تحليل ژنتيكي و مولكولي صفات عملكرد، فيزيولوژي و كيفيت دانه گندم نان تحت تاثير تنش گرماي انتهاي فصل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

دكتري

تنش گرما در طول دوره پر شدن دانه، اصلي ترين تنش غيرزيستي محدود كننده عملكرد و كيفيت دانه در گندم نان (Triticum aestivum L.) مي‌باشد. در اين مطالعه، 64 ژنوتيپ گندم شامل 60 ژنوتيپ 60-1 CIMCOG وچهار رقم كوهدشت، زاگرس، كريم و دهدشت به عنوان شاهد، در قالب طرح لاتيس ساده 8 ×8 با دو تكرار در دو شرايط معمول و تنش گرما (ناشي از كاشت تاخيري) طي دو سال زراعي مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه اثر تنش براي همه صفات فنومورفولوژيك و زراعي، به استثناي صفت عرض و مساحت برگ پرچم معني‌دار بودتنش گرما به‌طور معني‌داري با كاهش روز تا سنبله‌دهي، روز تا گرده‌افشاني، روز تا رسيدگي فيزيولوژيك و روز تا پيري برگ پرچم موجب تسريع نمو فيزيولوژيكي گياه و كوتاه شدن فصل رشد گندم شد. در نتيجه به‌طور معني‌داري طول پدانكل، ارتفاع بوته و صفات مرتبط با سنبله شامل تعداد سنبله در متر‌مربع، تعداد سنبلچه در سنبله، طول سنبله و تعداد دانه در سنبله كاهش يافتند. تنش گرما همچنين با كاهش دوره پر‌شدن دانه، وزن هزار دانه را كاهش (63/27%) داد. به طور متوسط 08/57% از عملكرد دانه ژنوتيپ‌هاي در معرض تنش گرما كاسته شد. پاسخ ژنوتيپ‌ها از لحاظ صفات مختلف در دو شرايط معمول و تنش گرما بسيار متنوع بود. براساس نتايج تجزيه ضرايب مسير در شرايط معمول بيشترين اثر مستقيم و مثبت مربوط به وزن هزار‌دانه و بزرگترين اثر مستقيم و منفي براي عرض برگ پرچم به دست آمد. در شرايط تنش گرما سه صفت اجزاي عملكرد وارد مدل رگرسيوني شد كه اثر مستقيم و مثبت بر روي عملكرد دانه نشان دادند. براي شناسايي ژنوتيپ‌هاي حساس و متحمل به تنش گرما از شاخص‌هاي مختلفي استفاده شد. شاخص‌هاي ميانگين هندسي (GMP) و تحمل به تنش (STI) همبستگي مثبت و بالايي با عملكرد دانه در دو محيط داشته و به عنوان بهترين شاخص‌هاي تحمل به تنش گرما در اين پژوهش معرفي شدند. براساس نتايج حاصل از بررسي شاخص‌هاي تحمل و حساسيت به تنش گرما، نتايج تجزيه به مولفه‌هاي اصلي و تجزيه خوشه‌اي ژنوتيپ‌هاي شماره 2، 3، 5، 6، 11، 16، 17 و 28 به عنوان ژنوتيپ‌هاي متحمل به تنش و ژنوتيپ‌هاي شماره 9، 13، 19، 34، 38، 40، 44، 49 و 58 به عنوان ژنوتيپ‌هاي حساس به تنش گرما شناسايي شدند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه اثر تنش، ژنوتيپ و اثر متقابل تنش در ژنوتيپ براي همه صفات فتوسنتزي و فلوروسانس كلروفيل معني‌دار بود. تنش گرما موجب كاهش فتوسنتز خالص، هدايت روزنه‌اي، تعرق، كارايي مصرف آب، كارايي مصرف آب لحظه‌اي و حداكثر بازده كوانتومي PSII شد، در‌حالي‌كه غلظت 2CO زير روزنه‌اي را افزايش داد. عملكرد دانه با فتوسنتز خالص، حداكثر بازده كوانتومي PSII و غلظت 2CO زير روزنه‌اي همبستگي بالايي نشان داد. بر اساس نتايج تجزيه ضرايب مسير و رگرسيون گام‌به‌گام، غلظت 2CO زير روزنه‌اي و حداكثر بازده كوانتومي PSII پيش‌بيني‌ كننده‌هاي خوبي براي تحمل به تنش گرما بودند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه اثر تنش، ژنوتيپ و اثر متقابل تنش در ژنوتيپ در همه صفات مربوط به كيفيت دانه معني‌دار بود. تنش گرما موجب كاهش معني‌دار محتواي نشاسته، نسبت آميلوز به آميلوپكتين و محتواي رطوبت دانه و افزايش محتواي پروتئين، جذب آب آرد، حجم رسوب زلني، محتواي خاكستر، محتواي چربي، حجم نان، محتواي گلوتن مرطوب، محتواي گلوتن خشك و شاخص گلوتن شد. ژنوتيپ هاي متحمل به گرما از نظر عملكرد دانه، وزن هزار‌دانه، محتواي نشاسته، نسبت آميلوز به آميلوپكتين و محتواي رطوبت دانه برتر بودند. در‌حالي‌كه ژنوتيپ هاي حساس حاوي محتواي پروتئين، حجم نان و شاخص گلوتن بالاتري بودند. نتايج نقشه‌يابي ارتباطي صفات مورد ارزيابي با 4742 نشانگر اسنيپ با دو روش مدل خطي عمومي و مدل خطي مخلوط، تعداد 383 و 342 نشانگر مرتبط با صفات را به ترتيب در شرايط معمول و تنش گرما شناسايي كرد. بيشترين تراكم نشانگرهاي مرتبط با صفات بر روي ژنوم B و كمترين آنها بر روي ژنوم D مشاهده شد. در دو شرايط تعدادي نشانگر مرتبط با صفات يافت شدند كه در جايگاه فيزيكي يكسان بر روي كروموزوم موبوطه قرار داشتند كه بيانگر QTLهاي احتمالي كنترل كننده صفت مربوطه مي‌باشند. برخي از نشانگرها نيز با فاصله كمتر از 5 سانتي‌مورگان از هم، با يكديگر پيوستگي داشته و دركنترل صفات مشابهي موثر بودند. تعداد زيادي اثر پليوتروپي در نقشه‌يابي صفات در دو شرايط شناسايي شد.

215985

اصلاح نباتات

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهدي كديور، علي‌اشرف مهرابي

آقافخر ميرلوحي، مجيد طالبي، قاسم محمدي‌نژاد

احمد ارزاني، علي محمد ميرمحمدي ميبدي