فهرست مطالب

مجله پژوهش های ژنتیک گیاهی
سال هفتم شماره 1 (بهار و تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/19
  • تعداد عناوین: 11
|
  • فاطمه درویش نیا، محمدهادی پهلوانی*، خلیل زینلی نژاد، خسرو عزیزی، سعید باقری کیا صفحات 1-18

    به منظور تعیین موثرترین شاخص های کمی سازی تحمل به تنش کم آبی و شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش کم آبی در گندم نان، 50 ژنوتیپ گندم نان در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در شرایط تنش (به صورت دیم) و بدون تنش (دو بار آبیاری در مواقع بروز تنش) در شرایط مزرعه ای در شهرستان خرم آباد ارزیابی گردیدند. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که بین ژنوتیپ ها در هر دو شرایط محیطی از لحاظ کلیه صفات به جز صفت تعداد سنبله در واحد سطح اختلاف معنی داری وجود داشت. در این بررسی هشت شاخص مقاومت به کم آبی شامل: شاخص های تحمل به تنش (STI)، میانگین هندسی بهره وری (GMP)، میانگین حسابی (MP)، عملکرد (YI)، میانگین هارمونیک (HM)، پایداری عملکرد (YSI)، حساسیت به تنش (SSI) و تحمل (TOL) بر اساس عملکرد دانه ژنوتیپ ها در هر دو محیط تنش و بدون تنش محاسبه شدند. شاخص هایی که بر اساس آن ها افزایش عملکرد در هر دو شرایط تنش و بدون تنش صورت گیرد، به عنوان بهترین شاخص ها بودند. با توجه به این نکته شاخص های STI و GMP، به عنوان شاخص مناسب معرفی شدند. مناسب ترین ژنوتیپ ها بر اساس نمودار سه بعدی این شاخص ها ژنوتیپ های شیرودی و S-90-5 تعیین گردیدند. بر اساس وجود همبستگی مثبت بین شاخص های مقاومت به تنش کم آبی و عملکرد در هر دو محیط تنش و بدون تنش، شاخص های STI و GMP به عنوان بهترین شاخص ها معرفی شدند. با استفاده از روش ترسیمی بای پلات ژنوتیپ های شیرودی، S-90-5 و اروم، به عنوان ژنوتیپ های با پتانسیل عملکرد بالا در هر دو محیط تنش و بدون تنش شناسایی گردیدند. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های مورد بررسی بر اساس شاخص های مقاومت به کم آبی در سه گروه قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل گرافیکی ژنوتیپ ها نیز نشان داد که ژنوتیپ های شیرودی و S-90-5 تحت هر دو شرایط محیطی برتر از سایرین بودند و مناسب کشت در شرایط دیم می باشند. این ژنوتیپ ها همچنین می توانند به عنوان والدین حامل ژن های مطلوب واکنش به تنش، در برنامه های دورگ گیری و گزینش ژنوتیپ های متحمل مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: تحمل، تنش، شاخص، کم آبی، گندم
  • امیرمحمد مهدودی، نادعلی باباییان جلودار، عزت الله فرشادفر، نادعلی باقری* صفحات 19-32

    به منظور تعیین پایداری عملکرد 23 ژنوتیپ گندم نان به همراه دو رقم شاهد پیشتاز و پیشگام، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار طی سه سال زراعی (97-1394) در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی کرمانشاه انجام شد. نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثر محیط، ژنوتیپ و برهم کنش ژنوتیپ در محیط در سطح احتمال 1 درصد برای صفت عملکرد دانه معنی دار بود. جهت ارزیابی پایداری از آماره های واریانس محیطی، ضریب تغییرات، اکووالانس ریک، واریانس پایداری شوکلا، شیب خط رگرسیون، انحراف از رگرسیون، آماره های پلاستد و پترسون و روش AMMI استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه واریانس AMMI سه مولفه اصلی اول در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بودند. این سه مولفه در مجموع 7/85 درصد از مجموع مربعات برهم کنش ها را توجیه نمودند. هم چنین جهت استفاده هم زمان از اطلاعات حاصل از مولفه های AMMI از ارزش پایداری امی ASV استفاده شد. بر اساس شاخص ASV، ژنوتیپ های پیشتاز، Wc-4958 و پیشگام با کمترین مقدار ASV به عنوان پایدارترین ژنوتیپ ها شناخته شدند. ژنوتیپ های Wc-4987، Wc-47615، Wc-47399 و Wc-47638 با بیشترین فاصله از مرکز بای پلات ناپایدارترین ژنوتیپ ها بودند. رقم پیشتاز به دلیل داشتن رتبه اول از نظر پارامترهای مورد بررسی و نیز خاصیت نانوایی مناسب و مقاومت به خشکی مطلوب، به عنوان پایدارترین ژنوتیپ قابل معرفی می باشد. در مجموع، با توجه به تغییرات اقلیمی در کشور به ویژه در شرایط دیم، بر پایه آماره های مورد بررسی و بای پلات حاصل از تجزیه امی می توان لاینWc-4958  را در کنار دو رقم پیشتاز و پیشگام، به عنوان ژنوتیپ هایی پایدار و سازگار برای شرایط دیم منطقه مورد بررسی پیشنهاد نمود.

    کلیدواژگان: ارزش پایداری امی، تجزیه امی، عملکرد دانه، گندم نان
  • رضا میر دریکوند*، کامران سمیعی صفحات 33-46

    برآورد تنوع ژنتیکی و ارزیابی منابع ژرم پلاسم گیاهی، مهم ترین مرحله در جمع آوری، مدیریت و استفاده صحیح از ذخایر ژنتیکی محسوب می گردد. در همین راستا مقایسه نشانگرهای مختلف در ارزیابی تنوع و ارایه نشانگرهایی با بیشترین کارایی، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی بین جمعیت طبیعی بلوط ایرانی جنگل های استان لرستان، 20 جمعیت مختلف از مناطق جغرافیایی و اقلیمی مختلف جمع آوری شد. پس از استخراج DNA نمونه های مورد مطالعه، از سه سیستم نشانگری ISJ، ISSR و SCoT جهت بررسی چندشکلی استفاده شد. گروه بندی ژنوتیپ ها براساس اطلاعات حاصل از باندهای چند شکل به دست آمده از هر 3 نشانگر به طور جداگانه و همچنین به صورت ترکیب داده های سه نشانگر انجام گرفت. نتایج الکتروفورز محصول واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) آغازگرهای مورد استفاده، 91 باند چندشکل با میانگین 71 درصد را بین ژنوتیپ ها نشان داد. نشانگر ISSR با 44 باند بیشترین تعداد باند چند شکل را به خود اختصاص داد. نشانگرهای ISJ، ISSR و SCoT ژنوتیپ ها را به ترتیب به 5، 6 و 5 گروه تفکیک نمودند و درمجموع ترکیب داده های سه نشانگر، ژنوتیپ ها به 5 گروه چند ژنوتیپی و 3 گروه تک ژنوتیپی تفکیک شدند. نتایج نشان داد که گروه بندی به دست آمده از نشانگرهای مختلف تا حدودی با گروه بندی ژنوتیپ ها بر اساس شرایط اقلیمی موجود همخوانی داشت. بیشترین شباهت در گروه بندی های انجام گرفته، به نشانگر ISJ و ISSR با 89 درصد تعلق داشت. به طور کلی نتایج بیانگر کارایی مناسب نشانگرهای مورد استفاده در برآورد فواصل ژنتیکی بین جمعیت مختلف بلوط بود.

    کلیدواژگان: بلوط ایرانی، تنوع ژنتیکی، زاگرس، نشانگر مولکولی
  • لیلا خزائی، رضا شیرزادیان خرم آیاد*، علی اکبر عبادی، علی مومنی صفحات 47-62

    جهش زایی به عنوان یکی از منابع مهم ایجاد تنوع ژنتیکی بوده و موتانت های گیاهی می توانند منابع مهم زیستی برای اصلاح گیاهان و مطالعه عملکرد ژن ها محسوب شوند. روش های مرسوم اصلاحی برای ایجاد تنوع ژنتیکی از راندمان پایینی برخوردار هستند. ما نشان دادیم، تیمار بذور برنج رقم هاشمی با 8/0 درصد اتیل متان سولفونات (EMS) برای 8 ساعت، سبب تغییرات فنوتیپی قابل مشاهده ای روی ژنوتیپ های موتانت برنج نسل M2 از نظر تعداد روز تا گلدهی، ارتفاع بوته، تعداد پنجه بارور، طول خوشه، تعداد دانه های پر و خوشه چه های پوک در خوشه، طول دانه، عرض دانه، وزن صد دانه و عملکرد دانه می شود. ضرایب تنوع فنوتیپی بیشتر صفات بالاتر از ژنتیکی بود. تعداد دانه پر در خوشه بیشترین و طول دانه کم ترین وراثت پذیری عمومی را داشت. عملکرد دانه نیز از وراثت پذیری نسبتا بالایی برخوردار بود. تجزیه همبستگی میان صفات مختلف در ژنوتیپ های موتانت نشان داد که عملکرد با تعداد پنجه بارور و تعداد دانه پر در خوشه همبستگی فنوتیپی مثبت معنی داری دارد. هم چنین عملکرد دانه با طول خوشه، تعداد پنجه و تعداد دانه پر در خوشه در سطح ژنوتیپی همبستگی مثبت و معنی داری نشان داد. در تجزیه رگرسیون چندگانه به روش گام به گام، صفات تعداد پنجه، تعداد دانه پر در خوشه، وزن صد دانه و عرض دانه به ترتیب وارد مدل شدند که 96 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه کردند. تجزیه ضرایب مسیر عملکرد دانه و اجزای آن نشان داد که صفت تعداد پنجه بیشترین اثر مستقیم (77/0) را نسبت به سایر صفات روی عملکرد دانه داشت و می تواند به عنوان مهم ترین صفت جهت بهبود عملکرد دانه در برنج معرفی شود. هم چنین بر اساس نتایج این تحقیق و با استفاده از شاخص گزینشی بهینه، ژنوتیپ های EM 18-17-5 و EM 15-14-1 به عنوان ژنوتیپ های موتانت برتر انتخاب شدند. انتظار می رود این جمعیت موتانت به عنوان یک منبع ژنتیکی برای درک ساختار صفات در برنج و استفاده در بهبود ژنتیکی صفات کمی با تنوع پایین استفاده شوند.

