واكنش هاي فيزيولوژيك و رونويسي به تنش خشكي در جو وحشي (Hordeum vulgare ssp-spontaneum) و زراعي (H. vulgare ssp. vulgare)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

ژنتيك و توليد گياهي

دكتري

خشكي و گرما از مهم‌ترين تنش‌هاي غيرزيستي هستند كه اغلب همزمان رخ مي‌دهند و به‌طور چشمگيري توليد گياهان زراعي را كاهش مي‌دهند. اين پژوهش با هدف ارزيابي تحمل به خشكي و گرما القا شده با تاخير در تاريخ كاشت ¬(آبان (معمول) و بهمن (گرما))، بر روي ژنوتيپ¬هاي جو جمع¬آوري شده از نواحي غرب ايران و همچنين لاين¬هاي F4 و BC1F3 حاصل از تلاقي جو وحشي اسپانتانئوم با جو زراعي انجام شد. هدف ديگر مطالعه بررسي اثر خشكي بر بيان ژن¬ها، فرآيندهاي بيولوژيكي و عملكردهاي ژني مرتبط با خشكي در ژنوتيپ متحمل و حساس جو بوده است. بر اين اساس سه مطالعه زير انجام شد. مطالعه اول شامل ارزيابي تحمل به خشكي در تاريخ كشت¬هاي متفاوت در انتهاي مرحله ساقه¬دهي همزمان با ظهور سنبله¬ها در شرايط مزرعه بر روي 31 ژنوتيپ اسپانتانئوم و 5 ژنوتيپ جو زراعي بر اساس صفت زراعي، فيزيولوژيك و بيوشيميايي بود. ارزيابي ژنوتيپ¬ها در طي دو سال زراعي 400-401 و 402-401 در 80 درصد تخليه رطوبتي و دو تاريخ كشت بهنگام و دير هنگام به¬صورت طرح بلوك با 2 تكرار در شرايط مزرعه انجام شد. صفات زراعي، صفات فيزيولوژيك و بيوشيميايي اندازه گيري شد. نتايج اين آزمايش نشان داد كه ژنوتيپ¬هاي جو وحشي اسپانتانئوم در مقايسه با ارقام زراعي، نسبت به تنش¬هاي خشكي، گرما و تركيب گرما و خشكي تحمل¬ بيشتري داشته و از تنوع ژنتيكي قابل توجهي برخوردار بودند. در مطالعه دوم به ارزيابي 86 لاين F4 و 79 لاين BC1F3 حاصل از تلاقي ژنوتيپ جو وحشي اسپانتانئوم با رقم جو مونا (رقم حساس) همراه با والدين و 2 رقم اصلاح شده متحمل به خشكي (يوسف و گوهران) در مزرعه در شرايط معمول و تنش رطوبتي در در دو تاريخ كشت بهنگام و دير هنگام با استفاده از طرح لاتيس 13×13 پرداخته شد. نتايج نشان داد كه وزن هزار دانه و تعداد دانه در سنبله مهم¬ترين اجزاي عملكرد دانه براي غربالگري لاين¬هاي متحمل در برابر تنش در جمعيت¬هاي F4 وBC1F3 بوده است. ارتباط قوي بين محتواي نسبي آب برگ، شاخص پايداري غشاء و شاخص برداشت با عملكرد دانه و شاخص¬هاي STI و GMP در هر دو جمعيت تحت تنش¬هاي مختلف مشاهده شد. در ادامه بر اساس صفات اجزاي عملكرد و شاخص¬هاي STI و GMP 39 ژنوتيپ (20 لاين از جمعيت BC1F3 و 16 لاين از F4 همراه با والدين و رقم گوهران) انتخاب و صفات فيزيولوژيكي و بيوشيميايي آن¬ها براي انتخاب لاين¬ مورد ارزيابي قرار گرفت. در مطالعه سوم، ترانسكريپتوم ژنوتيپ جو وحشي و رقم مونا در شرايط معمول و تنش خشكي از طريق توالي-يابي RNA با پلتفرم Illumina Hiseq 6000 انجام شد و تائيد نتايج ژن¬هاي افتراقي ناشي از تنش خشكي با روش RT-qPCR انجام شد. متوسط خوانش¬هاي اصلاح شده با كيفيت بالا براي ژنوتيپ جو وحشي و رقم مونا به ترتيب 21 و 20 ميليون خوانش در شرايط معمول و 30 و 25 ميليون خوانش در شرايط تنش خشكي بدست آمد. در ژنوتيپ جو وحشي از ميان خوانش¬هاي نقشه¬يابي شده با تفاوت بيان معني¬دار، 1576 ژن در واكنش به تنش خشكي افزايش بيان و 988 ژن كاهش بيان نشان دادند. در مقابل، در رقم مونا تحت شرايط تنش خشكي 870 ژن افزايش بيان و 1293 ژن با كاهش بيان شناسايي شدند. ژن¬هاي كليدي دخيل در پاسخ به تنش خشكي در هر دو نوع جو شناسايي شدند كه عمدتاً به گروه ژن¬هاي دخيل در علامت¬دهي، هورمون¬هاي گياهي، فاكتورهاي رونويسي (TFs)، حذف و تعادل يوني، سميت¬زدايي و پاكسازي گونه¬هاي اكسيژن فعال، تنظيم اسمزي اختصاص داشت. تعداد و سطح بيان اين ژن¬ها در ژنوتيپ متحمل به¬طور قابل توجهي بيشتر از رقم حساس بود كه نشان¬دهنده فعاليت گسترده¬تر ژن‌ها و مكانيسم¬هاي مؤثرتر براي مقابله با تنش خشكي در ژنوتيپ متحمل بوده است. نتايج RT-qPCR پنج ژن كانديد معرفي شده با توالي¬يابي RNA آن¬ها هماهنگي نشان داد.

237095

ژنتيك و به نژادي گياهي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان