تجزیه ارتباط برای شاخص‌های تحمل به خشکی در گندم نان با استفاده از نشانگرهای ISSR

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری اصلاح نباتات، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

به‌منظور شناسایی نشانگرهای مرتبط با شاخص­های تحمل به خشکی در گندم نان (Triticum aestivum)، از نشانگرهای ISSR استفاده شد. 18 نشانگر مورد استفاده، 92 مکان در 20 ژنوتیپ گندم نان تولید کرد. میزان اطلاعات چند شکل (PIC) از 46/0 (UBC-857، UPC-864، UBC-867 و is9) تا 21/0 (is7) متغیر بود. درصد چندشکلی کل 75/95 درصد برآورد گردید و از بین نشانگرهای مورد استفاده نشانگر UBC-867 با 100 درصد چندشکلی، تعداد بالای شاخص­های محتوای چندشکلی، شاخص نشانگر، شاخص نسبت چند شکلی مؤثر و شاخص قدرت تفکیک و با توجه به تکثیر بالای نوارها و تولید بیشترین نوارهای چندشکل به‌عنوان مناسب­ترین نشانگر برای گندم در مطالعات بعدی معرفی شد. برای شناسایی نشانگرهای مرتبط با شاخص­های تحمل به خشکی، تجزیه رگرسیون گام به گام بین داده­های ملکولی به‌عنوان متغیرهای مستقل و شاخص­های تحمل به خشکی به‌عنوان متغیرهای وابسته انجام گرفت. ارتفاع، طول پایه سنبله، طول میانگره آخر و سرعت فعالیت آنزیم پراکسیداز توسط نشانگرهای بیشتری تبیین شدند. نشانگرهای UBC-867، is9، s11، is15 و is5 بیشترین ارتباط را با شاخص­های تحمل به خشکی مورد بررسی نشان دادند. با توجه به این­که همه نشانگرهای ISSR به­کار برده­شده روی صفات مورد مطالعه مؤثر بودند، بنابراین احتمال دارد بتوان از این نشانگرها همراه با اطلاعات مربوط به شاخص­های تحمل به خشکی جهت شناسایی والدین مناسب برای تهیه جمعیت­های در حال تفرق و تولید ارقام هیبرید در اصلاح گندم مقاوم به خشکی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Association analysis for drought tolerance indices in bread wheat using ISSR markers

نویسندگان [English]

