
تعداد نشریات | 31 |
تعداد شمارهها | 797 |
تعداد مقالات | 7,618 |
تعداد مشاهده مقاله | 29,111,128 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 7,672,362 |
بررسی تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت ژنوتیپهای گندم نان (Triticum aestivum L.) با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره | ||
تحقیقات غلات | ||
دوره 14، شماره 4 - شماره پیاپی 53، بهمن 1403، صفحه 363-377 اصل مقاله (341.4 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22124/cr.2024.27755.1824 | ||
نویسندگان | ||
محمد الهآبادی1؛ رضا قلی میرفخرایی2؛ رضا درویش زاده* 3؛ فاطمه عباسزاده پنجعلی خرابسی1 | ||
1دانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه ژنتیک و بهنژادی گیاهی، پردیس کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
2استادیار، گروه ژنتیک و بهنژادی گیاهی، پردیس کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
3استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
چکیده | ||
مقدمه: گندم نانTriticum aestivum L.) ) یکی از مهمترین گیاهان زراعی جهان است که بیش از 40 درصد از غذای اصلی مردم دنیا را تأمین میکند. افزایش تولید گندم بهمنظور تغذیه جمعیت در حال رشد، مستلزم اصلاح ژنوتیپها برای کاهش اثرات زیانآور تنشهای محیطی و تغییرات آب و هوایی است. برای دستیابی به پتانسیل عملکرد بالاتر، آسیبپذیری ژنتیکی کمتر، مقاومت در برابر تنشها و سازگاری در برابر تغییرات آب و هوایی، تنوع بخشیدن به منابع ژرمپلاسم گندم اهمیت اساسی دارد. برای این منظور، ارزیابی تنوع ژنتیکی موجود در ژرمپلاسم گندم و شناسایی ژنوتیپهای برتر بهمنظور استفاده از آنها در برنامههای بهنژادی ضروری است. نشانگرهای ریزماهواره (SSR) بهعنوان محبوبترین نشانگرهای مولکولی مبتنی بر PCR بهطور گستردهای برای تجزیه و تحلیل تنوع ژنتیکی در گونههای مختلف گیاهی استفاده شدهاند. هدف از این پژوهش، ارزیابی تنوع ژنتیکی و تعیین ساختار جمعیت تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره بود. مواد و روشها: مواد گیاهی این تحقیق، 70 ژنوتیپ گندم نان بود که در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشگاه تربیت مدرس کشت شدند. DNA ژنومی با استفاده از کیت شرکت ویراژن استخراج و کیفیت و کمیت نمونههای DNA بهترتیب با استفاده از دستگاه نانودراپ و الکتروفورز ژل آگارز تعیین شد. بهمنظور بررسی تنوع بین ژنوتیپها، از 30 جفت آغازگر ریزماهواره سری Xgwm گندم استفاده و شاخصهای محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) و تنوع ژنی با استفاده از نرمافزار PowerMarker محاسبه شد. برای تعیین ساختار جمعیت نیز از تجزیه خوشهای بهروش Neighbor-Joining استفاده شد و ژنوتیپهای گندم نان با استفاده از نرمافزار TASSEL گروهبندی شدند. یافتههای تحقیق: نتایج این آزمایش نشان داد که از 30 جفت آغازگر ریزماهواره مورد مطالعه، 24 جفت دارای چندشکلی مناسبی در بین ژنوتیپهای مختلف گندم نان بودند. این آغازگرها موفق به شناسایی 79 آلل با میانگین 3.29 آلل در هر جایگاه نشانگر شدند. تعداد آللهای مشاهده شده در هر جایگاه نشانگر بین دو تا هفت آلل متغیر بود و نشانگر Xgwm443 با شناسایی هفت آلل، بیشترین تعداد آلل مشاهده شده را بهخود اختصاص داد. محتوای اطلاعات چندشکلی، با میانگین 0.56 از 0.14 در نشانگر Xgwm129 تا 0.92 در نشانگرهای Xgwm174 و Xgwm162 متغییر بود. میزان تنوع ژنی نیز با میانگین 0.62 از 0.15 در نشانگر Xgwm129 تا 0.97 در نشانگر Xgwm162 متغیر بود. مقایسه میزان اطلاعات چندشکلی و تنوع ژنی نشان داد که این دو پارامتر رابطه مستقیمی با یکدیگر دارند. تجزیه خوشهای بر اساس دادههای نشانگرهای ریزماهواره با استفاده از روش نزدیکترین همسایهها نیز ژنوتیپهای مورد بررسی را در سه گروه متفاوت طبقهبندی کرد. نتیجهگیری: بر اساس نتایج این پژوهش، نشانگر Xgwm443 با بیشترین تعداد آلل و دو نشانگر Xgwm174 و Xgwm162 با بیشترین محتوای اطلاعات چندشکلی، بهعنوان نشانگرهای مفید و آگاهیبخش جهت ارزیابی تنوع و تفکیک ژنوتیپهای گندم و احتمالاً سایر غلات معرفی میشوند. این نشانگرها علاوه بر کاربرد در گروهبندی ارقام، در شناسایی ژنهای دخیل در کنترل صفات آگرومورفولوژیک نیز کارایی دارند. تجزیه خوشهای، 70 ژنوتیپ گندم نان مطالعه شده را در سه گروه مجزا قرار داد و این گروهبندی با تیپ رشدی ژنوتیپها مطابقت نداشت، بهطوری که هر خوشه بهطور تصادفی شامل تعدادی از ژنوتیپها با تیپ رشدی متفاوت بود. | ||
