مطالعه تنوع ژنتیکی در برخی ارقام جو (Hordeum vulgar L.) با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره و صفات فیزیولوژیک فروکتان و نشت یونی تحت تنش سرمای دیررس بهاره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

گیاهان همواره در معرض طیف وسیعی از تنش‏های محیطی ازجمله سرمای دیررس بهاره هستند که بر میزان رشد و تولید آن‏ها اثر می‏گذارند. هدف از این تحقیق، بررسی اثر تنش سرمای دیررس روی صفات فیزیولوژیک مرتبط با تحمل به تنش، شامل فروکتان و نشت‏یونی در مرحله زایشی بود. بدین‌منظور آزمایشی در شرایط کنترل شده (گلخانه) با مدل تجزیه مرکب در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی که شامل چهار محیط (سطوح دمایی C°8 (شاهد)، C°2+، C°0 و C°2-)، 20 رقم جو زراعی در سه تکرار، در دانشکده کشاورزی تربیت مدرس انجام شد. نتایج تجزیه واریانس حاصل از داده‏های فیزیولوژیک نشان داد که سطوح تنش سرما، رقم و اثر متقابل رقم در سرما برای هر دو صفت در سطح احتمال 1 درصد معنی‏دار بود. نتایج مقایسه میانگین و نیز تجزیه بای‏پلات صفات فیزیولوژیک نشان داد گوهران و جلگه متحمل‏ترین و ریحان 03 و ماکوئی حساس‏ترین ارقام به تنش سرما می‏باشند. برای بررسی تنوع ژنتیکی در بخش مولکولی از 14 جفت آغازگر ریزماهواره استفاده شد. میانگین محتوای چندشکلی برابر 40/0 برآورد شد. ارقام با ضریب تشابه جاکارد و روش تجزیه خوشه‏ای با مدل Complete linkage گروه‏بندی شدند و 20 رقم جو زراعی در چهار گروه قرار گرفتند. نتایج تجزیه ارتباطی با استفاده از تجزیه رگرسیون گام‌به‌گام، حاکی از ارتباط بالای (بالاترین ضریب تبیین، R2)، نشانگر EBmac0674 با صفت نشت‏یونی (3/34) و نشانگر Bmag0173 با صفت فروکتان (8/20) بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study on Genetic Diversity of some Barley (Hordeum vulgare L.) Cultivars Using SSR Marker and Physiological Traits, Froctun and Ion Leakage under Late Spring Cold Stress

نویسندگان [English]

  • Sahar Shamsifar 1
  • Rezagholi Mirfakhraie 2
  • Kosar Haghpanah 1
1 MSc Graduate, Department of Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Plants are always exposed to a vast range of environmental stress including the late spring cold stress which affects their growth and production. The purpose of this research was to investigate the effect of Late cold stress on the physiological traits, associated with stress tolerance that consists of fructan and Ion leakage in the reproductive stage.To this end, an experiment was conductedin a controlled condition (greenhouse)with a combined analysis modelbased on a completely randomized designinfour media (control temperature level of +8°C, +2°C, 0°C, and -2°C) for 20 cultivars of barley and three replicationin the Faculty of Agriculture of Tarbiat Modarres University, Iran. The results of the analysis of variance showed that cold stress levels, cultivar, and interaction of cultivar on cold were significant for all the traits at 1% probability level. The results of comparing the mean and biplot analysis of physiological traits showed that Gohran and Jelgeh are the most tolerant and Reyhan 03 and Makoei are the most sensitive cultivars to cold stress. To study the genetic diversity in the molecular segment, 14 pairs of microsatellite primers were used and the average polymorphism content was estimated as much as 0.40. The cultivars were grouped by the Jacard similarity coefficient as well as cluster analysis method via the Complete linkage model, and 20 cultivars of barley were divided into 4 groups. The results of correlation analysis using stepwise regression analysis showed a high correlation (R2) for EBmac0674 indicator with Ion leakage trait (34.3) and Bmag0173 indicator with fructan trait (20/8).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biplot
  • Cluster analysis
  • Polymorphis
  • Mean comparison

