امکان شناسایی تحمل به تنش خشکی در ژنوتیپ های حساس - دانلود رایگان
دانلود رایگان نخود از جمله مهمترین منابع پروتئینی بشمار میآید که در اکثر مناطق خشک و نیمه خشک دنیا که با کمبود آب روبرو هستند کشت میشود. این گیاه نقش مهمی در رژیم غذای
دانلود رایگان
امکان شناسایی تحمل به تنش خشکی در ژنوتیپ های حساس و متحمل نخود زراعی (Cicer arietinum L.)با استفاده از مارکر مولکولی ISSRچکیده نخود از جمله مهمترین منابع پروتئینی بشمار میآید که در اکثر مناطق خشک و نیمه خشک دنیا که با کمبود آب روبرو هستند کشت میشود. این گیاه نقش مهمی در رژیم غذایی مردم این مناطق ایفا کرده و نیز به دلیل همزیستی با باکتریهای تثبیت کننده نیتروژن، نقش مؤثری در افزایش حاصلخیزی خاک دارد. در مناطق خشک، مثل کشور ما تنش خشکی به عنوان مهمترین دلیل کاهش عملکرد این گیاه محسوب میشود. تنش خشکی بخصوص خشکی انتهای فصل، مهمترین علت کاهش عملکرد در این نواحی شناخته شده است. بنابراین شناسایی ژنوتیپهای متحمل به این تنش از طریق مولکولی در جهت اصلاح این گیاه اقدامی ضروری به نظر میرسد. در این پژوهش از آغازگرهای توالی بینابینی تکراری ساده (ISSR)جهت بررسی تعیین ژنوتیپهای متحمل و حساس به خشکی استفاه شده است. از بین 13 آغازگر مورد بررسی آغازگرهای UBC864و UBC868 هرکدام یک باند اختصاصی به ترتیب با اندازههای 550 و 450 کیلوباز در ژنوتیپهای حساس ایجاد نمودند. در نتیجه جداسازی و تعیین توالی این باندهای اختصاصی باند حاصل از آغازگر UBC868 مورد شناسایی قرار گرفت که با عوامل رونویسی بازدارنده ژن MYB5-like %85 همسانی نشان داد. کارکردهای کلیدی این ژن عبارت است از: تنظیمکننده سنتز موسیلاژ، رشد و توسعه پوشش بذر، مورفوژنز تریکوم و شاخهزایی. عموماً کارکردهای برشمرده شده این ژن در مرحله جوانهزنی و حتی گیاهچهای، میتواند در تحمل گیاه به تنش خشکی مفید بوده و از آنجا که عامل بازدارنده رونویسی ژن MYB5 در ژنوتیپهای حساس فعال است، گمان میرود به دلیل عملکرد مختل شده این ژن تحمل گیاه به شرایط کمآبی افزایش یافته باشد. بطور کلی نتایج نشان داد که روش ISSR میتوند روشی تکرار پذیر جهت شناسایی ژنوتیپهای متحمل و حساس باشد و به لحاظ صرفه جویی قابل ملاحظه ای در زمان میتواند در تسریع برنامه های اصلاحی مفید باشد. کلید واژهها: تنش خشکی، نخود، ISSR. فهرست مطالب فصل اول: مقدمه1 فصل دوم: بررسی منابع5 فصل سوم: مواد و روش..................................................................................................................................32 فصل چهارم: نتایج و بحث.........................................................................................................................41 فصل پنجم: نتیجه گیری کلی و پیشنهادات....................................................................................54 فهرست شکلها
مقدمه نخود (Cicer arietinum L.) با 2n=2x=16 کروموزوم و ژنومی به اندازه Mbp750 یکی از مهمترین نوع حبوبات در کشورهای در حال توسعه بوده و همچنین حائز رتبه سوم در بین تمامی حبوبات است (فائو[1]، 2012). نخود یکی از مهمترین محصولات حبوبات در هند و کشورهای مجاور آن است که 90% تولید جهانی را به خود اختصاص داده است (گوپتا و همکاران، 2011). به طور کلی، نخود زراعی در میان کلیه محصولات دانهای جهان، رتبه پانزدهم را به خود اختصاص داده است (گائور و همکاران، 2007). این گیاه در دامنه وسیعی از شرایط آب و هوایی، از نواحی نیمه گرمسیری شبه قاره هند و استرالیا تا مناطق مدیترانهای حوزه مدیترانه، غرب آسیا، شمال آفریقا، جنوب و جنوب غربی اروپا کشت میشود (سیدیک و همکاران، 2000). علاوه بر اهميت اين گياه به عنوان يك منبع مهم براي تغذيه انسان و دام، در مديريت حاصلخيزي خاك به ويژه در مناطق خشك نیز میتواند بسیار مؤثر باشد (کلارک و همکاران، 2004؛ وارشنی و همکاران، 2009). بذر نخود حاوی 20 تا 30% پروتئین، 40% کربوهیدرات و فقط 3 تا 6% روغن است. همچنین، سرشار از عناصر معدنی نظیر Ca، Mg، K، S، Fe، Mn وZn میباشد. تولید کارتنوئیدهای سودمندی مانند بتاکاروتن و همین طور قابلیت تثبیت نیتروژن از دلایل دیگر اهمیت این گیاه به شمار میآید (میلان و همکاران، 2006). نخود از نظر مقدار پروتئین بسیار غنی بوده و از این لحاظ، برای افراد گیاهخوار و آنهایی که قدرت خرید گوشت را ندارند نقش مهمی در تأمین پروتئین رژیم غذایی ایفا مینماید.این گیاه به دلیل تثبیت نیتروژن اتمسفر در کاهش مصرف کود نیتروژنه نقش بسزایی بر عهده دارد. توانایی رشد و محصولدهی نخود در مناطق و شرایط مختلف آب و هوایی حکایت از پتانسیل بالا در این گیاه دارد. با این حال شرایط نامساعد محیطی نظیر خشکی و درجه حرارت بالا در طول دوره رشد به مقدار قابل ملاحظهای از عملکرد آن میکاهد (کوپر، 1998). تنش خشکی بیشترین تأثیر را در کاهش عملکرد گیاهان دارد. این تنش سبب ایجاد اثرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی متعددی در گیاهان میگردد. بیشتر فرآیندهای فیزیولوژیکی وابسته به رشد محصولات زراعی متأثراز کمبود آب یا خشکی است که در مطالعات جهانی، خشکی به همراه دمای زیاد و تابش آفتاب از مهمترین عوامل محدود کننده غیر زیستی محصولات زراعی در جهان است (آراس و همکاران، 2002؛ بویر، 1982). به طور کلی خشکی به دو دسته متناوب و انتهای فصل تقسیم میشود. در طول خشکی انتهای فصل، آب قابل دسترس گیاه کاهش مییابد و به طور سریع منجر به خشکی میشود و رشد محصولات زراعی کاهش مییابد ولی خشکی متناوب در نتیجه باران ناکافی یا آبیاری ناکافی اتفاق میافتد که لزوما کشنده نیست. بررسیها نشان داده است که از بین تنشهای مختلف زیستی و غیر زیستی، تنش خشکی به تنهایی علت کاهش 50 درصد عملکرد نخود است (آنبسا و بجیگا، 2002؛ سکسینا، 2003). همچنین به این علت که نخود زراعی، اغلب در مناطق خشک و نیمه خشک، تحت شرایط دیم کشت میگردد و از آن جایی که تقریبا 90% محصول جهانی آن، در شرایط دیم تولید میشود، بنابراین تنش خشکی مهمترین عامل محدود کننده آن به شمار میرود (میلان و همکاران، 2006). کشاورزی در اکثر مناطق جهان با استفاده زیاد آب همراه است که با افزایش روز افزون جمعیت و افزایش خشکسالیهای مکرر میزان آب در دسترس برای تولیدات کشاورزی در حال کاهش است. لذا خشکی به عنوان یکی از تنشهای محیطی محدود کننده عملکرد محصولات زراعی مطرح میباشد که یکی از راههای مطمئن بر فائق آمدن بر این مشکل اصلاح برای تحمل به تنش خشکی است. در عین حال واریتههای زودرس نخود با قابلیت فرار از خشکی انتهای فصل توسعه یافتهاند، اما بلوغ زودرس روی سقف عملکرد