    کلیدواژگان: برنج، تنوع ژنتیکی، جهش زایی، شاخص، غلظت، EMS
  • سید مهران علوی مهریان، ناصر زارع*، اسد معصومی اصل، پریسا شیخ زاده، رسول اصغری صفحات 63-76

    چویل (Boiss (Schlecht) Ferulago angulata) از گیاهان دارویی با ارزش و بومی ایران است که غنی از ترکیبات ترپنی بوده و به لحاظ داشتن خواص ضد میکروبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق، تاثیر غلظت های مختلف سالیسیلیک اسید و عصاره مخمر در کشت های سوسپانسیون سلولی چویل بر الگوی بیان ژن های درگیر در مسیر بیوسنتز ترپن ها (HMGR و GPPS) برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفت. کشت سوسپانسیون سلولی چویل با استفاده از کالوس های حاصل از ریزنمونه برگ انجام شد و محرک های اسید سالیسیلیک و عصاره مخمر (با غلظت های 50، 100 و 150 میلی گرم بر لیتر) در مرحله رشد فعال سوسپانسیون به محیط کشت اضافه گردید و 24، 48 و 72 ساعت پس از تیمار، نمونه سلولی تهیه گردید. از کشت های سلولی بدون اعمال تیمار محرک به عنوان شاهد استفاده شد. بررسی الگوی بیانی ژن های HMGR و GPPS با استفاده از Real-time PCR نشان داد که بیان هر دو ژن به طور معنی داری تحت تاثیر نوع و غلظت محرک و مدت زمان پس از تیمار قرار گرفت. بیان نسبی ژن های HMGR و GPPS با تیمار محرک های مورد بررسی نسبت به شاهد افزایش یافت، ولی افزایش میزان بیان نسبی این ژن ها در تیمار سالیسیلیک اسید به طور معنی داری بیشتر از تیمار عصاره مخمر بود. بیشترین بیان نسبی ژن های GPPS و HMGR مربوط به تیمار سالیسیلیک اسید با غلظت 100 میلی گرم بر لیتر و 24 ساعت پس از تیمار بود. با این حال، بیشترین بیان نسبی این ژن ها در زمان های 24 و 72 ساعت پس از تیمار 150 میلی گرم بر لیتر عصاره مخمر مشاهده شد. نتایج این مطالعه می تواند در زمینه مهندسی متابولیت گیاه چویل مورد بهره گیری و استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ترپنوئیدها، کشت سلولی، گیاه دارویی، محرک، Real-time PCR
  • شقایق مهروی، غلامعلی رنجبر*، حمید نجفی زرینی، قادر میرزاقادری صفحات 77-102

    انیسون گیاهی یک ساله و متعلق به خانواده چتریان است و از اسانس حاصل از میوه آن در صنایع مختلف داروسازی، آرایشی و نوشیدنی استفاده می شود. تنش خشکی یکی از مهم ترین عوامل محدودکننده تولید انیسون در سراسر دنیاست. در این تحقیق برای بررسی رابطه های متقابل میان صفات مختلف و همچنین ارزیابی عملکرد ژنوتیپ های انیسون از روش بای پلات (نمودار دو وجهی) استفاده شد. در این بررسی 18 ژنوتیپ انیسون در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه وسترن استرالیا، در دو شرایط معمولی و تنش خشکی هرکدام در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار ارزیابی شدند. پانزده صفت پدیدشناختی (فنولوژیکی)، ریخت شناسی، فیزیولوژیکی و فیتوشیمیایی اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان داد که همبستگی ژنوتیپی مثبت و معنی داری بین عملکرد و تعداد میوه و وزن هزار میوه در هر دو شرایط معمولی و تنش خشکی وجود داشت. با توجه به همبستگی منفی و معنی دار بین صفات فنولوژیک و عملکرد میوه در دو تیمار متفاوت آبیاری، می توان نتیجه گرفت که برای دستیابی برای ژنوتیپ هایی با عملکرد میوه بالا، باید به دنبال انتخاب ژنوتیپ هایی زودرس در انیسون بود. در این مطالعه، همبستگی معنی داری بین صفت محتوای رطوبت نسبی با عملکرد میوه، تحت تیمار تنش مشاهده شد که می توان از این صفت به عنوان شاخص فیزیولوژیک، برای ارزیابی تحمل خشکی در انیسون استفاده کرد. با توجه به نتایج تجزیه خوشه ای بر اساس صفات اندازه گیری شده، تحت هر دو شرایط مورد بررسی ژنوتیپ ها در سه خوشه گروه بندی شدند. با توجه به نتایج حاصل از مقایسه میانگین خوشه ها در شرایط معمولی و تنش، ژنوتیپ های شماره 1، 5، 6، 11، 12، 14، 15 و 16 به عنوان متحمل ترین ژنوتیپ ها به تنش خشکی شناسایی شدند. از این ژنوتیپ ها می توان در برنامه های اصلاحی بهبود تحمل به خشکی در ژرم پلاسم انیسون استفاده نمود.

