:: دوره 9، شماره 1 - ( 1401 ) ::
جلد 9 شماره 1 صفحات 84-71 برگشت به فهرست نسخه ها
اولویت‌بندی و شناسایی ژن‌های کاندید در برخی صفات ریشه گندم نان (Triticum aestivum L.) تحت تنش شوری
الینا نظری خاکشور ، امین آزادی* ، پیمان فروزش ، علیرضا اطمینان ، اسلام مجیدی هروان
گروه اصلاح‌نباتات، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرری ، amin.azadi@iausr.ac.ir
چکیده:   (3066 مشاهده)
تنش شوری یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده محیطی در تولید انواع محصولات کشاورزی از جمله گندم است، به‌طوری‌که تولید ارقام جدید متحمل به شوری می‌تواند یکی از راه‌کارهای مؤثر در کاهش اثرات تنش در نظر گرفته شود. در این راستا، شناسایی ژن‌های مؤثر و مکانیسم‌های مولکولی درگیر در ایجاد تحمل شوری گامی مهم برای برنامه‌های بهنژادی به‌شمار می‌رود. در مطالعه حاضر، یک جمعیت از لاین‌های اینبرد نوترکیب (RIL) F12 شامل 186 ژنوتیپ برای شناسایی مکان‌های ژنی کنترل‌کننده برخی ویژگی‌های فیزیولوژی و میزان عناصر در مرحله گیاهچه‌ای گندم در شرایط تنش شوری مورد بررسی قرار گرفتند. در مجموع دوازده QTL اصلی با استفاده از آنالیز مکان‌یابی فاصله‌ای مرکب (CIM) برای وزن تر، وزن خشک، طول، میزان سدیم و پتاسیم ریشه شناسایی شدند. بیشترین تعداد QTLهای شناسایی شده بر روی کروموزوم‌های B وD قرار داشتند. تجزیه هستی‌شناسی ژن‌ها (Gene ontology) انجام و ژن‌های کاندید در ناحیه QTL شناسایی شدند؛ اگرچه قابل ‌ذکر است که ژن‌های کاندید (CG)، برای تأیید، نیازمند شناسایی به کمک نشانگر هستند. در مجموع اولویت‌بندی ژن‌ها منتهی به تعیین 3486 ژن کاندید در 19 عبارت GO (شامل 8 فرآیند زیستی) شد که در فرآیندهای متابولیسم گلوتاتیون، کاتابولیک ال-فنیل آلانین، ترجمه سیتوپلاسمی، مسیر پیام‌رسانی فعال‌شده با اکسین، تنظیم رونویسی، DNA-الگو، پروتوپورفیرینوژن IX، سازمان و پیدایش دیواره سلولی، متابولیسم Xyloglucan، آمینوسیلاسیون لوسیل-tRNA، گلیکوزیلاسیون پروتئین، تنظیم رونویسی، بیوسنتز رنگ‌دانه و غیره نقش دارند. این روش (Gene ontology) ممکن است برای شناسایی ‌‌CG‌های جدید ارائه شود که QTL مربوطه، مسئول صفات پیچیده است.
واژه‌های کلیدی: تنش شوری، گندم نان، ژن کاندید، نقشه‌برداری QTL
متن کامل [PDF 695 kb]   (916 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: به‌نژادی گیاهی
پذیرش: 1401/5/30
فهرست منابع
1. Ahmad, M., Shahzad, A., Iqbal, M., Asif, M. and Hirani, A.H. (2013). Morphological and molecular genetic variation in wheat for salinity tolerance at germination and early seedling stage. Australian Journal of Crop Science, 7(1): 66-74.
2. Akbari-Ghogdi, E., Izadi-Darbandi, A., Borzouei, A. and Majdabadi, A. (2011). Evaluation of morphological changes in some wheat genotypes under salt stress. Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture, 1(4): 71-83 (In Persian).
3. Ashraf, M. and Harris, P. (2005). Abiotic Stresses: Plant Resistance Through Breeding and Molecular Approaches. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.
