تجزیه تحلیل ژنتیکی مقاومت به زنگ قهوه ای در ژنوتیپ های گندم ایرانی با استفاده از روش های متداول و نشانگرهای ریزماهواره

چکیده مطالعه حاضر به منظور 1) شناسایی توان بیماریزایی ایزوله های puccinia triticina رایج در ایران، 2) شناسایی ژنهای مقاومت به زنگ قهوه ای ارقام و لاین های گندم اصلاحی موجود در کشور با استفاده از روش قیاس منطقی ژنی، 3) شناسایی ژنهای مقاومت مرحله گیاهچه و گیاه بالغ موجود در رقم مرودشت، بعنوان یکی از رقم های مقاوم به زنگهای گندم از طریق ارزیابی های گلخانه ای، مزرعه ای و مولکولی، 4) اجرای آزمون آللی بین رقم مقاوم فلات و رقم مرودشت و 5) نقشه یابی ژن a17lr، که از جمله منابع محتمل مقاومت به زنگ قهوه ای در رقم مرودشت شناسایی شده بود، به اجرا درآمد. نتایج نشان داد که 90 تا 100% از جدایه های مورد آزمون بر روی ژن های مقاومت a3lr، ka3lr، bg3lr، 11lr، b14lr و 30lr، بیماریزایی بالا داشتند. در حالیکه هیچ یک از جدایه های ارزیابی شده، نتوانستند بر روی ژن های مقاومت 9lr، 19lr، 25lr و 28lr بیماریزایی ایجاد کنند. نتایج ارزیابی ارقام و لاین های اصلاحی گندم ایران در برابر جدایه های رایج زنگ قهوه ای کشور نشان داد که ژن های مقاومت 1lr، 10lr، 13lr، 23lr و 26lr محتمل ترین ژن های مقاومت شناسایی شده در اکثریت ژنوتیپ ها، تشخیص داده شدند. از بین ارقام مقاوم به ایزوله های زنگ قهوه ای و زنگ زرد مورد آزمون، رقم مرودشت که از بالاترین سطح مقاومت برخوردار بود، برای ایجاد جامعه نقشه یابی و انجام مطالعات دقیق تر ژنتیکی و مولکولی انتخاب شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل ژنتیکی و مولکولی بر روی جمعیت 2:3f حاصل از تلاقی مرودشت (مقاوم) × بولانی (حساس) در برابر جدایه 1-84، توارث دو ژنی مقاومت را به اثبات رسانید. نتایج اجرای آزمون آللیسم بین رقم مرودشت و رقم فلات (حامل جابجایی کروموزومی rs1.bl1) با استفاده از جدایه های 24-84 و 28-85 زنگ قهوه ای به این نتیجه گیری انجامید که ژن های مقاومت موجود در رقم مرودشت مستقل از ژن های مقاومت موجود در رقم فلات (23lr و 26lr) بوده است. ارزیابی نشانگر مولکولی d_ 10lrk sts بر روی رقم مرودشت و جمعیت نقشه یابی حاصل از آن، وجود ژن 10lr را در این رقم به تأیید رسانید. ارزیابی 160 فامیل 3f از طریق مایه زنی با جدایه 1-84 با غیربیماریزایی بر روی ژن های 1lr و a17lr، توارث دو ژن غالب را برای مقاومت رقم مرودشت در برابر این جدایه مورد تایید قرار داد. به منظور نقشه یابی ژن a17lr، کلیه افراد جمعیت مورد نظر با کمک نشانگر 5-567-rga که اختصاصی ژن 1lr است، غربال شده و زیر جامعه ای به بزرگی 54 لاین مشتمل بر 42 بوته مقاوم و در حال تفکیک 2f که فاقد ژن مقاومت 1lr بودند و 12 بوته حساس، به منظور پیدا کردن موقعیت ژن a17lr بدست آمد. با استفاده از نتایج حاصل از آزمون نشانگرهای ریزماهواره واقع بر روی کروموزوم as2 و روش آنالیز توده ای نسلهای در حال تفرق، موقعیت مکانی ژن a17lr بر روی قسمت انتهایی (تلومر) بازوی کروموزومی as2 پیش بینی گردید. بر اساس نتایج پژوهش حاضر، نشانگر ریزماهواره 212xbarc در فاصله 7/3 سانتی مورگانی ژن a17lr قرار گرفته است. ارزیابی جمعیت 3f حاصل از تلاقی مرودشت×بولانی، در مرحله گیاه بالغ نشان داد که حداقل دو ژن مقاومت در این جمعیت وجود دارند که مقاومت در مرحله بلوغ را نسبت به جدایه 140 زنگ قهوه ای کنترل می کنند. ارزیابی صفت نکروزگی نوک برگ در این جمعیت نیز نشان دهنده کنترل تک ژنی صفت مزبور بود. نظر به وجود پیوستگی بین صفت نکروزگی نوک برگ و ژن های مقاومت گیاه بالغ 18/yr34lr و 29/yr46lr، ارزیابی مولکولی به منظور اطمینان سازی از وجود هر یک از این ژنها در رقم مرودشت، با کمک نشانگرهای sts طراحی شده برای آنها انجام گرفت. نتایج این بررسی حاکی از وجود ترکیب ژنی 29/yr46lr، بعنوان یکی از ژنهای اعطاکننده مقاومت مرحله بلوغ در رقم مرودشت بود. همچنین بر اساس آزمایش های مولکولی انجام گرفته با کمک نشانگر ریز ماهواره 160xbarc که در فاصله cm1 ژن قرار 13lr گرفته، ژن 13lr بعنوان دومین کاندید اعطا کننده مقاومت مرحله بالغ در رقم مرودشت شناسایی شد.گروه بندی فامیل های 3f بر اساس وجود یا عدم وجود ژن های مقاومت 13lr و 46lr و اجرای تجزیه واریانس بر اساس طرح کاملاً تصادفی نامتعادل با استفاده از گروه های ژنوتیپی بعنوان تیمار و ژنوتیپ های داخل آن ها به عنوان تکرار، نشان داد که گروه های فامیلی 3f طبقه بندی شده، از لحاظ صفات فنولوژیک تفاوت آماری معنی داری با یکدیگر ندارد، لیکن بین این گروهها از لحاظ صفت عملکرد تک بوته، سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری، صفت نکروزگی نوک برگ و ضریب آلودگی با یکدیگر اختلاف معنی دار وجود داشت. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه همبستگی صفت سطح زیر منحنی پیشرفت بیماری با صفات طول نکروزگی نوک برگ و عملکرد تک بوته همبستگی منفی و معنی داری داشتند. نتایج حاصل از تجزیه رگرسیون نشان داد که رابطه ای خطی با شیب منفی، بهترین برآورد کننده میزان عملکرد دانه و audpc، درصد سطح آلوده شده به زنگ قهوه ای، در فامیلهای هموزیگوت 3f حاصل از تلاقی مرودشت × بولانی می باشد.