    کلیدواژگان: انیسون، تنش خشکی، عملکرد میوه، میزان اسانس، نمودار دو وجهی، همبستگی ژنوتیپی
  • مریم طهماسب عالی، رضا درویش زاده*، امیر فیاض مقدم صفحات 103-126

    در یک برنامه اصلاحی اطلاع از نحوه عمل ژن ها مهم می باشد چرا که اطلاعات در این زمینه به محقق در طراحی برنامه های تلاقی و انتخاب موثر کمک می نماید. در این پژوهش، ارزش اصلاحی صفات مختلف زراعی در توتون های شرقی تحت تنش گل جالیز با استفاده از بهترین پیش بینی نااریب خطی (BLUP) برآورد شد. برای این منظور 89 ژنوتیپ توتون شرقی بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو محیط بدون علف هرز گل جالیز (نرمال) و تنش گل جالیز طی دو سال زراعی مورد بررسی قرار گرفتند. تنش گل جالیز از طریق اختلاط 06/0 گرم بذر گل جالیز با خاک گلدان اعمال شد. ژنوتیپ C.H.T.209.12e × F.K.40-1 عملکرد بالایی در هر دو شرایط نرمال و تنش گل جالیز داشت و از نظر شاخص تحمل و پایداری عملکرد نیز جزو ژنوتیپ های مطلوب بود. ژنوتیپ Rustica برترین ژنوتیپ از نظر ارزش اصلاحی اکثر صفات مورد مطالعه در هر دو شرایط نرمال و تنش گل جالیز بود. در تجزیه خوشه ای بر اساس ارزش اصلاحی صفات، ژنوتیپ های توتون در هریک از شرایط نرمال و تنش گل جالیز به ترتیب در 6 و 5 گروه تقسیم شدند؛ به طوری که توزیع ژنوتیپ ها در گروه ها بسته به شرایط متفاوت بود. بالاترین وراثت پذیری در شرایط نرمال در وزن تر ریشه و در شرایط تنش گل جالیز در صفت وزن تر برگ مشاهده شد. نتایج بررسی نشان داد ژنوتیپی که عملکرد اقتصادی خوبی دارد ممکن است ارزش اصلاحی آن کم باشد. بنابراین در نظر گرفتن اطلاعات ارزش اصلاحی در کنار میانگین فنوتیپی صفات می تواند کارایی برنامه های اصلاحی را افزایش دهد.

    کلیدواژگان: ارزش اصلاحی، پارازیت اجباری، توتون، گل جالیز، منبع مقاومت، وراثت پذیری
  • سید سجاد سهرابی، سید محسن سهرابی*، سید کریم موسوی، محسن محمدی صفحات 127-144

    زعفران (.LCrocus sativus) ارزشمندترین و گران ترین ادویه در سطح جهان است. کلاله های این گیاه منبع آپوکاروتنوییدهای با ارزشی مانند کروسین، پیکروکروسین و سافرانال هستند. مطالعات ترنسکریپتومی و بیانی ژن ها یکی از مهم ترین مراحل در بررسی تولید متابولیت های ثانویه در گیاهان هستند. یکی از پیش نیازهای مهم در این گونه مطالعات، شناسایی ژن های مرجع قابل اعتماد و پایدار به منظور نرمال سازی بیان سایر ژن ها است. در پژوهش حاضر، با استفاده از ترنسکریپتوم گیاه زعفران هشت ژن مرجع شناسایی و تعیین توالی شد، سپس میزان پایداری بیان آن ها با استفاده از روش های غیرپارامتریک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تکثیر و توالی یابی، جداسازی صحیح هشت ژن مرجع Actin، EF1، GAPDH، H3، MDH، TBP، UBC و UBQ را از گیاه زعفران نشان داد. بررسی میزان پایداری بیان ژن های مرجع نشان داد که ژن های MDH و UBQ به ترتیب بیشترین میزان پایداری را بین بافت های مختلف گیاه زعفران داشته و کمترین میزان پایداری مربوط به ژن TBP بود. در این پژوهش توالی هشت ژن مرجع در زعفران جداسازی و پایداری بیان آن ها برای اولین بار در بافت های مختلف این گیاه سنجیده شد. ژن های مرجع شناسایی شده در این پژوهش می توانند به عنوان ژن های پایدار برای نرمال سازی بیان ژن ها در مطالعات ترنسکریپتومی گیاه زعفران به کار برده شوند.

    کلیدواژگان: آماره های غیرپارامتریک، پایداری بیان ژن، ترنسکریپتوم، زعفران، ژن های مرجع
  • زهرا غلام زاده، حمیده جوادی، مریم پژمان مهر، مهرناز حاتمی* صفحات 145-160

    جنس گون با داشتن بیش از 800 گونه، یکی از بزرگ ترین جنس های گیاهی در ایران است و اکثر گونه های آن دارویی و بومی هستند. در این مطالعه خصوصیات کاریوتیپی 21 جمعیت از 13 گونه گون شامل A. vegetus، A. iranicus، A. vanillae، A. chrysostachys، A. glycyphyllos، A. bombycinos،A. campylorrhynchus، A. macrourus، A. caragana، A. ebenoides، A. pseudocyclophyllus،A. stevenianus و jodostachys A. مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که بین جمعیت ها از لحاظ تمام صفات اندازه گیری شده (TL، LA، SA، AR، CI، TF%، DRL، LA% و SA%)، به استثنای صفات A1 و A2، اختلاف معنی داری وجود دارد. جمعیت 25786 از گونه vegetus A.  از خراسان با میانگین طول 51/4 میکرومتر، بیشترین طول کل کروموزوم و جمعیت 13764 از گونه A. vanillae از قم با مقدار 67/2 میکرومتر کم ترین میانگین طول کل کروموزوم را داشتند. با توجه به مقادیر صفات AR، CI، TF%، A1، A2، DRL، LA% و SA%، جمعیت 3421 از گونه A.vegetus نامتقارن ترین و جمعیت 29586 از گونه  A. campylorrhynchus متقارن ترین کاریوتیپ را داشتند.

    کلیدواژگان: رویشگاه های مختلف، کاریوتیپ، کروموزوم، گون
  • عباس صابری کوچصفهانی، عاطفه صبوری*، امین عابدی، علی اعلمی، تیمور رضوی پور صفحات 161-180

    برنج نسبت به سایر غلات به آب بیشتری برای رشد و نمو نیاز دارد بنابراین تنش های آبی خسارت بیشتری به آن وارد می کند و لذا بهبود ارقام برنج برای تحمل به تنش های محیطی ضروری است. در این آزمایش 154 رگه خویش آمیخته نوترکیب برنج نسل F9 حاصل از تلاقی ارقام شاه پسند و IR28 در سه شرایط (بدون تنش، تنش اسمزی 3/0- و 6/0- مگاپاسکال حاصل از پلی اتیلن گلیکول) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی مورد بررسی قرار گرفتند. برای آزمایش مولکولی، چندشکلی 110 نشانگر SSR و EST-SSR بین والدین جمعیت ارزیابی شدند و از بین آن ها، 41 نشانگر چندشکل انتخاب شدند. تجزیه رگرسیون ارتباط بین مو لفه های جوانه زنی و نشانگرهای مولکولی نشان داد بیشترین ضریب تبیین در شرایط بدون تنش مربوط به نشانگر RM211 برای ضریب آلومتریک (17 درصد)، در 3/0- مگاپاسکال مربوط به RMES10-1 برای وزن خشک ساقه چه (18 درصد) و در 6/0- مگاپاسکال مربوط به RM273 برای یکنواختی جوانه زنی (7/22 درصد) بود. نشانگر های RM3496، RM452 و RMES6-1 در این سه محیط، به ترتیب با شش، سه و هشت صفت، بیشترین تعداد ارتباط معنی دار با مولفه های جوانه زنی را نشان دادند و می توانند کاندید مناسبی جهت بهبود هم زمان چند صفت در برنامه های به نژادی انتخاب به کمک نشانگر باشند. همچنین پس از شناسایی نشانگر های معنی دار مرتبط با مولفه های جوانه زنی، نزدیک ترین ژن ها به این نشانگر ها به صورت بیوانفورماتیکی شناسایی و بیان آن ها با استفاده از پایگاه داده ترانسکریپتوم برنج بررسی شد. بر این اساس، بالاترین الگوی بیان تحت تنش خشکی مربوط به مکان ژنی LOC_Os01g57220 و در شرایط بدون تنش مربوط به مکان ژنی LOC_Os01g26039 شناسایی شد که می توان از این اطلاعات در برنامه های به نژادی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: انتخاب به کمک نشانگر، تنش های محیطی، نشانگرهای ریزماهواره
  • لیلا فهمیده*، محمدعلی دلارام پور، زیبا فولادوند صفحات 181-196

    تنش خشکی از جمله تنش‌های غیرزیستی می‌باشد که به‌عنوان یکی از عوامل محدودکننده‌ی منابع غذایی، به‌شمار می‌رود. بروز پاسخ‌های گیاه جهت سازش با شرایط جدید همراه با تغییر الگوی بیانی برخی از ژن‌های عملکردی و تنظیمی می‌باشد. پروتئین‌های MYB یک خانواده بزرگ از عوامل رونویسی هستند که از اهمیت خاصی در تنظیم فرآیندهای نموی و پاسخ‌های دفاعی در گیاهان برخوردارند. این تحقیق با هدف بررسی بیان ژن‌ عامل رونویسی TaMYB73 و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پلی‌فنل اکسیداز در ارقام گندم‌ نان (هامون، هیرمند، کویر، بولانی و کراس‌بولانی) تحت شرایط تنش خشکی انجام شد. آزمایش فاکتوریل به صورت گلدانی و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. بعد از 45 روز از کشت بذور (مرحله 4 برگی)، تنش خشکی با سطوح مختلف آبیاری انجام شد. بعد از اعمال تنش، نمونه‌برداری از برگ‌‌های گیاهان مورد تیمار جهت سنجش فعالیت آنزیم و بیان ژن صورت گرفت. پس از استخراج RNA و سنتز cDNA، الگوی بیان ژن مورد نظر با استفاده از روش Real-time PCR و تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از رابطه CTΔΔ-2 بررسی شد. نتایج نشان داد که سطح بیان ژن TaMYB73 و میزان فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پلی‌فنل پراکسیداز در رقم هیرمند بیشتر از ارقام دیگر بود.

    کلیدواژگان: رقم مقاوم، رقم حساس، فنل اکسیداز، کاتالاز، TaMYB73، Real-time PCR
|
  • Fatemeh Darvishnia, Mohammadhadi Pahlevani*, Khalil Zaynali Nezhad, Khosro Azizi, Saied Bagherikia Pages 1-18