مراجع

ابراهیمی، ا.، و نقوی، م.، و سبک‌دست نودهی، م.، و مردی، م. 1389. ارزیابی تنوع ژنتیکی در نمونه‌های دو گونه جو (.H. vulgare L و .H. spontaneum L ) با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره. مجله علوم زراعی ایران، 12 (3 (پیاپی 47)): 333-345.
احکامی، آ. م.، نقوی، م. ر.، مردی، م.، حسین‏زاده، آ.، پیرسیدی، م.، کاظمی الموتی، م.، هاشم‏پور، ل. و امیدبخش، م.، ا. 1387. مطالعه تنوع نسبی گندم دروم (Triticum durum) با استفاده از نشانگرهای AFLP. مجله علوم زراعی ایران، 1: 25-35.
احمدی، ع.، یزدی صمدی، ب. و زرگرنتاج، ج. 1384. واکنش فیزیولوژیکی گیاهچه‌های گندم به دمای پایین. دانش کشاورزی، 15 (2): 27-43.
آهک‏پز، ف.، نادرمحمودی، ک.، حسابی، ع.، سلیمانی، ک.، نیستانی، ا. و عابدی‏اصل، غ. ر. 1392. بررسی پایداری عملکرد دانه لاین‏‌ها و ارقام جو در مناطق سرد و سرد معتدل دیم. مجله زراعت دیم ایران، 1 (3): 33-54.
رشیدی منفرد، س.، و حسین‌زاده، ع.، و مردی، م.، و نقوی، م.، و پیرسیدی، س. 1387. ارزیابی تنوع ژنتیکی گندم دوروم (Triticum turgidum var. durum) با استفاده از نشانگرهای رتروترانسپوزونی (SSAP). علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 12 (45 (الف)): 147-155.
ساسانی، ش.، توکل افشاری، ر.، محفوظی، س.، ترواسکیس، ب. 1391. ارتباط تغییرات فنولوژیک و تکمیل نیاز بهاره‌سازی با روند انباشت قندهای محلول و تحمل به سرما در گندم نان (Triticum aestivum). علوم گیاهان زراعی ایران، 43 (2): 281-293.
لاهوت، ف.، زین‌العابدینی، م.، کریمی، ج.، شهبازی، م. و صادق زاده، ب. 1395. ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‏‌های ایرانی و غیرایرانی جو با استفاده از نشانگرهای SSR. زیست فناوری گیاهی، 15: 25-35.
مجیرشیبانی، ا.، پیغمبری، س. ع.، یزدی‏صمدی، ب.، نقوی، م. ر. و قدردان، ک. 1392. ارزیابی تنوع ژنتیکی و روابط بین صفات با استفاده از ویژگی‏‌های زراعی و نشانگرهای مولکولی در ارقام جو. مجله علوم زراعی ایران، 1: 46-59.
محفوظی، س.، مجیدی، م.، طائب، و. و طالعی، ا. 1374. روش ارزیابی مقاومت به سرما منابع در ارقام گندم. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد. دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران، 120 صفحه.
نظامی، ا.، برزویی، ا.، جهانی، م.، عزیزی، م. و شریف ا. 1386. نشت الکترولیت‌‏ها به‌عنوان شاخصی از یخ‌‏زدگی در کلزا (Brassica napus). پژوهش‌‏های زراعی ایران، 1: 167-175.
Ahmadi, K., Ebadzadeh, H. R., Hatami, F. and Kazemiyan, A. 2019. Amarnameh vezarat jahad keshavarzi, 95 pp.
Apostolova, P., Yaneva, I., Apostolova, P. and Yaneva, I. 2006. Antioxidative defence in winter wheat plants during early cold acclimation. Plant Physiology, 21: 101-108.
Bertin, P., Bouharmont, J. and Kinet, J. M. 1996. Somaclonal variation and improvement in chilling tolerance in rice. Plant Breeding, 115: 268-273.
Binott, J. J., Owuoche, J. O. and Bartels, D. 2017. Physiological and molecular characterization of Kenyan barley (Hordeum vulgare L.) seedlings for salinity and drought tolerance. Euphytica, 213 (7): 139.
Cozzolino, D., Degner, S. and Eglinton, J. 2016. Relationships between fructans content and barley malt quality. Food Analytical Methods, 9 (7): 2010-2015.
Dionne, J., Castonyuay, Y., Nadeuu, P. and Desjardins, Y. 2001. Amino acid and protein changes during cold aaclimation of green- type Annual Bulgrass ecotype. Crop Science, 41: 1862-1870.
Fakheri, B. A. and Mehravaran, L. 2013. Locating QTLs controlling agronomic traits of “Steptoe × Morex” derived double haploid population of barley under drought stress conditions. Iranian Journal of Field Crop Science, 44: 47-57.
Ferreira, J. R., Pereira, J. F., Turchetto, C., Minella, E., Consoli, L. and Delatorre, C. A. 2016. Assessment of genetic diversity in Brazilian barley using SSR markers. Genetics and molecular biology, 39 (1): 86-96.
Hamida, W. B. and Hamza, S. 2014. SSR-based genetic diversity assessment among Tunisian winter barley and relationship with morphological traits. Euphytica, 135: 107-118.
Han, B. and Bischof, J. C. 2004. Direct cell injury associated with eutectic crystallization during freezing. Cryobiology, 48 (1): 8-21.
Jermyn, M. A. 1956. A new method for the determination of ketohexoses in presence of aldohexoses. Nature, 177: 38-39.