کلیدواژهها | ||
تجزیه خوشهای؛ تنوع ژنی؛ محتوای اطلاعات چندشکلی؛ نشانگرهای مولکولی | ||
مراجع | ||
Akbarimehr, S., Sayfzadeh, S., Shahsavari, N., Valadabadi, S. A., & Hadidi Masouleh, E. (2022). Effect of foliar application of cycocel & some micronutrients on activity of antioxidant enzymes of Triticum aestivum under drought stress. Iranian Journal of Plant Physiology, 12(4), 4321-4327. doi: 10.30495/ijpp.2022.1947499.1387.##Al-Maamari, I. T., Mumtaz Khan, M., Al-Sadi, A. M., Iqbal, Q., & Al-Saady, N. (2020). Morphological characterization and genetic diversity of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) accessions in Oman. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 26(2), 375-383. doi: 10.22099/mbrc.2019.34952.1440.##Asadi, A., Askari Kelestani, A. R., Mirfakhrai, R., Abbasi, A., & Khodadadi, M. (2018). Evaluation of genetic diversity of bread wheat genotypes in terms of some important physiological traits under spring cold stress. Environmental Stresses in Agricultural Sciences, 11(1), 171-183. [In Persian]. doi: 10.22077/escs.2017.195.1049.##Bavandpouri, F., Farshadfar, E., & Farshadfar, M. (2022). Investigation of genetic diversity of bread wheat accessions in terms of agronomic traits and SSR molecular markers. Journal of Crop Breeding, 14(44), 156-173. doi: 10.52547/jcb.14.44.156.##Batashova, M., Kryvoruchko, L., Makaova-Melamud, B., Tyshchenko, V., & Spanoghe, M. (2024). Application of SSR markers for assessment of genetic similarity and genotype identification in local winter wheat breeding program. Studia Biologica, 18(1), 83-98. doi: 10.30970/sbi.1801.762.##Brown, W. L. (1983). Genetic diversity and genetic vulnerability—an appraisal. Economic Botany, 37(1), 4-12. doi: 10.1007/BF02859301.##Darvishzadeh, R., & Azizi, H. (2015). Molecular Markers and Their Application in Genetic Diversity Analysis. Publications of Urmia University, Urmia, Iran. [In Persian].##Farhangian-Kashani, S., Azadi, A., Khaghani, S., Changizi, M., & Gomarian, M. (2021). Association analysis and evaluation of genetic diversity in wheat genotypes using SSR markers. Biologia Futura, 72(4), 441-452. doi: 10.1007/s42977-021-00088-y.##Fazeli-Nasab, B., & Naghavi, M. R. (2020). Identification of rust resistance among wheat cultiras using SSRs markers. Agricultural Knowledge (Shahed University), 3(5), 79-88. [In Persian].##Feltaous, Y. M. (2019). Genetic diversity among some Egyptian bread wheat cultivars based on morphological characters and SSR markers. Assiut Journal of Agricultural Sciences, 50(4), 33-50. doi: 10.21608/ajas.2020.70069.##Ghasemi, N., Mirfakhraii, R. G., & Abbasi, A. (2019). Assessment of genetic diversity of bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars using microsatellite markers. Journal of Crop Breeding, 11(29), 9-16. doi: 10.29252/jcb.11.29.9.##Hair, J. F., Anderson, R. E., Tatham, R. L., & William, C. (1995). Multivariate Data Analysis: With Readings. 4th Edition. Prentice Hall, Inc.##Hassani, İ., Nimbal, S., Singh, V., & Noori, A. (2022). Genetic variability analysis and correlation studies of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Ekin Journal of Crop Breeding & Genetics, 8(2), 139-145. doi: 10.5555/20220414326.