    In order to determine the most effective indices for quantifying drought tolerance and identify genotypes that are tolerant to water stress in bread wheat, 50 bread wheat genotypes were compared in a randomized complete block design with three replications under both the non-stress dry farming with two complementary irrigation and the water stress dry farming conditions in Khorramabad, Iran. Analysis of variance showed that there was a significant difference among the genotypes in terms of all of the traits except the number of spike per area. In this study, eight indices including: Stress Tolerance Index (STI), Geometric Mean Productivity (GMP), Mean Productivity (MP), Yield Index (YI), Harmonic Mean (HM), Yield Stability Index (YSI), Stress Susceptibility Index (SSI), and Tolerance index (TOL) were calculated by using of seed yield of the genotypes under both conditions. Indices that selection based on them will improve the yield in both conditions, are considered as suitable index. STI, GMP, MP and HM were introduced as suitable index for drought resistance selection. Genotypes Shiroodi and S-90-5 were determined as the most appropriate based on 3D plot. Based on positive correlation between water stress resistance indices and yield under stress and non-stress environments, STI and GMP were the best indices. By using the Biplot method, Shiroodi, S-90-5 and Oroum genotypes were considered as high yielding potential genotypes under the both conditions. According to the results of cluster analysis, genotypes were classified into three groups based on drought tolerance indices. Graphical analysis of genotypes also showed that genotypes Shiroodi and S-90-5 were more profitable than others under both drought stress and non-drought stress conditions. These genotypes could also be used as parents caring desirable genes in the crossing programs and selection of tolerate genotypes.

    Keywords: Tolerance, Stress, Index, Drought, Wheat
  • Amir Mohammad Mahdavi, Nadali Babaeian Jelodar, Ezatollah Farshadfar, Nadali Bagheri* Pages 19-32

    In order to determine yield stability of 23 bread wheat genotypes and two commercial cultivars as check, an experiment was conducted based on a randomized complete block design with three replications in the experimental field of faculty of Agriculture, Razi University Kermanshah (Iran), during three cropping seasons (2015-2018). The results of combined ANOVA showed that the effect of environment, genotype and genotype × environment interactions on grain yield were significant (P<0.01). Stability was evaluated using environmental variance statistics, coefficient of variation, Wrick´s ecovalence, Shukla’s stability variance, Regression slope, deviation from regression slope, Plaisted and Peterson method and AMMI model. Variance analysis of additive main effects and multiplicative (AMMI) showed that three IPCAs were significant at 1% probability level. The first three principal components justified a round 85.7% of the sum of square of the interaction. Also, AMMI stability value (ASV) was used for simultaneously using information obtained from two significant components of AMMI. According to ASV index, genotypes Pishgam, Wc-4958 and Pishtaaz had the lowest ASV value and were known as the most stable genotypes. Genotypes Wc-4987, Wc-47615, Wc-47399 and Wc-47638 had the highest ASV value and distance from the center of Bi-plot. Therefore, Pishtaaz is one of the most stable genotypes due to having the first rank in terms of studied parameters as well as proper bakery properties and desirable drought resistance. In general, regarding to the climate change in the country, especially in the rainfed conditions and based on the above statistics and the biplots derived from AMMI analysis, the Wc-4958 line, with pishtaaz and Pishgam cultivars as stable and adaptable genotypes, are suggested to rainfed conditions on the studied area.

    Keywords: AMMI stability value, AMMI analysis, Grain yield, Bread wheat
  • Reza Mir Drikvand*, Kamran Samiei Pages 33-46

    Estimation of genetic diversity and evaluation of plant germplasm is the most important step in collection and management of plant genetic resources. Also, comparison of different DNA-based genetic markers in diversity evaluation and then advising the most efficient markers is very important. In order to investigate genetic variation among Persian oak (Quercus brantii Lindi.) populations of Lorestan province (Iran), 20 genotypes were collected from different geographical and climatic regions. After DNA extraction, polymerase chain reactions (PCR) were used for study of polymorphism using three markers including ISJ, ISSR and SCoT. Genotyping was performed using the polymorphic bands obtained from all three markers separately, and also by combining the data of three markers. PCR results of the primers showed 91 polymorphic bands with an average of 71% per locus. The ISSR marker with 44 bands had the most polymorphic bands. Genotypes were discriminated by ISJ, ISSR and SCoT markers in 5, 6 and 5 groups, respectively, and using the combined data of three markers, genotypes were classified in 5 groups (each group included more than one genotype) and 3 group (each group included one genotype).  The results showed that the obtained clustering by different markers were nearly consistent with clustering of genotypes based on the climatic origin of genotypes. The most similarity between the groupings was between ISJ and ISSR markers with 89%. Overall, the results indicated the usefulness of markers used to estimate genetic distances between different oak communities.

    Keywords: Persian oak, Genetic diversity, Zagros, Molecular markers
  • Leila Khazaie, Reza Shirzadian Khoramabad*, Ali-Akbar Ebadi, Ali Moumeni Pages 47-62

    Mutagenesis has been one of the important sources of genetic diversity and Plant mutants can be important bio-resources for crop breeding and functional genomics studies. Breeding conventional methods for generating of genetic variability are of low efficiency. We showed that treatment of seeds of rice(Hashemi cultivar) with 0.8% EMS for 8 h caused visible phenotypic variations on M2 rice mutant genotypes including flowering date, plant height, number of fertile tiller, panicle length, number of filled and unfilled grains per panicle, grain width and length, 100 grain weight and grain yield. The phenotypic variation coefficients of most traits found to be more than the genetic variation coefficients. The number of filled grains per panicle and seed length had the highest and lowest general heritability, respectivly. The seed yield had also high heritability. Analysis of correlation between different characteristics in the mutant genotypes showed that the number of fertile tillers and the number of unfilled grains per panicle had positive correlation with yield. Also, grain yield exhibited positive and significant correlation with panicle length, number of tillers and number of filled grains at genotypic level. In multiple regression analysis by stepwise method, number of tillers, number of filled grains per panicle, 100-grain weight, and grain width entered into the model, respectively, that explained 96 percent of grain yield variations. Results of grain yield and its components path coefficient analysis showed that the number of tiller had the highest direct effect (0.77) through than other traits on grain yield and, therefore it can be considered as major trait in grain yield improvement in rice. Also, based on results of this research and by using optimal selection index, mutant genotypes EM 18-17-5 and EM 15-14-1 were selected as superior mutant genotypes. This mutant population is expected to be serves as a genetical resource for understanding rice biology as well as for use in genetic improvement of quantitative traits.

