مطالعه ژنتيكي تحمل به شوري در ژرم پلاسم اهلي و وحشي و لاين‌هاي حاصل از تلاقي‌هاي بين‌گونه اي آشيانه‌اي جو

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

ژنتيك و به‌نژادي گياهي

دكتري

تغييرات اقليمي، اثرات گلوگاه ژنتيكي (Genetic bottleneck) ناشي از هزاران سال اهلي‌سازي و انتخاب مصنوعي را آشكارتر كرده است؛ محدوديتي كه توسعه ارقام سازگار با تنش‌هاي هم‌زمان خشكي، گرما و به‌ويژه شوري را در مناطق خشك و نيمه‌خشك دشوار ساخته. شوري خاك با اختلال هم‌زمان در روابط آبي، هموستازي يوني، تنظيم اسمزي و تعادل اكسيداتيو، تحمل گياه به آن را به صفتي پيچيده و چندبعدي تبديل مي‌كند. بنابراين بازگشت هدفمند به ذخاير ژنتيكي جو وحشي اسپانتانئوم (Hordeum spontaneum) مي‌تواند راهبردي مؤثر براي گسترش پايه ژنتيكي جو زراعي (Hordeum vulgare) و توسعه ژنوتيپ‌هاي سازگار با شوري باشد. اين پژوهش با هدف بررسي تنوع و تركيب‌هاي ژنتيكي حاصل از ادغام آشيانه‌اي ژنوم جو وحشي در زمينه ژنتيكي جو زراعي، در جمعيت نوتركيبي كه براي نخستين بار در ايران از تلاقي ژرم‌پلاسم وحشي جو با تأكيد بر تنوع ژنتيكي خويشاوندان وحشي فلات ايران ايجاد شد، شناسايي منابع ژنتيكي و لاين‌هاي برتر براي تحمل شوري، و تبيين سازوكارهاي فيزيولوژيك مرتبط، در قالب دو مطالعه انجام شد. در مطالعه نخست، جمعيت آشيانه‌اي IWB-21 (443 لاين اينبرد نوتركيب حاصل از تلاقي 21 ژنوتيپ جو وحشي با رقم ريحان 03) از نظر صفات زراعي و مورفولوژيك براي كل جمعيت، و صفات فيزيولوژيك، يوني و بيوشيميايي براي 85 ژنوتيپ منتخب، در شرايط نرمال و شور طي دو سال زراعي ارزيابي شد. در مطالعه دوم، 121 ژنوتيپ شامل ارقام زراعي، اكسشن‌هاي بانك ژن، لاين‌هاي نوتركيب منتخب از جمعيت آشيانه‌اي قبلي و ژنوتيپ‌هاي جو وحشي اسپانتانئوم در دو شرايط نرمال و شور و طي دو سال زراعي از نظر صفات مرفولوژيك، فيزيولوژيك، يوني و بيوشيميايي ارزيابي شدند. تاريخ كشت ژنوتيپ‌ها در هر دو مطالعه با هدف بازتاب شرايط واقعي كشت تاخيري در منطقه، 22 بهمن‌ماه در دو سال زراعي 1401-1400 و 1402-1401 در نظر گرفته شد. نتايج مطالعه نخست نشان داد شوري اكثر صفات زراعي از جمله عملكرد دانه، عملكرد بيولوژيك و شاخص برداشت را به‌طور معني‌داري كاهش داد، اما تنوع فنوتيپي گسترده در جمعيت IWB-21 ظرفيت بالاي آن را براي شناسايي تركيب‌هاي ژنتيكي متفاوت و سازگار با شرايط تنش نشان داد. در اين ميان، آثار ادغام بخش‌هاي ژنومي نمونه‌هاي متفاوت وحشي در پس‌زمينه ژنتيكي ارقام زراعي و نقش اين فرآيند در شكل‌گيري تركيب‌هاي فنوتيپي متنوع و قابل استفاده براي اهداف مختلف اصلاحي، به‌وضوح مشهود بود. شواهد تفكيك متجاوز حاكي از آن بود كه بازتركيبي آلل‌هاي وحشي و زراعي مي‌تواند به تركيب‌هاي جديدي از ژنوتيپ‌ها با عملكرد و ويژگي‌هاي مطلوب‌تر از والدين منجر شود؛ خانواده‌هاي 10، 13 و 15 و لاين‌هاي 257RIL، 283RIL و 405RIL به‌عنوان ژنوتيپ‌هاي برتر از نظر تركيب عملكرد و صفات مرتبط با تحمل به شوري شناسايي شدند. از نظر فيزيولوژيك، شوري با كاهش محتواي آب نسبي و پتاسيم و افزايش پرولين، سديم، نسبت سديم به پتاسيم و فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني همراه بود، اما لاين‌هاي برتر بيشتر از طريق تعادل ميان عملكرد و پاسخ فيزيولوژيك سازگاري نشان دادند تا پاسخ دفاعي شديد. در مطالعه دوم نيز تنوع ژنتيكي گسترده‌اي ميان گروه‌هاي مختلف ژرم‌پلاسم مشاهده شد. لاين‌هاي نوتركيب با ميانگين عملكرد حدود 489 گرم بر متر مربع در شرايط شور، كمترين كاهش عملكرد (حدود 26٪) و بهترين جايگاه از نظر شاخص‌هاي تحمل را داشتند. در ميان ژنوتيپ‌هاي برتر، 180RIL، 287RIL، 427RIL، 247 RIL و281RIL بيشترين ارزش را بر اساس تركيب عملكرد و شاخص تركيبي معني‌دار (CSI) نشان دادند؛ 287 RIL با تنها حدود 3٪ كاهش عملكرد، نمونه‌اي برجسته از پايداري بود. شاخص تركيبي معني‌دار (CSI) نسبت به شاخص پايداري عملكرد (YSI) ارتباط قوي‌تري با عملكرد واقعي تحت شوري نشان داد. عملكرد دانه در هر دو محيط وراثت‌پذيري بالايي داشت و تعداد سنبله در متر مربع به‌عنوان معيار غيرمستقيم مناسب براي انتخاب تحت تنش شناسايي شد. در مجموع، نتايج دو مطالعه نشان داد كه تنوع ژنتيكي جو وحشي، به‌ويژه هنگامي كه از طريق جمعيت‌هاي آشيانه‌اي و لاين‌هاي نوتركيب به زمينه ژنتيكي زراعي منتقل و بازتركيب مي‌شود، ظرفيت قابل‌توجهي براي ايجاد تركيب‌هاي جديد و مطلوب عملكرد و تحمل به شوري دارد. يافته‌هاي پژوهش همچنين نشان داد كه ارزيابي تحمل به شوري بايد بر پايه تركيبي از عملكرد دانه، صفات فيزيولوژيك، تعادل يوني و شاخص‌هاي چندصفتي انجام شود. لاين‌هاي برتر شناسايي‌شده در اين پژوهش مي‌توانند به‌عنوان منابع ارزشمند در مطالعات ژنتيكي، پيش‌به‌نژادي و برنامه‌هاي اصلاحي با هدف توسعه ژنوتيپ‌هاي سازگارتر با شرايط شور مورد استفاده قرار گيرند.

238057

ژنتيك و به‌نژادي گياهي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان