمیت اساسی دارد. توتون شرقی متشکل از واریته های با برگ های کوچک، آفتاب خشک و ترکیبات آروماتیک فراوان می باشد که اطلاعات کمی در مورد صفات مختلف زراعی و شیمیایی و نحوه کنترل ژنتیکی آن ها وجود دارد. این پژوهش با هدف تهیه نقشه پیوستگی توتون شرقی در یک جمعیت لاین های اینبرد نوترکیب (103 لاین) حاصل از تلاقی Basma seres 31 (♀) و SPT406 (♂) و شناسایی مکان های ژنی کنترل کننده تعدادی از صفات زراعی و محتوی کلر برگ در شرایط مزرعه‌ای انجام گرفت. برای تهیه نقشه پیوستگی، از نشانگرهای SSR، ISSR، IRAP و REMAP استفاده گردید. نقشه پیوستگی با استفاده از 46 نشانگر تهیه گردید که 1/586 cM از ژنوم توتون را پوشش داده و متوسط فاصله بین دو نشانگر مجاور در این نقشه ژنتیکیcM 74/12 می باشد. تعداد نشانگرها در گروه های پیوستگی ایجاد شده بین 2 الی 13 عدد متغیر بود. با استفاده از روش مکان یابی فاصله ای مرکب تعداد 19 QTL با ضریب تبیین فنوتیپی 2/13 الی 1/40 درصد برای صفات طول برگ، تعداد برگ، روز تا گلدهی، مقدار کلروفیل، عرض برگ، ارتفاع گیاه، فاصله میانگره ها، قطر ساقه، عملکرد برگ خشک، مقدار فتوسنتز و محتوای کلر برگ شناسایی گردید. در این مطالعه، QTLهای هم مکان در گروه های پیوستگی 1، 3 و 5 شناسایی گردید. مقادیر بالای عددی ضرایب تبیین فنوتیپی بدست آمده در تحقیق حاضر، بیانگر پتانسیل استفاده از نشانگرهای مبتنی بر رتروترنسپوزون ها (IRAP وREMAP) و نشانگرهای ریزماهواره ای شناسایی شده در برنامه های گزینش به کمک نشانگر در توتون شرقی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Developing genetic linkage map and identification of quantitative trait loci controlling agro-chemical traits in oriental type tobacco

نویسندگان [English]

  • Faramarz Hoshyardel 1
  • Reza Darvishzadeh 2
1 M.Sc. in Agricultural Biotechnology, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran.
2 Urmia university
چکیده [English]

Tobacco (Nicotiana tabacum L.) is an industrial plant that play important role in economy of most countries. Oriental tobacco is a sun-cured, small-leafed, highly aromatic type of tobacco with limited information about its agronomic and chemical characteristics and their genetic control. This research was conducted to prepare the genetic linkage map of oriental type tobacco in a recombinant inbred line population (103 lines) produced from the cross between SPT406 (male parent) and Basma seres 31 (female parent) and identification of genomic locations controlling some agronomic characteristics accompanied with chlorine content under field conditions. Markers including SSR, ISSR, REMAP and IRAP were utilized in construction of genetic linkage map. Linkage map comprising 46 markers was developed which covered 586.1 cM of tobacco genome and the average distance between two markers was 12.74 cM. Number of markers per linkage groups varied between 2 to 13. In this study, 19 QTLs with phenotypic variation between 13.2 to 40.1 were identified for characteristics including leaf length, leaf width, leaf number, plant height, internode distance, stem girth, dry leaf yield, photosynthesis value and leaf chlorine content using composite interval mapping. Co-localized QTLs were recognized in linkage groups 1, 3 and 5. Highest values of phenotypic variation achieved in the present study manifest the possibility for using identified retrotransposon and microsatellite markers in marker assisted selection programs of oriental type tobacco.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite interval mapping
  • linkage group
  • Molecular markers
  • net photosynthesis
  • Tobacco
Arslan B, Okunus A (2006) Genetic and geographic polymorphism of cultivated tobaccos (Nicotiana  tabacum) inTurkey. Russian Journal of Genetics. 42: 667-671.

Bai D, Reeleder R, Brandle JE (1995) Identification of two RAPD markers tightly linked with the Nicotiana debneyi for resistance to black root rot of tobacco. Theoretical and Applied Genetics. 91(8): 1184-1189.

Bindler G, Plieske J, Bakaher N, Gunduz I, Ivanov N, Van der Hoeven R, Ganal M, Donini P (2011) A high density genetic map of tobacco (Nicotiana tabacum L.) obtained from large scale microsatellite marker development. Theoretical and Applied Genetics. 123: 219-230.

Bindler G, Van der Hoeven R, Gunduz I, Plieske J, Ganal M, Rossi L, Gadani F, Donini P (2007) A microsatellite marker based linkage map of tobacco. Theoretical and Applied Genetics. 114: 341-349.

Chai CC, Chai LG, Cai CC, Lin GP, Wang Y, Xu FS (2009) Construction of genetic linkage map of burley tobacco (Nicotiana tabacum L.) and genetic dissection of partial traits. Acta Agronomica Sinica. 35: 1646-1654. 

