شماره مدرك
21144
شماره راهنما
2497 دكتري
پديد آورنده
حسيني، محسن
عنوان
تنوع ژنتيكي و اپي ژنتيكي تحمل شوري در گندم، ايژيلوپس سيلندريكا و لاين هاي حاصل از تلاقي برگشتي آنها
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
ژنتيك و به نژادي گياهي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
هفده، 140ص: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
گندم , Aegilops cylindrica , تنش شوري , هيبريداسيون , متيلاسيون DNA , وراثت اپي آلل
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/01
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
ژنتيك و به نژادي گياهي
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/08
كد ايرانداك
23228889
چكيده فارسي
شوري به عنوان يك عامل تنشزاي غيرزيستي اصلي در كشاورزي مدرن ظهور كرده است كه به طور قابل توجهي توليد گياهان زراعي، از جمله گندم، را محدود ميكند. اصلاح ارقام جديد گندم همواره با معضلات تنوع ژنتيكي محدود و فرسايش مستمر تنوع ژنتيكي مواجه بوده است. بنابراين، استفاده از تنوع ژنتيكي موجود در گونههاي خويشاوند وحشي براي افزايش تنوع ژنتيكي در گندم، به ويژه براي سازگاري با تنشهاي زيستي و غيرزيستي، ضروري است. اين مطالعه تنوع فنوتيپي و اپيژنتيكي 156 لاين گندم درونتني شده (BC4F2) حاصل از هيبريداسيون بين ارقام گندم «چيني¬بهاره» (CS)، «روشن» (R) وAegilops cylindrica (AC) را ارزيابي كرد. اين دو گروه از لاينهاي زمينه ژنتيكي، به همراه والدين دوره¬اي آنها (در مجموع 158 عدد)، در شرايط مزرعهاي معمول و شور با استفاده از صفاتي نظير ارتفاع گياه، طول سنبله، تعداد سنبله در هر بوته، تعداد دانه در هر سنبله، وزن دانه و عملكرد دانه ارزيابي شدند. سپس، لاينهاي BC4F2 به همراه والدينشان (AC، CS و R) تحت شرايط شاهد و تنش شوري انتخاب و تحت آناليز فيزيولوژيكي، بيوشيميايي، متيلاسيون سيتوزين DNA و آناليز بيان ژنهاي HKT1;5، NHX1 و SOS1 قرار گرفتند. نتايج، تأثير قابل توجه تنش شوري بر متغيرهاي زراعي-فيزيولوژيكي از جمله عملكرد و صفات مرتبط را نشان داد. بدين ترتيب، از عملكرد دانه در شرايط شاهد و تنش شوري به همراه شاخصهاي تحمل به تنش براي انتخاب متحملترين و حساسترين لاينها استفاده شد. آناليزهاي زراعي-فيزيولوژيكي، اپيژنتيكي و بيان ژن، اثرات قابل توجه تنش شوري و زمينه ژنتيكي و همچنين پاسخ متفاوت لاينهاي حاصل به تنش شوري را نشان داد. تفاوت معنيداري بين محتواي اسموليت لاينهاي حساس و متحمل تحت شوري، فقط براي محتواي TSS گروه CS مشاهده شد. اختلاف در محتواي پتاسيم، سديم و پتاسيم/سديم برگ و ريشه، و سطوح Chla، Chlb، Car و MDA، برخلاف سطوح راديكال DPPH، بين لاينهاي متحمل به شوري و حساس به شوري در هر دو زمينه ژنتيكي گندم تحت شرايط شور، نشاندهنده تمايز آشكار در تحمل شوري بود. PCR كمي Real-Time افزايش بيشتري در سطوح بيان ژنهاي NHX1 و SOS1 در بافتهاي برگ و ريشه لاينهاي متحمل در مقايسه با لاينهاي حساس نشان داد. در حالي كه الگوهاي بيان ژن HKT1;5 در هر دو گروه گندم فقط در بافت برگ لاينهاي متحمل بيشتر از لاينهاي حساس بود. تجزيه و تحليل متيلاسيون DNA برگ و ريشه، اثرات قابل توجه شوري را بر تغييرات متيلاسيون نشان داد و ورود موفقيتآميز اپيژنوم تحمل به شوري از Ae. cylindrica به گندم را تأييد كرد. به طور كلي اين يافته¬ها نشان داد كه بهرهبرداري از تنوع ژنتيكي خويشاوندان وحشي، هدفي حياتي براي افزايش تنوع ژنتيكي و اپيژنتيكي به منظور افزايش سازگاري گياه با تنش شوري است.
چكيده انگليسي
Salinity has emerged as a major abiotic stressor in modern agriculture, significantly limiting production in crop plants including wheat. The development of modern wheat cultivars has been hindered by genetic bottlenecks, including limited genetic variation and the ongoing erosion of genetic diversity. Leveraging the genetic diversity available in wild relative species is therefore essential for enhancing genetic variation in wheat, particularly for adaptation to biotic and abiotic stress. This study assessed the phenotypic and epigenetic variation of 156 introgressed wheat lines (BC4F2) derived from hybridization between wheat cultivars ‘Chinese Spring’ (CS) and ‘Roshan’ (R) and Aegilops cylindrical (AC). These two groups of genetic background lines, along with their recurrent parents (totally 158), were evaluated under field normal and saline conditions using the following traits: plant height, spike length, number of spikes per plant, number of grains per spike, grain weight, grain yield. Then, selected BC4F2 lines along with their parents (AC, CS, and R) grown under control and salt stress conditions subjected to physiological, DNA cytosine methylation, and expression analysis of HKT1;5, NHX1, and SOS1 genes. The results demonstrated significant impacts of salinity stress on the agro-physiological variables including yield and related traits. Thereby, grain yield under normal and salt stress conditions along with stress tolerance indices were used to select the most tolerant and most sensitive lines. Agro-physiological, epigenetic, and gene expression analyses showed the significant effects of salt stress and genetic background, as well as, differential response of the extreme lines to salt stress. A significant difference between the osmolyte content of sensitive and tolerant lines under salinity was observed only for the total soluble sugars )TSS( content of the CS group. The disparity in leaf and root K, Na, and K/Na content, and Chla, Chlb, Car, and MDA levels, unlike DPPH radical levels, between salt-tolerant and salt-sensitive lines in both genetic backgrounds of wheat under saline conditions indicated a clear distinction in salinity tolerance. Quantitative Real-Time PCR indicated a greater increase in expression levels of NHX1 and SOS1 genes in the leaf and root tissues of tolerant lines compared to those of sensitive lines. While the expression patterns of the HKT1;5 gene in both wheat groups were higher only in the leaf tissue of tolerant lines than in that of sensitive lines. Global leaf and root DNA methylation analysis revealed the significant effects of salinity on the methylation modifications and confirmed successful introgression of salt-tolerance epigenome from Ae. cylindrica into wheat. Exploiting the genetic diversity of wild wheat relatives is a crucial goal for increasing genetic and epigenetic variation to enhance plant adaptation to salt stress.
استاد راهنما
احمد ارزاني , قدرت اله سعيدي
استاد مشاور
فابريزيو آرانيتي
استاد داور
محمدرضا سبزعليان دستجردي , بدرالدين ابراهيم سيدطباطبايي , بهروز شيران