Kadri, K., Abdellawi, R. and Cheikh-Mhamed, H. 2009. Genetic diversity in barley genetic diversity in local Tunisian barley based on RAPD and SSR analysis. Conservation Biology Division, 2 (1): 27-35.
Livingston, D. P., Hincha, D. K. and Heyer, A. G. 2009. Fructan and its relationship to abiotic stress tolerance in plants. Cellular and Molecular Life Sciences, 66 (13): 2007-2023.
Mirmiran, M., Nezami, A. and Kafi, M. 2017. Investigation of frost tolerance in fenugreek (Trigonella foenum- graceum L.). Iranian Journal of Field Crop Research, 16 (2): 299-315.
Naghavi, M. R., Mardi, M., Pirseyedi, S. M., Kazemi, M., Potki, P. and Ghaffari, M. R. 2007. Comparison of genetic variation among accessions of Aegilops tauschii using AFLP and SSR markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 54: 237-240.
Nayyar, H., Bains, T. S. and Kumar, S. 2005. Chilling stressed chickpea seedlings: effect of cold acclimation, calcium and abscisic acid on cryoprotective solutes and oxidative damage. Environmental and Experimental Botany, 54 (3): 275-285.
Newton, A. C., Flavell, A. J., George, T. S., Leat, P., Mullholland, B., Ramsay, L. and Swanston, J. S. 2011. Crops that feed the world 4. Barley: a resilient crop? Strengths and weaknesses in the context of food security. Food Security, 3 (2): 141.
Pandey, G. P. and Torric, J. H. 1973. Path coefficient analysis of seed yield components in soybeans. Crop Science. 13: 505-507.
Ribeiro-Carvalho, C., Guedes-Pinto, H., Igrejas, G., Stephenson, P., Schwarzacher, T. and Heslop-Harrison, J. S. 2004 High levels of genetic diversity throughout the range of the Portuguese wheat landrace ‘Barbela’. Annals of Botany 94 (5): 699-705.
Saghai Maroof, M. A., Soliman, M., Jorgensen R. A. and Allard, R. W. 1984. Ribosomal DNA spacer length polymorphism in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location and population dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences. USA, 81: 8014-8018.
Shahriyari Ahmadi, F., Salehi, M., Ghasemi, V. and Ramezani Moghadam, M. R. 2012. Investigating the genetic diversity between some cotton (Gossypium sp.) genotypes in the German plasma germ using a microsatellite molecular marker (ISSR). Iranian Journal of Field Crop Research, 10 (4): 674-680.
Shakhatreh, Y., Baum, M., Haddad, N., Alrababah, M. and Ceccarelli, S. 2016. Assessment of genetic diversity among Jordanian wild barley (Hordeum spontaneum) genotypes revealed by SSR markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 63 (5): 813-822.
Shannon, C. E. (1948). A mathematical theory of communication. The Bell system technical journal, 27(3), 379-423.‏
Shuorvazdi, A. S., Mohammadi, A., Norozi, M. and Sadeghzadeh, B. 2014. Molecular analysis of genetic diversity and relationships of barley landraces based on microsatellite markers. Journal of Plant Genetic Research, 1 (1): 51-64.
Soleimani, V. D., Baumand, B. R. and Jonson, D. A. 2002. AFLP and pedigree-based genetic diversity estimates in modern cultivars of durum wheat (Triticum turgidum L.). Theoretical and Applied Genetic, 104: 350-357.
Thomas, H. 1990. Osmotic adjustment in lolium perenne: its heritability and the nature of solute accumulation, Annals of Botany, 66: 521-530.
Uemura, M. and Steponkus, P. L. 2003. Modification of the intracellular sugar content alters the incidence of freeze‐induced membrane lesions of protoplasts isolated from Arabidopsis thaliana leaves. Plant, Cell and Environment, 26 (7): 1083-1096.
Yan, W. and Tinker, N. A. 2006. Biplot analysis of multi-environment trial data: Principles and applications. Canadian Journal of Plant Science, 86: 623-645.
Yuanyuan, M., Yali, Z., Jiang, L. and Hongbo, S. 2009. Roles of plant soluble sugars and their responses to plant cold stress. African Journal of Biotechnology, 8 (10): 2004-2010.
Zadoks, J. C., Chang, T. T. and Konzak, C. F. 1974. A desimal code for the growth stages of cereals. Weed Reseaech, 14: 115-121.
دوفصلنامه فنآوری تولیدات گیاهی
دوره 13، شماره 1
خرداد 1400
صفحه 163-177

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار