توصيفگر ها :
تنش خشكي , جمعيت NBP، , جو وحشي، , توالي¬يابي RNA
چكيده فارسي :
كاهش تنوع ژنتيكي در اثر پديده تنگناي تكاملي و عدم وجود روش¬هاي دقيق براي انتقال ژن¬هاي مطلوب و استراتژي¬هاي انتخاب از چالش¬هاي بهبود ژنتيكي تحمل به تنش¬هاي غيرزيستي و كيفيت دانه در غله مهم جو است. اين پژوهش با هدف 1-بررسي اثر ادغام ژنوم هاي متفاوت جو وحشي اسپانتانئوم در زمينه ژنتيكي جو زراعي ريحان03 تحت شرايط تنش خشكي در نسل¬هاي پيشرفته جمعيت آشيانه اي بك¬كراس NBP 2- انتخاب لاين¬هاي برتر بر اساس عملكرد، شاخص¬هاي تحمل و صفات كيفيتي در نسل¬هاي پيشرفته 3- مطالعه ترانسكريپتوم و بررسي بيان ژن بتاگلوكان در جوهاي وحشي و اهلي و ارتباط آن با ميزان بتاگلوكان صورت گرفت. در مطالعه اول 443 لاين شامل 21 خانواده حاصل از تلاقي بين گونه‌اي در دو نسل BC1F3 و BC1F4 در شرايط تنش آبي و نرمال طي دو سال ارزيابي شد. مجموعه¬اي از صفات مورفولوژيك-زراعي شامل روز تا گرده افشاني ، ارتفاع بوته ، طول سنبله ، تعداد دانه در سنبله ، طول ريشك ، عرض سنبله ، وزن سنبله طول برگ پرچم و طول پدانكل در هر لاين اندازه‌گيري شد. پس از رسيدگي فيزيولوژيك، هر كرت برداشت شده و ميانگين عملكرد دانه و وزن صد دانه اندازه¬گيري شد. در نهايت شاخص¬هاي تحمل و حساسيت به خشكي شامل شاخص پايداري عملكرد (YSI)، شاخص تحمل به تنش (STI)، شاخص عملكرد (YI)، شاخص تحمل به خشكي (DRI)، شاخص تحمل (TOL)، شاخص حساسيت به تنش (SSI)، ميانگين بهره وري هندسي (GMP)، ميانگين توليد (MP)، شاخص تحمل به تنش (STS)، براي هر لاين محاسبه گرديد. به طور كلي، جمعيت NBP جو تنوع گسترده‌اي در همه صفات زراعي، عملكرد و شاخص STS در هر دو شرايط رطوبتي نشان داد. از طرف ديگر به دليل تلاقي برگشتي با ريحان03 به عنوان والد دوره¬اي، قسمتي از ويژگي¬هاي نامطلوب والدين وحشي حذف و اثر مثبت ژن¬هاي والد دهنده در بهبود صفات عملكرد، طول سنبله، طول پدانكل و STS مشاهده شد. اثر ادغام ژنوم وحشي به نوع والد وحشي استفاده شده بستگي داشت و تنوع درون خانودگي متفاوتي را ايجاد كرد. در مطالعه دوم غربالگري 443 لاين بر اساس شاخص تحمل و عملكرد دانه طي دو نسل BC1F3 و BC1F4 انجام شد و 95 لاين متحمل و حساس به خشكي (به ترتيب 62 و 33 لاين) براي ارزيابي بيشتر در نسل BC1F5 انتخاب شد و در قالب طرح بلوك كامل تصادفي با دو تكرار همراه 21 والد وحشي و 4 رقم زراعي در دو شرايط رطوبتي نرمال و تنش آبي مورد مطالعه قرار گرفتند. در اين مطالعه مجموعه¬اي از صفات اجزاء عملكرد دانه، صفات كيفيتي و صفات فيزيولوژيكي اندازه¬گيري شد. نتايج نشان داد كه جمعيت¬هاي نستد بك كراس مي¬توانند منبع ارزشمندي براي توسعه ارقام جو با كيفيت غذايي بالا و تحمل به خشكي باشند. در مطالعه حاضر، تفاوت معني‌داري بين لاين‌هاي BC1F5 براي همه صفات مشاهده شد كه نشان‌دهنده وجود تنوع ژنتيكي قابل‌توجهي براي عملكرد دانه، شاخص تحمل به خشكي و صفات كيفيت دانه در اين نسل است. در اين مطالعه لاين‌هاي با مقادير زياد و كم بتاگلوكان شناسايي شدند كه مي‌توان از آنها براي مطالعات پيشرفته با هدف اصلاح انواع جو با طيف وسيعي از كاربردها در بازار و صنعت مواد غذايي استفاده كرد. يكي از اهداف برنامه¬هاي به نژادي افزايش كيفيت دانه در حين حفظ يا حتي افزايش عملكرد دانه تحت شرايط تنش آبي براي توليد تجاري ارقام آزاد شده است. با توجه به اينكه بتاگلوكان به عنوان يكي از پارامترهاي برتري كيفيت غلات محسوب مي¬شود، مطالعه سوم با هدف بررسي بيان ژن¬هاي كانديد بتاگلوكان تحت تنش آبي و نور LED در نمونه¬هاي مورد مطالعه نشان داد، تغييرات سطح بيان ژن بسته به نوع بافت، رقم و نوع تنش