##Hokanson, S. C., Szewc-McFadden, A. K., Lamboy, W. F., & McFerson, J. R. (1998). Microsatellite (SSR) markers reveal genetic identities, genetic diversity & relationships in a Malus × domestica Borkh. core subset collection. Theoretical & Applied Genetics, 97, 671-683. doi: 10.1007/s001220050943.##Idrees, M., & Irshad, M. (2014). Molecular markers in plants for analysis of genetic diversity: A review. European Academic Research, 2(1), 1513-1540.##Jabari, M., Golparvar, A., Sorkhilalehloo, B., & Shams, M. (2023). Investigation of genetic diversity of Iranian wild relatives of bread wheat using ISSR and SSR markers. Journal of Genetic Engineering & Biotechnology, 21(1), 73. doi: 10.1186/s43141-023-00526-5.##Kafi, H., Navabpour, S., Zaynali Nezhad, K., & Pahlavani, M. H. (2018). Evaluation of genetic diversity in Iranian and exotic wheat genotypes using SSR markers. Journal of Modern Genetics, 13(2), 307-311. dor: 20.1001.1.20084439.1397.13.2.14.3.##Kalia, R. K., Rai, M. K., Kalia, S., Singh, R., & Dhawan, A. K. (2011). Microsatellite markers: An overview of the recent progress in plants. Euphytica, 177(3), 309-334. doi: 10.1007/s10681-010-0286-9.##Liu, K., & Muse, S. V. (2005). PowerMarker: An integrated analysis environment for genetic marker analysis. Bioinformatics, 21(9), 2128-2129. doi: 10.1093/bioinformatics/bti282.##Maccaferri, M., Sanguineti, M. C., Donini, P., & Tuberosa, R. (2003). Microsatellite analysis reveals a progressive widening of the genetic basis in the elite durum wheat germplasm. Theoretical & Applied Genetics, 107, 783-797. doi: 10.1007/s00122-003-1319-8.##Malik, R., Sareen, S., Kundu, S., & Shoran, J. (2012). The use of SSR and ISSR markers for assessing DNA polymorphism and genetic diversity among Indian bread wheat cultivars. Progressive Agriculture, 12(1), 82-89.##Mamnoie, E., Karaminejad, M. R., Minbash Moeini, M., & Askary Kelestani, A. R. (2023). Evaluation of ready-mix herbicide efficiency of clodinafop propargil + metribuzin in comparison with registered herbicides in weed control of wheat (Triticum aestivum) in Fars. Journal of Iranian Plant Protection Research, 37(1), 59-75. [In Persian]. doi: 10.22067/jpp.2022.73993.1068.##Miransari, M., & Smith, D. (2019). Sustainable wheat (Triticum aestivum L.) production in saline fields: A review. Critical Reviews in Biotechnology, 39(8), 999-1014. doi: 10.1080/07388551.2019.1654973.##Mishra, A. P., Kumar, M. D., Shamim, K. K., Tiwari, P., Fatima, D., & Srivastava, R., Singh, R., & Yadav, P. (2019). Genetic diversity and population structure analysis of Asian and African aromatic rice (Oryza sativa L.) genotypes. Journal of Genetics, 98(3), 92. doi: 10.1007/s12041-019-1131-0.##Mohammadi, S. A., & Prasanna, B. M. (2003). Analysis of genetic diversity in crop plants-salient statistical tools and considerations. Crop Science, 43(4), 1235-1248. doi: 10.2135/cropsci2003.1235.##Nadi, S., Mirfakhraii R. Z., & Khodadadi, M. (2017). Genetic diversity of bread wheat cultivars using SSR marker and relationship analysis for two traits proline and fructan under spring chilling stress. Iranian Journal of Field Crop Science, 49(2), 86-96. [In Persian]. doi: 10.22059/ijfcs.2017.231050.654304.##Nevo, E., Beiles, A., & Ben-Shlomo, R. (1984). The evolutionary significance of genetic diversity: ecological, demographic & life history correlates. In: Mani, G. S. (Ed.). Evolutionary Dynamics of Genetic Diversity: Lecture Notes in Biomathematics, Vol. 53. Springer, Berlin, Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-51588-0_2.