4. Asif, M., Garcia, M., Joanne Tilbrook, J., Brien, C., Dowling, K., Gilliham, M., Fleury, L., Roy, J. and Pearson, A. (2021). Identification of salt tolerance QTL in a wheat RIL mapping population using destructive and non-destructive phenotyping. Functional Plant Biology, 48: 131-140. [DOI:10.1071/FP20167]
5. Asif, M., Schilling, R.K., Tilbrook, J., Brien, C., Dowling, K., Rabie, H., Short, L., Trittermann, C., Garcia, A., Barrett-Lennard, E.G., Berger, B., Mather, D.E., Gilliham, M., Fleury, D., Tester, M., Roy, S.J. and Pearson, A.S. (2018). Mappingof novel salt tolerance QTL in an Excalibur Kukri doubled haploidwheat population. Theoretical and Applied Genetics, 131: 2179-2196. [DOI:10.1007/s00122-018-3146-y]
6. Azadi, A., Mardi, M., Hervan, E.M., Mohammadi, S.A., Moradi, F., Tabatabaee, M.T., Pirseyedi, S.M., Ebrahimi, M., Fayaz, F. and Kazemi M. (2015). QTL mapping of yield and yield components under normal and salt-stress conditions in bread wheat (Triticum aestivum L.). Plant Molecular Biology Reporter, 33(1): 102-120. [DOI:10.1007/s11105-014-0726-0]
7. Azadi, A., Mardi, M., Majidi Harvan, E, Mohammadi, S.A. and Moradi, F. (2017). QTL Analysis for Sodium and Potassium Concentration and Potassium to Sodium Ratio in Wheat Under Salt-Stress Condition. Crop Biotechnology, 6(16):61-73 (In Persian).
8. Barajehfard, M., Siahpoosh, M R. and Modarresi, M. (2017). QTLs associated with stemlet and rootlet growth in the early stages of germination of wheat. Plant Genetic Researches, 3(2): 59-68 (In Persian). [DOI:10.29252/pgr.3.2.59]
9. Benderradji, L., Brini, F., Amar, S.B., Kellou, K., Azaza, J., Masmoudi, K., Bouzerzour, H. and Hanin, M. (2011). Sodium transport in the seedlings of two bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes showing contrasting salt stress tolerance. Australian Journal of Crop Science, 5(3): 233-241.
10. Chen,Y., Palta, J., Prasad, P.V. and Siddique, K.H. (2020). Phenotypic variability in bread wheat root systems at the early vegetative stage. BMC Plant Biology, 20(1): 1-16. [DOI:10.1186/s12870-020-02390-8]
11. Churchill, G.A. and Doerge, R.W. (1994). Empirical threshold values for quantitative trait mapping. Genetics, 138(3): 963-971. [DOI:10.1093/genetics/138.3.963]
12. Gardiner, L.J., Bansept-Basler, P., El-Soda, M., Hall A. and O'Sullivan D.M. (2020). A framework for gene mapping in wheat demonstrated using the Yr7 yellow rust resistance gene. Plos One, 15(4): e0231157. [DOI:10.1371/journal.pone.0231157]
13. Genc, Y., Taylor, J., Rongala, J. and Oldach, K. (2014). A major locus for chloride accumulation on chromosome 5A in bread wheat. PLoS One, 9: e98845. [DOI:10.1371/journal.pone.0098845]
14. Hamada, A. and El-Enany, A. (1994). Effect of NaCl salinity on growth, pigment and mineral element contents, and gas exchange of broad bean and pea plants. Biologia Plantarum, 36(1): 75-81. [DOI:10.1007/BF02921273]
15. Hassan, G. and Gul, R. (2006). Evaluation of the heterotic and heterobeltiotic potential of wheat genotypes for improved yield. Pakistan Journal of Botany, 38(4): 1159-1167.
16. Hoagland, D.R. and Arnon, D.I. )1950(. The Water Culture Method for Growing Plants Without Soil. California Agricultural Experiment Station. Station, California, USA.