متفاوت مي‌باشد. بطوريكه در بافت دانه بيان ژن G10 در ژنوتيپ¬هاي وحشي بيشتر از رقم اهلي ريحان03 مشاهده شد در حالي كه ژن G40 در رقم ريحان03 بيان بيشتري نسبت به والدين وحشي نشان داد. نتايج مطالعه نشان داد بيان ژن G10 در بافت برگ و دانه بسته به ژنوتيپ متفاوت بود ولي به طور كلي بيان بيشتري در بافت برگ نسبت به دانه نشان داد. مقادير لگاريتم چند برابري مربوط به هركدام از ژن¬هاي بتاگلوكان مقايسه شده در ترانسكريپتوم و qRT-PCR با هم سازگار بودند. در مجموع خوانش ها با تفاوت بيان 3533 بين ارقام جو وحشي و زراعي مشترك بودند كه به ترتيب 1270 و 2143 ژن ها الگوي ثابتي از افزايش و كاهش بيان نشان دادند. از سوي ديگر بيان 1094 ژن به طور خاص در ژنوتيپ متحمل وحشي طي تنش آبي القا شده و 2528 ژن داراي بيان افتراقي به طور منحصر به فرد در رقم حساس ريحان03 شناسايي شد.
چكيده انگليسي :
Wild species of crop plants may contain genes for adaptation to environmental stresses. Wild barley, with higher yield stability and better adaption to climate change, is a valuable novel gene source for improving drought tolerance, grain quality, and commercial application. In this research, nested backcross populations (NBP) were developed by crossing 21 wild barley accessions to the Ryhan03 cultivar, and the F1 progenies were backcrossed to Ryhan03 once. Screening of the 443 NBP developed lines was performed based on stress tolerance score (STS) and grain yield during two- BC1F3 and BC1F4 generations, and then 95 drought-tolerant and susceptible lines were selected for further evaluation in the BC1F5 generation under two water conditions. The enormous diversity in the NBP indicated a considerable potential for improving barley for grain yield and stress tolerance score (STS). For height and peduncle length, the population means were close to the value of wild parents. The mean values of grain yield for most families were higher than the wild donor parents and close to the value of Ryhan03. Favorable transgressive phenotypes for yield and STS occurred in the NBP population, suggesting that the development of the NBP population may lead to phenotypes with high yield and improved drought tolerance. In this respect, wild parents P12, P13, P14, and P15 were identified as more useful in breeding for improving important traits of cultivated barley, especially drought tolerance. Reasonable diversity among the BC1F5 families demonstrated that strict selection for beta-glucans content, drought tolerance, and yield is feasible and successful in the BC1F5 generation. The considerable variation observed for quality-related traits among BC1F5 lines was significant for achieving the desired advanced barley lines to meet various consumption preferences. Water stress could greatly influence barley grain yield and flour quality. However, wild donors contributed several favorable alleles for quality traits and drought tolerance. Progeny lines T42, T5, T60, and T35 were introduced as high-yielding, drought-tolerant lines with high beta-glucan content. The NBP population offers an opportunity to explore the genetic potential of different wild barley in an elite cultivated background for breeding purposes.