##Pour-Aboughadareh, A., Ahmadi, J., Mehrabi, A. A., Moghaddam, M., & Etminan, A. (2017). Evaluation of agro-morphological diversity in wild relatives of wheat collected in Iran. Journal of Agricultural Science & Technology, 19(4), 943-956.##Ramesh, P., Mallikarjuna, G., Sameena, S., Kumar, A., Gurulakshmi, K., Reddy, B. V., & Sekhar, A. C. (2020). Advancements in molecular marker technologies and their applications in diversity studies. Journal of Biosciences, 45(1), 123. doi: 10.1007/s12038-020-00089-4.##Röder, M. S., Korzun, V., Wendehake, K., Plaschke, J., Tixier, M. H., Leroy, P., & Ganal, M. W. (1998). A microsatellite map of wheat. Genetics, 149(4), 2007-2023. doi: 10.1093/genetics/149.4.2007.##Salgotra, R. K., & Chauhan, B. S. (2023). Genetic diversity, conservation, & utilization of plant genetic resources. Genes, 14(1), 174. doi: 10.3390/genes14010174.##Seethapathy, P., Sankaralingam, S., Paita, D., Paita, A., Loganathan, K., Wani, S. H., & Elansary, H. O. (2022). Genetic diversity analysis based on the virulence, physiology and regional variability in different isolates of powdery mildew in pea. Journal of Fungi, 8(8), 798. doi: 10.3390/jof8080798.##Seyedimoradi, H., Talebi, R., & Fayaz, F. (2016). Geographical diversity pattern in Iranian landrace durum wheat (Triticum turgidum) accessions using start codon targeted polymorphism and conserved DNA-derived polymorphism markers. Environmental & Experimental Biology, 14, 63-68. doi: 10.22364/eeb.14.09.##Shahraki, M., Emamjomeh, A., Fakheri, B., & Fazeli-Nasab, B. (2018). Identification of genetic diversity between common Sistan wheat cultivars based on resistance genes to rust diseases by microsatellite marker. Crop Biotechnology, 8(1), 57-58. doi: 10.30473/cb.2018.5128.##Sharma, R., Rana, V., Verma, S., Gupta, C., Priyanka, Rana, A., Dwivedi, A., Sharma, A., & Sood, V. K. (2022). Genetic variability studies in bread wheat (Triticum aestivum L.) under multi-environment trials in Northern Hills Zone. Biological Forum-An International Journal, 14(2), 307-313.##Singh, G., Kumar, P., Kumar, R., & Gangwar, L. K. (2018). Genetic diversity analysis for various morphological and quality traits in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Applied & Natural Science, 10(1), 24-29. doi: 10.31018/jans.v10i1.1572.##Soltani, S. (2023). Effects of sodium nitroprussid and calcium silicate on the physiological and biochemical parameters of wheat (Triticum aestivum L.) under cadmium stress. Iranian Journal of Plant Physiology, 13(1), 4401-4408. doi: 10.30495/ijpp.2023.701432.##Wei, Z., Du, Q., Zhang, J., Li, B., & Zhang, D. (2013). Genetic diversity and population structure in Chinese indigenous poplar (Populus simonii) populations using microsatellite markers. Plant Molecular Biology Reporter, 31, 620-632. doi: 10.1007/s11105-012-0527-2.##Yang, X., Tan, B., Liu, H., Zhu, W., Xu, L., Wang, Y., Fan, X., Sha, L., Zhang, H., Zeng, J., Wu, D., Jiang, Y., Hu, X., Chen, G., Zhou, Y., & Kang, H. (2020). Genetic diversity & population structure of Asian & European common wheat accessions based on genotyping-by-sequencing. Frontiers in Genetics, 11, 580782. doi: 10.3389/fgene.2020.580782.##Zallaghi, H., Mohammadi, S.A., Moghaddam, M., & Sadeghzadeh, B. (2020). Transferability of wheat SSR markers for determination of genetic diversity and relationships of barley varieties. Journal of Plant Physiology & Breeding, 10(2), 89-98. doi: 10.22034/jppb.2020.13277. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 299 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 52 |