17. Ilyas, N., Amjid, M.W., Saleem, M.A., Khan, W., Wattoo, F.M., Rana, R.M., Maqsood, R.H., Zahid, A., Shah, G.A. and Anwar, A. (2020). Quantitative trait loci (QTL) mapping for physiological and biochemical attributes in a Pasban90/Frontana recombinant inbred lines (RILs) population of wheat (Triticum aestivum) under salt stress condition. Saudi Journal of Biological Sciences, 27(1): 341-351. [DOI:10.1016/j.sjbs.2019.10.003]
18. Jamil, A., Riaz, S., Ashraf, M. and Foolad, M. (2011). Gene expression profiling of plants under salt stress. Critical Reviews in Plant Sciences, 30(5): 435-458. [DOI:10.1080/07352689.2011.605739]
19. Kiani, J.K., Bihamta, M., Habibi, D., Aaghsrzadeh, A. and Saremirad, A. (2020). Effect of mycorrhizal fungus application on some biochemical characters of wheat cultivars in lead contaminated soil. Journal of Water and Soil, 34(2): 393-408 (In Persian).
20. Lander, E.S. and Botstein, D. (1989). Mapping mendelian factors underlying quantitative traits using RFLP linkage maps. Genetics, 121(1): 185-199. [DOI:10.1093/genetics/121.1.185]
21. Leonard, K.J. and Szabo L.J. (2005). Stem rust of small grains and grasses caused by Puccinia graminis. Molecular Plant Pathology, 6(2): 99-111. [DOI:10.1111/j.1364-3703.2005.00273.x]
22. Lindsay, M.P., Lagudah, E.S., Hare, R.A. and Munns, R. (2004). A locus for sodium exclusion (Nax1), a trait for salt tolerance, mapped in durum wheat. Functional Plant Biology, 31 (11): 1105-1114. [DOI:10.1071/FP04111]
23. Ma, L., Zhou, E., Huo, N., Zhou, R., Wang, G. and Jia, J. (2007). Genetic analysis of salt tolerance in a recombinant inbred population of wheat (Triticum aestivum L). Euphytica, 153(1): 109-117. [DOI:10.1007/s10681-006-9247-8]
24. Mir Drikvand, R., Najafian, G., Bihamta, M. and Ebrahimi, A. (2015). detection of qtls associated to some grain traits in bread wheat (triticum aestivum l.), using association mapping. Plant Genetic Researches, 1(2): 43-54 (In Persian). [DOI:10.29252/pgr.1.2.43]
25. Oerke, E.C., Dehne, H.W., Schönbeck, F. and Weber, A. (2012). Crop Production And Crop Protection. Estimated Losses in Major Food and Cash Crops. Elsevier Science, Amsterdam, NL.
26. Ogbonnaya, F., Huang, S. and Steadman, E. (2008). Tolerance in synthetic derived backcrossed bread lines. 11th International Wheat. Genetics Symposium, Sydney, Australia.
27. Oyiga, B.C., Sharma, R., Shen, J., Baum, M., Ogbonnaya, F., Léon, J. and Ballvora, A. (2016). Identification and characterization of salt tolerance of wheat germplasm using a multivariable screening approach. Journal of Agronomy and Crop Science, 202(6): 472-485. [DOI:10.1111/jac.12178]
28. Oyiga, B.C., Sharma, R.C., Baum, M., Ogbonnaya, F.C., Léon, J. and Ballvora, A. (2018). Allelic variations and differential expressions detected at quantitative trait loci for salt stress tolerance in wheat. Plant, Cell & Environment, 41(5): 919-935. [DOI:10.1111/pce.12898]
29. Ravi, K., Vadez, V., Isobe, S., Mir, R., Guo, Y., Nigam, S., Gowda, M., Radhakrishnan, T., Bertioli, D. and Knapp, S. (2011). Identification of several small main-effect QTLs and a large number of epistatic QTLs for drought tolerance related traits in groundnut (Arachis hypogaea L.). Theoretical and Applied Genetics, 122(6): 1119-1132. [DOI:10.1007/s00122-010-1517-0]
30. Ren, Y., Xu, Y., Teng, W., Li, B. and Lin, T. (2018). QTLs for seedling traits under salinity stress in hexaploid wheat. Ciencia Rural, 48(3): e20170446. [DOI:10.1590/0103-8478cr20170446]
31. Rong, W., Qi, L., Wang, A., Ye, X., Du, L., Liang, H., Xin, Z. and Zhang, Z. (2014). The ERF transcription factor Ta ERF 3 promotes tolerance to salt and drought stresses in wheat. Plant Biotechnology Journal, 12(4): 468-479. [DOI:10.1111/pbi.12153]
32. Rufo, R., Salvi, S., Royo, C. and Soriano, J.M. (2020). Exploring the genetic architecture of root-related traits in mediterranean bread wheat landraces by genome-wide association analysis. Agronomy, 10(5): 613-620. [DOI:10.3390/agronomy10050613]
33. Saremirad, A., Bihamta, M., Malihipour, A., Mostafai, K. and Alipour, H. (2021). Association mapping of bread wheat genotypes resistance to stem rust. M.Sc. Thesis, Islamic Azad University of Karaj Branch, Alborz, Karaj, Iran (In Persian).