Chen DW, Chai LG, Cai CC, Lin GP, Wang Y, Xu FS (2009) Construction of genetic linkage map of burley tobacco (Nicotiana tabacum L.) and the QTL analysis of black shank disease. Ziran Kexue Jinzhan (Progress in Natural Science). 19(8): 852-858.

Del Piano L, Abet M, Sorrentino C, Acanfora F, Cozzolino E, Dimuro A (2000) Genetic variability in Nicotiana tabacum and Nicotiana species as revealed by RAPD procedure. International Tobacco Control Research. 19: 1–15.   

Hong-Bo MA, Jian-Min QI, Yan-Kun LI, Jing-Xia L, Tao L, Shun-Hui C, Ai-Fen T, Li-Hui L, Jian-Mei W (2008) Construction of A molecular genetic linkage map of tobacco based on SRAP and ISSR markers. Acta Agronomica Sinica. 34: 1958-1963.

Julio E, Denoyes-Rothan B, Verrier JL, Dorlhac de borne F (2006) Detection of QTLs linked to leaf and smoke properties in Nicotiana tabacum based on a study of 114 recombinant inbred lines. Molecular Breeding. 18: 69-91.

Kosambi DD (1994) The estimation of map distances from recombination values. Annals of Eugenics. 12:172-175.

Li HL, Chen MX, Zhou DX, Chen SH, Tao AF, Li YK, Ma HB, Qi JM, Guo YC (2011)  QTL analysis of six important traits in tobacco (Nicotiana tabacum L.). Acta Agronomica Sinica. 37: 1577–1584.

Moon HS, Nicholson JS, Heineman A, Lion K, Der Hoeven, RV, Hayes AJ, Lewis RS (2009a) Changes in genetic diversity of US. flue-cured tobacco germplasm over seven decades of cultivar development. Crop Science. 49: 498-506.

Moon HS, Nifong JM, Nicholson JS, Heineman A, Lion K, Der Hoeven RV, Hayes AJ, Lewis RS (2009b) Microsatellite based analysis of tobacco (Nicotiana tabacum L.) genetic resources. Crop Science. 49: 2149–2157.

Nelson J (1997) QGENE: software for marker-based genomic analysis and breeding. Molecular Breeding. 3: 239-245.

Nishi T, Tajima T, Noguchi S, Ajisaka H, Negishi H (2003) Identification of DNA markers of tobacco linked to bacterial wilt resistance. Theoretical and Applied Genetics. 106: 765-770.

RajuKS, Madhav MS, Sharma RK, Murthy TGK, Mohapatra T (2008) Genetic polymorphism of Indian tobacco types as revealed by amplified fragment length polymorphism. Current Science. 94: 633–638.

Ren N, Timko M p (2001) AFLP analysis of genetic polymorphism and evolutionary relationships among cultivated and wild Nicotiana species. Genome. 44: 559–571.

Rossi L, Bindler G, Pijnenburg H, Isaac PG, Henri IG, Mahe M, Orvain C, Gadani F (2001)  Potential of molecular marker analysis for variety identification in processed tobacco. Plant Varieties and Seeds. 14: 89–101.

Tan X, Xu X, Wang N, Zhang X, Ren J, Xiao B, Xu J, Wang W, Wang C, Hao X, Zhang Z (2012) QTLs related to the easy curing potential mapped in flue-cured tobacco. Molecular Plant Breeding. 10(2): 89-94.

Tanksley SD, Ganal MW, Prince JP, Vicente MC, Bonierbale MW, Broun P, Fulton TM,  Giovannoni JJ, Grandillo S, Martin GB, Messeguer R, Miller JC,  Miller L, Paterson AH,  Pineda O, Roder MS, Wing RA, Wu W, Young ND (1992). High-density molecular linkage maps of the tomato and potato genomes. Genetics. 132: 1141–1160.

Tong Z, Jiao T, Wang F, Li M, Leng X, Gao Y, Li Y, Xiao B, Wu W (2012) Mapping of quantitative trait loci conferring resistance to brown spot in flue-cured tobacco (Nicotiana tabacum L.). Plant Breeding. 131: 335–339.

Van Eeuwijk F, Kraakman, ATW, Niks RE, Van den Berg PMMM, Stam P (2004) Linkage disequilibrium mapping of yield and yield stability in modern spring barley cultivars. Genetics. 168: 435-446.

Van Ooijen JW, Voorrips RE (2001) JoinMap® 3.0, software for calculation of genetic linkage maps. Plant Research International, Wageningen. TheNetherlands.

Vontimitta V, Lewis RS (2012) Mapping of quantitative trait loci affecting resistance to Phytophthora nicotianaein tobacco (Nicotiana tabacum L.) line Beinhart-1000. Molecular Breeding. 29: 89-98.

Xiao BG, Xu ZL, Chen XJ, Shen AR., Li YP, Zhu J (2006) Genetic linkage map constructed by using a HD population for the flue-cured tobacco. Acta Tabacaria Sinica. 12: 35-40.

Yang BC, Xiao BG, Chen XJ, Shi CH (2007) Assessing the genetic diversity of tobacco germplasm using intersimple sequence repeat and inter-retrotransposon amplification polymorphism markers. Annals of Applied Biology. 150: 393-401.

Zeng ZB (1994) Precision mapping of quantitative trait loci. Genetics. 136: 1457-1468.