بررسی تنوع ژنتیکی و ارتباط برای صفات مرفوفنولوژیک و مقاومت به بیماری سفیدک پودری در ژرم‌پلاسم گندم با استفاده از نشانگرهای ISSR، IRAP و iPBS

نوع مقاله: علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد رشته بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه گنبدکاووس، گنبد کاووس

2 دانشیار گروه تولیدات گیاهی دانشگاه گنبدکاووس، گنبد کاووس

3 استادیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبدکاووس، گنبد کاووس

4 مربی پژوهش، بخش تحقیقات اصلاح وتهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان

چکیده

به منظور بررسی تنوع ژنتیکی و تجزیه ارتباط برای صفات مورفوفنولوژیک و مقاومت به بیماری سفیدک پودری در ژرم‌پلاسم گندم با استفاده از نشانگرهای ISSR، IPBS و IRAP ، 115 ژنوتیپ گندم در سال زراعی 94-1393 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. ژنوتیپ‌ها از تنوع بالایی برخوردار بوده و بین ژنوتیپ‌ها تفاوت معنی‌داری از لحاظ کلیه صفات مورد ارزیابی بجز طول دانه وجود داشت. به‌منظور ارزیابی تنوع مولکولی در 60 ژنوتیپ گندم، تکثیر از 8 آغازگر ISSR، IPBS و IRAP استفاده شد. از 61 باند تشکیل شده 47 باند چند شکل بودند. تعداد باندهای چند شکل از 2 تا 14 به ازای هر آغازگر متفاوت بود. بیشترین و کمترین درصد چندشکلی مربوط به آغازگر نوع ISSR و iPBS به ترتیب با 100 و 50 درصد بود. همچنین در این بررسی واکنش 60 ژنوتیپ و لاین گندم در برابر قارچ عامل بیماری در شرایط درون شیشه‎ای مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه خوشه‎ای لاین‎ها را در سه گروه حساس، مقاوم و حدواسط قرار داد. بر اساس نتایج مقایسه میانگین به روش LSD، لاین‌های 127 و 801 مقاوم‎‎ترین لاین‎ها بودند در حالی که لاین‎‎های 390، 515 و 833 بیشترین حساسیت را نسبت به بیماری نشان دادند. تجزیه ارتباط بین نشانگرها و صفات نشان داد که 56 آلل با صفات در ارتباط هستند و آلل PR50-6 بیشترین ارتباط را با صفات مورد ارزیابی داشت. با استفاده از نتایج این پژوهش ژنوتیپ‌های برتر می‏توانند برای مراحل بعدی به‎نژادی گزینش شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Genetic diversity and association analysis for morphophenolgic traits and resistance to Powdery mildew using ISSR, IRAP and iPBS markers

نویسندگان [English]

  • Hooriyeh Masoudi 1
  • Hossein Sabouri 2
  • Fakhtak Taliey 3
  • Jabbar Alat Jafarby 4
1 M.Sc. Student of Agricultural Biotechnology, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran
2 Assocate Professor, Department of Plant Production, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Plant Production, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran.
4 Academic member, Seed and Plant Improvement Research Department, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

In order to evaluation of genetic diversity and association analysis of morpho-phonological traits and mildew disease of wheat germplasm, 115 wheat genotypes were planted in the research field of Gonbad Kavous University as RCBD design with 3 replications in 2015-16. According to the results, there was a significant difference between all measured traits except grain length. In order to evaluation of molecular diversity in 60 wheat genotypes, 8 ISSR, IPBS and IRAP primers were used. Out of 61 bands produced in total, 47 bands were polymorph. The number of polymorphic bands was different range from 2 to 14 bands for each primer. The maximum percent of polymorphism with %100 polymorphism belonged to PRI-46 primer, and the minimum percent of polymorphism with %50 polymorphism belonged to PRI-59, PRI -10 and PRI-5 primers. In this study, also 60 genotypes and lines of wheat were evaluated in-vitro against Bgt. Cluster analysis of data of Powdery mildew caused was grouped lines in three groups of sensitive, resistance and median using UPGMA algorithm and Euclidian distance. Mean comparison using LSD indicated that lines 127 and 801 were high resistance but lines 390, 515 and 833 were susceptible to Bgt. Association analysis between markers and traits morpho-phenological showed that a total of 56 alleles showed a connection between the characters and PR50-6 allele associated most relevant to the characters. Based on results of this research, the higher genotypes could be screened for advanced wheat breeding steps.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic Diversity
  • Molecular markers
  • Association Analysis
  • Resistance
  • Wheat
Alam MA, Wang H (2011) Powdery Mildew Resistance Genes in Wheat: Identification and Genetic Analysis. J. Mol. Biol. 1(1): 20-39.

An ZW, Xie LL, Cheng H, Zhou Y, Zhang Q, and He XG (2009) A silver staining procedure for nucleic acids in polyacrylamide gels without fixation and pretreatment. Analytical Biochemistry. Aug. 391(1):77-9.

Arzani A (2002) Grain yield performance of durum wheat germplasm under Iranian dry land and irrigated field conditions. Sabrao J. Breed. Genet. 34: 9-18.