34. Saremirad, A. and Mostafavi, K. (2020). Genetic diversity study of sunflower (Helianthus annus L.) genotypes for agro-morphological traits under normal and drought stress conditions. Plant Productions, 43(2): 227-240 (In Persian).
35. Soriano, J.M. and Alvaro, F. (2019). Discovering consensus genomic regions in wheat for root-related traits by QTL meta-analysis. Scientific Reports, 9(1): 1-14. [DOI:10.1038/s41598-019-47038-2]
36. Tanksley, S.D. (1993). Mapping polygenes. Annual Review of Genetics, 27(1): 205-233. [DOI:10.1146/annurev.ge.27.120193.001225]
37. Taranto, F., Mangini, G., Pasqualone, A., Gadaleta, A. and Blanco, A. (2015). Mapping and allelic variations of Ppo-B1 and Ppo-B2 gene-related polyphenol oxidase activity in durum wheat. Molecular Breeding, 35(2): 1-10. [DOI:10.1007/s11032-015-0272-y]
38. Tian, T., Liu, Y., Yan, H., You, Q., Yi, X., Du, Z., Xu, W. and Su, Z. (2017). AgriGO v2.0: a GO analysis toolkit for the agricultural community, 2017 update. Nucleic Acids Research, 45: W122-W129. [DOI:10.1093/nar/gkx382]
39. Ungerer, M.C., Halldorsdottir, S.S., Modliszewski, J.L., Mackay, T.F. and Purugganan, M.D. (2002). Quantitative trait loci for inflorescence development in Arabidopsis thaliana. Genetics,160(3): 1133-1151. [DOI:10.1093/genetics/160.3.1133]
40. Voorrips, R. (2002). MapChart: software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs. Journal of Heredity, 93(1): 77-78. [DOI:10.1093/jhered/93.1.77]
41. Voss‐Fels, K.P., Qian, L., Parra‐Londono, S., Uptmoor, R., Frisch, M., Keeble‐Gagnère, G., Appels, R. and Snowdon, R.J. (2017). Linkage drag constrains the roots of modern wheat. Plant, Cell & Environment, 40(5): 717-725. [DOI:10.1111/pce.12888]
42. Wang, S., Wong, D., Forrest, K., Allen, A., Chao, S., Huang, B.E., Maccaferri, M., Salvi, S., Milner, S.G. and Cattivelli, L. (2014). Characterization of polyploid wheat genomic diversity using a high‐density 90 000 single nucleotide polymorphism array. Plant Biotechnology Journal, 12(6): 787-796. [DOI:10.1111/pbi.12183]
43. Wang, Y., Thorup-Kristensen, K., Jensen, L.S. and Magid, J. (2016). Vigorous root growth is a better indicator of early nutrient uptake than root hair traits in spring wheat grown under low fertility. Frontiers in Plant Science, 7: 865. [DOI:10.3389/fpls.2016.00865]
44. Zhu, J.K. (2016). Abiotic stress signaling and responses in plants. Cell, 167(2): 313-324. [DOI:10.1016/j.cell.2016.08.029]



XML   English Abstract   Print



بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.
دوره 9، شماره 1 - ( 1401 ) برگشت به فهرست نسخه ها