محصول اثر میگذارد و توانایی محصول زراعی برای بهره برداری از دوره رشد را کاهش میدهد (جانسون و همکاران، 1997). نشانگرهای مولکولیDNA[2] به طور وسیع در بررسی تنوع ژنتیکی حاصل از موتاسیونها یا اشتباهات در همانندسازی DNA و یا تفاوتهای ذاتی و فردی مورد استفاده قرار میگیرند و بر خلاف نشانگرهای مورفولوژیکی و بیوشیمیایی، تحت تأثیر محیط قرار نگرفته و از لحاظ تعداد نامحدود و در تمام مراحل رشد گیاه قابل استفاده بوده و تغییری نمیکنند. علاوه بر کاربرد آنها در تهیه نقشه ژنتیکی، در اصلاح نباتات برای تشخیص تنوع ژرم پلاسم و محصولات زراعی بکار میروند. نشانگرهای مولکولی یکی از بهترین راهها برای بررسی تنوع ژنتیکی و زیستی در میان گونهها بوده و به دلیل دارا بودن ویژگیهایی چون تشخیص آسان افراد هتروزیگوت و هموزیگوت، نداشتن اپیستازی، قابلیت وراثت، تشخیص در مراحل مختلف حیات گیاه، عدم محدودیت به مواد بیولوژی، دقت بسیار بالا و آسان بودن اندازهگیری، در سالهای اخیر در امور اصلاح گیاهان زراعی بسیار رایج شده است (ملشینگر، 1990؛ میلان و همکاران، 2006). گذشته از بروز دورههای خشکسالی و کاهش بارندگیها طی سالیان اخیر، تغییرات اقلیمی ناشی از اثرات گلخانهای، تشدید پدیده خشکی را در پی داشته است که به عنوان چالشی اساسی برای عملکرد و تولید گیاهان زراعی مطرح میباشد. قسمت اعظم وقوع و شدت تنش خشکی خارج از کنترل است و تنها مسیر مطمئن برای کاهش پیامدهای آن تولید گیاهان متحمل و یا ایجاد صفات دیگری چون فرار از خشکی است. بررسیهای انجام شده توسط متخصصان اصلاح نباتات و زیست شناسان مولکولی حاکی از آن است که پاسخ گیاهان به تنشهای محیطی (غیر زیستی) عموماً بصورت چند ژنی و در قالب اثرات افزایشی و غیر افزایشی ژنها کنترل میشود (پنجابی- سابهاروال و همکاران، 2009). بدلیل طبیعت متغیر تنشها و حساسیت فنوتیپ گیاه و نیز مشکلات انتقال صفت تحمل به تنش در ژنوتیپهای منتخب، روشهای سنتی اصلاح نباتات با موانع جدی روبرو است. لذا ترکیبی از شیوههای جدید مولکولی نظیر گزینش بوسیله نشانگرهای DNA وQTL[3] میتواند تسریع این فرآیندها را در پی داشته باشد (رن و همکاران، 2005). بنابراین در تحقیق حاضر از ژنوتیپهای متحمل و حساس استفاده شد که در گذشته مطالعات اولیه فیزیولوژیکی تنش خشکی در دانشگاه فردوسی مشهد بر روی آنها انجام شده است. ضمناً نشانگر مورد استفاده در این تحقیق ISSR[4] بود که به دلیل داشتن آغازگرهایی با طول 16 تا 25 جفت باز از طول بیشتری نسبت به آغازگرهایی مانند RAPD[5] (10 جفت باز) برخوردار بوده و بنابراین امکان تکرار پذیری آنها بالاتر بود. در این تحقیق برای بررسی تفاوت احتمالی بین ژنوتیپهای متحمل و حساس از 13 آغازگر استفاده شد. هدف از این کار سهولت تشخیص تحمل به تنش خشکی با کمک نشانگرهای مولکولی و همچنین کسب اطمینان بیشتر نسبت به روش تشخیص فیزیولوژیک بود. نشانگرهای مولکولی در این تحقیق به عنوان راهی برای تشخیص تحمل به تنش خشکی فارغ از شرایط محیطی تأثیرگذار بکار برده میشوند [1]- Food and Agricultural Organization of United Nations [2]-Deoxy Ribonucleic Acid [3]-Quantetive Trait Loci [4]- Inter Simple Sequence Repeat [5]- Random Amplified Polymorphism DNA دریافت فایل جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |