ارزیابی تنوع مورفولوژی و مولکولی ارقام برنج و تجزیه ژنتیکی خصوصیات مهم زراعی با روش دای آلل

در این تحقیق تنوع مورفولوژی و مولکولی ارقام برنج به کمک نشانگرهای ریزماهواره پیوسته با خصوصیات زراعی و فیزیکوشیمیایی دانه برنج به منظور انتخاب والدین مناسب و تعیین آثار ژن های کنترل کننده خصوصیات مهم زراعی با روش دای آلل (گریفینگ و هیمن) طی سه سال زراعی92-90 مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه، تعداد 94 ژنوتیپ مختلف برنج موجود در کلکسیون موسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) از نظر 24 صفت مورفولوژی و فیزیکوشیمیایی دانه برنج در سال اول (1390) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس ساده صفات در سال اول نشان داد که کلیه ژنوتیپ های مورد بررسی از نظر تمامی خصوصیات مورفولوژی و فیزیکوشیمیائی دانه برنج دارای اختلاف بسیار معنی داری هستند. نتایج تجزیه به عامل ها برای 15 خصوصیت مورفولوژیک در 94 ژنوتیپ برنج مورد مطالعه نشان داد که 4 عامل اصلی و مستقل 66/75 درصد از تغییرات کل داده ها را توجیه نمودند و به ترتیب به عنوان عامل عملکرد دانه و اجزای آن، شکل و اندازه دانه، فنولوژی گیاه و پر شدن دانه نامگذاری شدند. تجزیه به عامل ها برای 9 خصوصیت فیزیکوشیمیایی دانه نیز نشان داد که 3 عامل اصلی و مستقل شامل عامل کیفیت خوراک، کیفیت پخت و فرآیند تبدیل، 10/76 درصد از تغییرات کل داده ها را توجیه نمودند. با وجود تشکیل 9 گروه در دو روش تجزیه خوشه ای به کمک نشانگرهای مولکولی و خصوصیات مورفولوژی، قرار گرفتن ارقام دارای زمینه ژنتیکی مشابه در گروه های متفاوت، در تجزیه خوشه ای بر اساس خصوصیات مورفولوژی و فیزیکوشیمیایی نسبت به تجزیه خوشه ای با استفاده از نشانگرهای مولکولی بیشتر بود. میزان همبستگی برآورد شده بین ماتریس تشابه حاصل از داده های مولکولی و صفات مورفولوژی از طریق آزمون مانتل نزدیک به صفر و غیر معنی دار بود (02/0 =r)،که نشان دهنده عدم تطابق دو نوع گروه بندی بود. قرار گرفتن لاین ها و واریته های با جد مشترک در گروه های مشابه بر اساس داده های مولکولی، مبین موثر بودن نشانگر مولکولی ریزماهواره در ارزیابی تنوع ژنتیکی برنج بود. بدین ترتیب، بر اساس نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای داده های مولکولی، تعداد 9 رقم از 9 گروه متفاوت شامل ارقام دیلمانی، طارم محلی، لاین 23، ri1843046 (هاشمی × صالح)، ri1843223 (محمدی × صالح)، ir50، لاین حاصل از تلاقی برگشتی بین دو رقم صالح و آبجی بوجی، ri184421 (حسن سرائی× سپیدرود) و ri184472 (غریب × سپیدرود) به منظور برآورد ماهیت ژنتیکی صفات مهم زراعی شامل آثار ژن، میزان وراثت پذیری و ترکیب پذیری ارقام در آرایش تلاقی دای آلل کامل انتخاب شدند. به دلیل عدم همزمانی گلدهی، یکی از لاین ها (لاین ri1843223) حذف و آرایش دای آلل به صورت 8×8 انجام گردید. بعد از انجام تلاقی های لازم در فصل زراعی 1391 و برداشت بذرهای نسل اول، تعداد 56 فقره بذر هیبرید به همراه 8 والد (مجموعاً 64 تیمار) در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در بهار سال 1392 در مزرعه تحقیقاتی موسسه تحقیقات برنج کشورکشت و خصوصیات مورفولوژیک و فیزیکوشیمیایی دانه اندازه گیری شدند. نتایج حاصل از تجزیه دای آلل به روش گریفینگ، وجود آثار افزایشی و غیرافزایشی ژن ها را درکنترل صفات مذکور نشان داد، به طوری که برای صفاتی مانند تعداد خوشه در هر بوته، تعداد خوشه چه در خوشه، ارتفاع بوته، طول خوشه، طول آخرین میانگره، طول و عرض برگ پرچم، روز تا خوشه دهی، روز تا50 درصد گلدهی، طول دانه شلتوک، میزان برنج سالم و خرد، میزان آمیلوز، دمای ژلاتینی شدن، حداکثر چسبندگی و فروریختگی آثار افزایشی ژن ها موثرتر از آثار غیرافزایشی ژن ها بود. بنابراین امکان بهره گیری و به کار بردن انتخاب برای اصلاح این خصوصیات میسر می باشد. در مقابل، صفات عملکرد دانه، تعداد دانه پر، وزن صد دانه، عرض دانه شلتوک، شکل دانه شلتوک، قوام ژل، چسبندگی نهایی و پس روی چسبندگی تحت کنترل آثار غیرافزایشی ژن ها بودند و بنابراین امکان استفاده از گزینش در جمعیت های در حال تفرق برای بهبود و اصلاح این صفات موثر نبوده و استفاده از روش های اصلاحی مبتنی بر فنآوری برنج هیبرید موثر خواهد بود. بهترین ترکیب شونده عمومی برای عملکرد دانه، تعداد دانه پر و وزن صد دانه لاین های ri1843046 و ri184421 و بهترین دورگ برای سه صفت مذکور تلاقی ir50 × ir1843046 بود. نتایج حاصل از تجزیه گرافیکی هیمن منطبق با نتایج تجزیه گریفینگ بود و نشان داد که خصوصیاتی نظیر عملکرد دانه، تعداد دانه پر، وزن صد دانه، طول، عرض و شکل دانه شلتوک، قوام ژل، چسبندگی نهایی و پس روی چسبندگی تحت تاثیر آثار فوق غالبیت ژن ها بوده و صفاتی مانند تعداد خوشه چه در خوشه، ارتفاع بوته، طول خوشه، طول آخرین میانگره، روز تا خوشه دهی، روز تا 50 درصد گلدهی، میزان برنج سالم و خرد، میزان آمیلوز، دمای ژلاتینی شدن، حداکثر چسبندگی و فروریختگی توسط ژن هایی با آثار غالبیت ناقص کنترل می شوند. تنها دو صفت تعداد خوشه در هر بوته و عرض برگ پرچم در والدین مورد بررسی تحت کنترل ژن های با اثر غالبیت کامل بودند.