    Keywords: Rice, Genetics variability, Mutation, Index, Concentration, EMS
  • Syed Mehran Alavi Mehryan, Nasser Zare*, Asad Masumiasl, Parisa Sheikhzadeh, Rasool Asghari Pages 63-76

    Ferulago angulata (Schlecht) Boiss is one of the valuable and endemic medicinal plants of Iran, which is of great importance due to the source of terpenoid compounds and antimicrobial properties. In current study, the effects of different concentrations of salicylic acid and yeast extract in cell suspension culture of F.angulata on expression pattern of the HMGR and GPPS genes (involved in terpenes biosynthesis) were investigated for the first time. The F. angulata cell suspension cultures were initiated and established using calli derived from leaf explants, and salicylic acid and yeast extract elicitors (with 50, 100 and 150 mg/L concentrations) were added to the cultures during active growth. Then, the cell samples were prepared at 24, 48 and 72 hours after treatment. Analysis of expression pattern of HMGR and GPPS genes using Real-time PCR showed that the expression of both genes were significantly influenced by the type and concentration of the elicitors and also the times after treatment. The relative expression of HMGR and GPPS genes under elicitors were increased compared to the control, and furthermore, the increase in the relative expression of these genes under salicylic acid treatment was significantly higher than that of yeast extract treatment. The highest relative expression of GPPS and HMGR genes was related to 100 mg/L salicylic acid treatment at 24 hours after treatment. However, the highest relative expression of these genes was observed under the 24 and 72 hours after treatment of 150 mg/L yeast extract. The results of this study could be useful in metabolic engineering of F. angulata.

    Keywords: Terpenoids, Cell cultures, Medicinal plant, Elicitor, Real-time PCR
  • Shaghayegh Mehravi, Gholam Ali Ranjbar*, Hamid Najafi-Zarrini, Ghader Mirzaghaderi Pages 77-102

    Anise is an annual plant belonging to Apiaceae family and fruit essential oil of this herb is used in various pharmaceutical, cosmetic and beverage industries. Drought stress is one of the most critical limiting factors for anise production in worldwide. In this research, to finding interrelationships among different traits and performance, some anise genotypes were evaluated using the biplot method. In this study, 18 anise genotypes were evaluated in normal irrigation regime and drought stress conditions according to a randomized complete block design with three replications at the field of the Western Australia University (UWA), Australia. Fifteen phonological, morphological and physiological traits were measured. Results indicated the positive and significant correlations between yield and fruit number and fruit thousand weight in both conditions. Due to the negative correlation between phonological features with fruit yield in two different irrigation conditions, it could be concluded that to have genotypes with high fruit yield, selection for early ripening genotypes should be done in anise. In this study, a significant correlation was observed between fruit yield and relative water content in the stress condition. Therefore, this trait can be used as a physiological index to evaluate drought tolerance in anise. According to cluster analysis based on the measured traits, genotypes were divided into 3 groups in both non-stress and stress conditions. According to the results of the comparison of the means of the groups in non-stress and drought stress conditions, genotypes No. 1, 5, 6, 11, 12, 14, 15 and 16 were identified as the most drought-tolerant genotypes. These genotypes could be utilized in breeding programs for further improvement of drought tolerance in anise germplasm.

    Keywords: Anise, Drought stress, Fruit yield, Essential oil, Biplot, Genotypic correlation
  • Maryam Tahmasbali, Reza Darvishzadeh*, Amir Fayaz Moghaddam Pages 103-126

    In a breeding program, it is important to find out information about the genes action, because knowledge in this field could help the researchers in their crossing programs and realizing effective selection. In this study, breeding values of different agronomic traits in oriental tobacco were predicted using the best linear unbiased prediction (BLUP) procedure. For this purpose, 89 tobacco genotypes were evaluated in a randomized complete block design with three replications under normal (without broomrape) and stress (with broomrape) conditions at Urmia Tobacco Research Centre, during two successive years. Broomrape stress was applied by mixing 0.06 gr broomrape seed with soil in pots. C.H.T.209.12e × F.K.40-1 genotype had high yield under both normal and broomrape stress conditions and was one of the desirable genotypes in terms of yield tolerance and stability index. The Rustica genotype was the best genotype in terms of the breeding value of most of studied traits in both normal and broomrape stress conditions. The result from cluster analysis based on the breeding values of the studied traits showed that, tobacco genotypes were divided into 6 and 5 groups in normal and broomrape stress conditions, respectively; but the distribution of genotypes within the groups was different depending on the conditions. The highest heritability was observed for root fresh weight under normal condition and for leaf fresh weight under broomrape stress conditionss. The results showed that a genotype with good phenotypic performance may have low breeding value. Therefore, considering breeding value information along with phenotypic mean of traits can increase the efficiency of breeding programs.