  • Anita Yaghotipoor 1
  • Ezatolah Farshadfar 2
  • Mohsen Saeidi 3
1 Former Ph. D. Student, Plant Breeding, Department of Agriculture and Plant Breeding, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Professor, Department of Agriculture and Plant Breeding, Razi University, Kermanshah, Iran
3 Associate Professor, Department of Agriculture and Plant Breeding, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Intersimple sequence repeat(ISSR) markers were evaluated in order to identify informative markers associated with drought tolerance indices  in bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes . Eighteen ISSR primers amplified 92 loci among 20 bread wheat genotypes. Polymorphic information content (PIC) ranged from 0.46 (UBC-857, UBC-864, UBC-867, is9) to 0.21 (is7), with an average of 2.05. Stepwise regression analysis between molecular data as independent variables, and drought tolerance indices  as dependent variables was performed to identify informative markers associated with the studied traits. Plant Hight, Peduncle Length, Xteragen Length and Peroxidase Activity were explained by more primers. ISSR markers, UBC-867, is9, is11, is15 and is5 showed the most association with drought tolerance indices. Since all the used ISSR loci showed significant association with the studied traits, therefore, it is possible to use these markers along with drought tolerance indices in  drought tolerance wheat breeding programs for identification of suitable parents to parents to produce mapping populations and hybrid varieties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analysis regression
  • bread wheat
  • drought tolerance
  • informative markers
  • Polymorphism Information Content
  1. ابراهیمی ا.، نقوی م.ر.، سبکدست م. و مرادی (1390) تجزیه ارتباط صفات زراعی با نشانگرهای ریزماهواره در جوهای بومی ایران. ژنتیک نوین، 6(1):43-35.
  2. آهنگری ع.، رسولی م . و نادری م (1388) بررسی صفات مؤثر در مقاومت به تنش خشکی در گندم. مجموعه مقالات کشاورزی زراعت و اصلاح نباتات، سازمان جهاد کشاورزی استان مرکزی.
  3. شکرپور م.، محمدی س.ا.، مقدم م.، ضیایی س. ع. و جوانشیر ع (1387) تجزیه ارتباط نشانگرهای مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و نشانگرهای مولکولی AFLP در گیاه دارویی ماریتیغال. فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. 24(3):292-278.
  4. عبدالهی مندولکانی ب. و عزیزی ح (1393) شناسایی نشانگرهای ISSR پیوسته با صفات مورفولوژیک در جمعیت­های یونجه زراعی (Medicago sativa L.). مجله پژوهش­های سلولی و مولکولی. 27(2): 268-260.
  5. عبدالهی مندولکانی ب.، اعلمی ع. و اصفهانی م (1389) تجزیه ارتباط برای صفات مورفولوژیک در بادام زمینی با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره. مجله علوم زراعی ایران، 12(4):519-510.
  6. عزیزی ح.، برنوسی ا.، عبدالهی مندولکانی ب. و درویش‌زاده ر (1390) مطالعه ساختار و تنوع ژنتیکی جمعیت­های یونجه زراعی (Medicago sativa L.) با استفاده از نشانگرهای .ISSR مجله ژنتیک نوین، 6(4):61-69.
  7. Ashraf M and Harris PJ (2005) Abiotic stresses: plant resistance through breeding and molecular approaches. Food Products Press. USA. Binghamton: 725 pp.
  8. Culp T, Harrell D and Kerr T (1979) Some genetic implications in the transfer of high fiber strength genes to upland cotton. Crop Science. 19: 481-484.
  9. Doyle  JJ,  Doyle JL  (1987) A  rapid  DNA  isolation  procedure  for  small quantities  of fresh leaf  tissue. Phytochem Bull  19:11-15
  10. Ebrahimi A, Naghavi M, Sabokdast M and Moradi S S A (2011) Association analysis of agronomic traits with microsatellite markers in Iranian barley landraces barley. Modern Genetics Journal. 6(1): 35-43.
  11. Gebhardt C, Ballvora A, Walkemeier B, Oberhagemann P and Schüler K(2004) Assessing genetic potential in germplasm collections of crop plants by marker-trait association: a case study for potatoes with quantitative variation of resistance to late blight and maturity type. Molecular Breeding. 13: 93-102.
  12. Gomez KA and Gomez AA (1984) Statistical procedures for agricultural research. John Wiley and Sons. Science. 680pp.
  13. Inostroza L, del Pozo A, Matus I, Castillo D, Hayes P, Machado S and Corey A (2009) Association mapping of plant height, yield, and yield stability in recombinant chromosome substitution lines (RCSLs) using Hordeum vulgare subsp. spontaneum as a source of donor alleles in a Hordeum vulgare subsp. vulgare background. Molecular Breeding. 23: 365-376.
  14. Jabbarzadeh Z, Khosh-Khui M, Salehi H and Saberivand A (2013) Inter simple sequence repeat  (ISSR) markers as reproducible and specific tools for genetic diversity analysis of rose species. African Journal of Biotechnology. 9: 6091-6095.
  15. Kar P K, Srivastava PP, Awasthi AK and Urs SR (2008) Genetic variability and association of ISSR markers with some biochemical traits in mulberry (Morus spp.) genetic resources available in India. Tree Genetics and Genomes. 4: 75-83.
  16. Khaled AGA, Motawea MH and Said AA (2015) Identification of ISSR and RAPD  markers linked to yield traits in bread wheat under normal and drought   conditions. Journal  of Genetic Engineering and Biotechnology.
  17. Li Q, Liu QC, Zhai H, MA DF, Wang X, Li XQ and Wang YP (2008) Genetic diversity in main parents of sweetpotato in China as revealed by ISSR markers. Acta Agronomica Sinica. 34: 972-977.
  18. Miletic R, Zikic M, Mitic N and Nicolic R (2005) Pomological characteristic of superior selections of European filbert  (C. avellana L.). Genetica. 37: 103-111.
  19. Meredith WR and Bridge R(1971) Breakup of linkage blocks in cotton, Gossypium hirsutum L. Crop Science. 11: 695-698.
  20. Motawea M, Said A and Khaled A (2015) ISSR Markers-Trait Associations and Stability. Plant Breeding Biotechnology. 3(2): 167-177.
  21. Najaphy A, Parchin R A and Farshadfar E (2012) Comparison of phenotypic and molecular characterizations of some important wheat cultivars and advanced breeding lines. Australian Journal of Crop Science. 6: 326.
  22. Passioura J (2007) The drought environment: Physical, biological and agricultural perspectives. J. Exp. Bot. 58, 113-117.
  23. Pritchard JK, Stephens M and Donnelly P (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics. 155: 945-959.
  24. Rakshit S, Ganapathy K, Gomashe S, Rathore A, Ghorade R, Kumar MN, Ganesmurthy K, Jain S, Kamtar M and Sachan J (2012) GGE biplot analysis to evaluate genotype, environment and their interactions in sorghum multi-location data. Euphytica. 185: 465-479.
  25. Ruan CJ, Li H and Mopper S (2009) Characterization and identification of ISSR markers associated with resistance to dried-shrink disease in sea buckthorn. Molecular Breeding. 24(3): 255-268.
  26. Vaillancourt A, Nkongolo K, Michael P and Mehes M (2008) Identification, characterisation, and chromosome locations of rye and wheat specific ISSR and SCAR markers useful for breeding purposes. Euphytica. 159(3): 297-306.
  27. Virk P, Ford-Lloyd B, Jackson M, Pooni H, Clemeno T and Newburry H (1996) Marker-assisted prediction of agronomic traits using diverse rice germplasm. 1995. Third International Rice Genetics Symposium, Manila  (Philippines). International Rice Research Institute.
  28. Wang LX, Li HB, Gu TC, Liu, LH, Pang BS, Qiu J and Zhao CP (2014) Assessment of wheat variety stability using SSR markers. Euphytica. 195(3): 435-452.
  29. Zietkiewicz E, Rafalski A and Labuda D (1994) Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification. Genomics. 20(2): 176-183.