بررسی ماهیت ژنتیکی لاین‌های جهش‌یافته برنج با استفاده از صفات ریخت‌شناسی و آغازگرهای ssr همبسته با ژن برگرداننده باروری (rf)

مقدمه و هدف: عملکرد ارقام هیبرید 20 تا 30 درصد نسبت به ارقام متداول بیشتر است. از طرفی مهمترین چالش برای اصلاحگران هیبرید بویژه در ایران، انتخاب ژنوتیپ‌های والدینی است که دارای ژن برگرداننده باروری بوده و نهایتاً منجر به هتروزیس شود. پژوهش حاضر با ارزیابی صفات ریخت‌شناسی 19 ژنوتیپ برنج و همبستگی سه آغازگر مولکولی ssr مرتبط با ژن برگرداننده باروری rf3 و rf4 اجرا گردید.مواد و روش‌ها: این ژنوتیپ‌‌‌‌ها در سال 1398 در مزرعه پژوهشی پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان به صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شد. صفات کمّی و زراعی به ویژه عملکرد شلتوک ارزیابی شد. استخراج dna با روش ctap با کمی تغییر، از نمونه‌های برگی انجام گردید. از سه نشانگر ssr همبسته با دو ژن اصلی rf3 شامل نشانگرهای rm490 و rm 3148 و ژن rf4 همبسته با نشانگرrm171 برای شناسایی ژن lrm;های برگرداننده باروری در برنج استفاده شد.یافته‌ها: نتایج مقایسات میانگین ژنوتیپ‌‌های برنج نشان داد که، ژنوتیپ p156 با 118/33 زودرس‌ترین و تمامی ژنوتیپ‌های خارجی با دوره رسیدگی 150 روزه جزء دیر‌رس‌ترین بوده است. بیشترین میزان عملکرد ژنوتیپ‌ها (بالای 700 گرم در متر مربع) مربوط به ژنوتیپ‌های ندا، ir 86403-5-5-2-1-1-1-1-1r ، p15-6 ، p12-5-3-3-2-2-1 ، p12-5-3-3-2-1-1و p8-7-2-1-4-2-1-1 بوده که به دلیل داشتن تعداد پنجه بارور، تعداد خوشه بارور، وزن هزار دانه و باروری خوشه بالا بوده است. در نتایج تجزیه خوشه‌ای ارقام والدینی در سه گروه تفکیک شداند که در گروه اول (متوسط‌رس، طول خوشه بلند، تعداد دانه پر بالا، و طول دانه بلند) رقم جلودار، در گروه دوم (بیشترین باروری خوشه، وزن هزار دانه و عملکرد شلتوک بالا) رقم ندا به همراه چهار لاین دیگر و تمامی ارقام خارجی در گروه سوم (دیررس، طول دانه کوتاه و تراکم بالای دانه) قرار گرفته‌اند. تجزیه به مولفه‌های اصلی، صفات مورد مطالعه را به چهار مولفه اصلی با مقادیر ویژه بالای یک تقسیم نمودند که مجموعاً 82/61 درصد تغییرات داده‌ها را توجیه نموده است که این چهار مولفه ارزش بیشتری داشته و ارتباط بین صفات را بیان می‌کند. در مجموع الگوی باندی سه نشانگر نشان داد ژنوتیپ‌هایir 68078-15-2-1-2-2-r ، ir65622-151-1-2-2-2-r و nsic rc434 دارای ژن برگرداننده باروری بودند.نتیجه گیری: جمع‌بندی هر 3 نشانگر ssr نشان داد که ژنوتیپ‌های p97111، p1162111، p141 وp152 با دو نشانگر rm3148، rm490، دارای ژن rf3 هستند و هیچ از ژن‌های rf4 را دارا نبوده و علت اینکه برخی ژنوتیپ‌ها با نشانگر rm3148 دارای ژن rf تشخیص داده شده است ولی با نشانگر rm490 تشخیص داده نشد می‌تواند به دلیل کراسینگ‌اور بین ژن مورد نظر و نشانگر باشد بنابراین ژنوتیپ‌هایی که دارای ژن برگرداننده باروری تشخیص داده شدند بعنوان لاین‌های برگرداننده باروری بوده و قابلیت بکارگیری در برنامه برنج هیبرید را دارند.

Investigation of Genetic Nature of Rice Mutant Lines using Morphological Traits and SSR Markers Linked with Rf Gene

Extended AbstractIntroduction and Objective: Yield of hybrid cultivars is 20 to 30% higher than conventional cultivars. On the other hand, the most important challenge for hybrid breeders, especially in Iran, is the selection of parental genotypes that have fertility restorer genes and ultimately lead to heterosis. Material and Methods: The present study was performed by evaluating the morphological traits of 19 rice genotypes and the linked of three SSR molecular primers related to Rf3 and Rf4 genes. These genotypes were planted in 2019 in the research farm of Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan in a randomized complete block design with three replications. Quantitative and agronomic traits, especially paddy yield, were evaluated. DNA extraction was performed by CTAP method with modification from leaf samples. Three SSR markers linked with two major RF3 genes including RM490 and RM 3148 markers and RF4 gene linked with RM171 marker were used to identify fertility restorer genes in rice. Results: The results of comparing the mean of rice genotypes showed that P156 genotype with 118.33 was the earliest and all foreign genotypes with a maturity of 150 days were the latest. The highest yield of genotypes (above 700 g / m2) is related to Neda genotypes, IR 86403552111111R, P156, P125332 21, P12533211 and P87214211, which due to the number of fertile tiller, the number of fertile panicle, 1000seed weight and panicle fertility has been high. In the results of cluster analysis, parental cultivars were divided into three groups: in the first group (medium yield, long cluster length, high number of full seeds, and long grain length) the Jelodar cultivar, in the second group (maximum cluster fertility, 1000seed weight and high paddy yield) Neda cultivar along with four other lines and all foreign cultivars are in the third group (late, short grain length and high grain density). Principal component analysis divided the studied traits into four main components with eigenvalues ​​above one, which in total explained 82.61% of the data changes, which these four components are more valuable and express the relationship between the traits. In total, the band pattern of three markers showed that IR 68078152122R, IR656221511222R and NSIC RC434 genotypes had fertility restorer genes. Conclusion: Summary of all 3 SSR markers showed that genotypes P97111, P1162111, P141 and P152 with two markers RM3148, RM490, have Rf3 gene and haven rsquo;t Rf4 genes and the reason that some genotypes have been identified as Rf gene with RM3148 marker but not detected with RM490 marker may be due to crossover between the desired gene and marker, so genotypes with fertility restorer gene are fertility restorer lines and can be used in hybrid rice program.