    Keywords: Breeding value, Broomrape, Heritability, Obligate parasite, Source of resistance, Tobacco
  • Seyed Sajad Sohrabi, Seyyed Mohsen Sohrabi*, Seyed Karim Mousavi, Mohsen Mohammadi Pages 127-144

    Saffron (Crocus sativus L.) is the most valuable and expensive spice in the world. The stigmas of saffron are the source of valuable apocarotenoids such as crocin, picrocrocin and safranal. transcriptomic and expression studies of genes are important steps in investigating of secondary metabolites in plants. One of the important prerequisites for such studies is the existence of reliable and stable reference genes to normalize the expression of other genes. In the present study, eight reference genes were identified and isolated using transcriptome of saffron and their expression stability was evaluated by nonparametric statistics and methods. The results of amplification and sequencing showed accurate identification of eight reference genes Actin, EF1, GAPDH, H3, MDH, TBP, UBC and UBQ. The expression stability evaluation revealed that MDH and UBQ genes had the highest stability among different saffron tissues and TBP had the lowest stability among them. In this study, for first time, eight reference genes were isolated from saffron and their expression stability was evaluated. The reference genes identified in the present study can be used as stable genes to normalize gene expression in transcriptomic and expression studies of saffron plant.

    Keywords: Non-parametric statistics, Gene expression stability, Transcriptome, Saffron, Reference genes
  • Zahra Gholamzadeh, Hamideh Javadi, Maryam Pezhmanmehr, Mehrnaz Hatami* Pages 145-160

    Astragalus with more than 800 species is one of the largest plant species in Iran and most of its species are medicinal and native. In this study, karyotypic characteristics of 21 populations from 13 species including A. vegetus, A. iranicus, A. vanillae, A. chrysostachys, A. glycyphyllos, A. bombycinos, A. campylorrhynchus, A. macrourus, A. caragana, A. ebenoides, A. pseudocyclophyllus, A. stevenianus and A. jodostachys were examined and compared. The results showed that there was a significant difference between the populations in terms of all measured traits (TL, LA, SA, AR, CI, TF%, DRL, LA% and SA%), except for traits A1 and A2. Population 25786 of A. vegetus species from Khorasan with average length of 4.51 μm had the highest total chromosome length and population 13764 of A. vanillae species from Qom with 2.67 μm had the lowest mean total chromosome length. According to the values of AR, CI, TF%, A1, A2, DRL, LA% and SA%, population 3421 of A. vegetus species is the most asymmetric and population 29586 of species A. campylorrhynchus had the most symmetrical karyotype.

    Keywords: Different habitat, Karyotype, Chromosome, Astragalus
  • Abbas Saberi Kuchesfahani, Atefeh Sabouri*, Amin Abedi, Ali Aalami, Teimour Razavipour Pages 161-180

    water stress and, in this regard, it is necessary to improve rice cultivars to tolerance to environmental stresses. In this research 154 recombinant inbred lines (F9) derived from a cross between Shah-Pasand and IR28 in three conditions (non-stress, osmotic stress -0.3 and -0.6 Mpa induced through polyethylene glycol-6000) were evaluated as a factorial experiment in randomized complete block design. In addition, for molecular polymorphism experiment, 110 SSR and EST-SSR markers were assessed on parents of population and among them, 41 markers identified which had proper polymorphism between two parents. The regression analysis between germination components and molecular markers revealed the most coefficient of determination were found in RM211 for allometric coefficient (17%) under non-stress, RMES10-1 for Plumule dry weight (18%) under -0.3 MPa; and RM273 for germination uniformity (22.7%) under -0.6 MPa. RM3496, RM452, and RMES6-1 in three conditions had the most number of significant relationships with six, three and eight traits, respectively, and they can be a suitable candidate for simultaneous improvement of several traits in breeding programs of marker-assisted selection. In addition, after the identification of significant markers associated with germination components, the closest genes to these markers were identified using bioinformatic analysis, and the analysis of their expression were performed by rice transcriptome database. According to the results, the maximum gene expression pattern under drought stress and under non-stress conditions were related to loci LOC_Os01g57220 and LOC_Os01g26039, respectively and this information could be applied in breeding programs.

    Keywords: Marker assisted selection, Environmental stress, Microsatellite markers
  • Leila Fahmideh *, Mohammad Ali Delarampoor, Ziba Fooladvand Pages 181-196

    Drought, an abiotic stress, considered as one of the factors limiting food resources. The plant responses to adaptive to such a condition are accompanied with changes in the expression pattern of some functional as well as regulatory genes. The MYB proteins include a big family of transcription factors which are highly important in regulating development process and immunizing responses of plants. This research was conducted to evaluate the expression of TaMYB73 transcription factor and catalase and polyphenol peroxidase enzymes activity in bread wheat cultivars (Hamoon, Hirmand, Kavir, Bolani, and Cross Bolani) under drought stress conditions. Factorial experiment was conducted in pot based on a completely randomized block design with three replications. Following 45 days from seed planting (four- leaf stage), drought stress was done at five levels of different irrigation and then the leaves of treated plants were sampled to measure of enzyme activity and gene expression. After RNA extraction and c DNA synthesis, the gene expression pattern was evaluated using Real-time PCR and data analysis was performed via 2-ΔΔ ct method. The results showed that TaMYB73 gene expression level as well as the catalase and polyphenol peroxidase enzymes activities corresponding to the Hirmand cultivar was higher than the other cultivars.

    Keywords: Resistant cultivars, Sensitive cultivar, Polyphenol oxidase, Catalase, TaMYB73, Real-Time PCR