Ashrafi Parchin R (2011) Evaluation of genetic diversity of wheat (Triticum aestivum) genotypes using agronomic and morphological characters and molecular markers. M. Sc. Thesis, University of Razi, Kermanshah, Iran. (in Persian)

Barker JSF (1999) A global protocol for determining genetic distances among domestic livestock breeds. Proceeding of the 5th world congress on Genetics Applied to Livestock productions. University of Guelph, Guelph. 21: 501-508.

Byun SO, Fang Q, Zhou H, and Hickford J.G (2009) An effective method for silver-staining DNA in large numbers of polyacrylamide gels.  Analytical Biochemistry. 385(1): 174-5.

Carvalho A, Lima-Brito J, Macas B, and Guedes-Pinto, H (2009) Genetic diversity and variation among botanical varieties of old Portuguese wheat cultivars revealed by ISSR assays. Biochem. Genet. 47: 276-294.

Gradzielewska A (2012) Identification of hybrids between triticale and aegilops juvenalis (Thell) eig and determination of Jeuetic similwity with ISSR. Genet. Mol. Res. 13.11(3): 2147-55.

International Rice Genetics Symposium, Manilla, Philippines, 16-20 October: 307-316.

Kölliker R, Jones ES, Drayton MC, Dupal MP, Forster JW (2001) Development and characterization of simple sequence repeat (SSR) marker for white clover (Trifolium repens L.). Theor. Appl. Genet. 102: 416-424.

Kraakman ATW, Niks RE, Van den berg PMMM, Stam P, Van Eeuwijk FA (2004) Linkage disequilibrium mapping of yield and yield stability in modern spring barley cultivars. Genetics 168(1): 435-46.

Kumar A, Hirochika, H (2001) Applications of retrotransposons as genetic tools in plant biology. Trend Plant Sci. 6(3).13.

 Louis E, Dempte E (1987) An exact test for Hardy-Weinberg and multiple alleles. Biometrics 43(4): 805-11.

Maas EV, Lesch SM, Francois LE, Grieve CM (1996) Contribution of individual culms to yield of salt-stressed wheat. Crop Sci. 36: 142-149.

Najaphy A, Ashrafi Parchin R, Farshadfar E (2011) Evaluation of genetic diversity in wheat cultivars and breeding lines using inter simple sequence repeat markers. Biotech. Biotech. Equip. 10: 2634-2638.

Nevo E (1978) Genetic variation in natural populations: Patterns and Theory. T.P.B. 13: 121-127.

Norkhalaj M, Khodarahmi M, Amini A, Esmaielzade M, Sadegh Moghadam R (2010) Study on Correlation and Causation relations of Morphological traits in synthetic wheat liens. J. Agron. Plant Breed. 6(3): 7-17.

Pierre CS, Crossa J, Manes Y, Reynolds MP (2010) Gene action of canopy temperature in bread wheat under diverse environments. Theor. Appl. Genet. 120: 1107–1117.

Ramiz Tagi A, Mehraj AA, Alamdar CM (2007) Genetic identification of diploid and tetraploid wheat species with RAPD markers. Turk. J. Biol. 31:173-180.

Roldan-Ruiz FA, Gilliland TJ, Dubreuil P, Dillmann C, Lallemand J (2001) A comparative study of molecular and morphological methods of describing relationships between perennial ryegrass (Lolium perenne L.) varieties. Theor. Appl. Genet. 103: 1138-1150.

Saghi Maroof MA, Biyaoshev RM, Yang GP, Zhang Q, Allard RW (1994) Extra ordinarily polymorphic microsatellites DNA in barly species diversity, chromosomal location, and population dynamics. Processing of the academy of sciences, USA. 91: 4566-5570.

Salari M, Yazdani D, Okhovvat M, Akbari A (2002) Evaluation of resistance of some wheat cultivars to powdery mildew in Mazandaran. Appl. Entomology. Phytopathology 70: 25-36.

Shannon CE, Weaver W (1949) The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press: Urbana, USA.

Syed Aghamiri SMM, Mostafavi Kh, Mohammadi A (2010) Relationships between yield and yield components under normal and drought stress in barley genotypes using path analysis. The 5th conference of new ideas in agriculture, 1-3pp.  Azad University of Khorasan, Iran.

VanBeuningen LT, Busch RH (1997) Genetic diversity among North American spring wheat cultivars: Analysis of the coefficient of parentage matrix. Crop Sci. 37: 570-579.

Vanda M, Hoshmand S (2011) Genetic analysis of grain yield and related traits in durum genotypes using diallel. Iranian J. Crop Sci. 13(1): 206-218.

Virk PS, Ford-Lioyd BV, Jackson MT, Pooni HS, Clemeno TP, Newbury HJ (1996) Marker-assisted prediction of agronomic traits using diverse rice germplasm. In: IRRI, Rice genetics III, Proceedings of The Third International Rice Genetics Symposium, Manilla, Philippines, 16-20 October: 307-316.

Zhu YF, Hu J, Han R, Wang Y, Zhu S (2011) Fingerprinting and identification of closely related wheat (Triticum aestivum L.) cultivarsusing ISSR and fluorescence-labeled TP-M13-SSR markers. Aust. J. Crop Sci. 5(7): 846-850.