شناسایی qtlها و برهمکنش آن‌ها با محیط برای صفات کیفیت ظاهری برنج با استفاده از دو جمعیت لاین خالص نوترکیب برنج

صفات ظاهری دانه برنج بر ترجیح مصرف کنندگان و پذیرش بازار تاثیر می‌گذارند و برنج‌های دانه بلند در بازارهای بین‌المللی دارای مشتری زیادی هستند. به منظور تعیین مکان‌های ژنی کنترل کننده طول، عرض و نسبت طول به عرض (شکل) دانه برنج و برهمکنش آن‌ها با محیط، آزمایشی بر روی دو مجموعه لاین خالص نوترکیب از دو جمعیت برنج حاصل از تلاقی ir/ علی‌کاظمی (alir) و صالح/ علی‌کاظمی (alsa) انجام شد. تیمار‌های هر جمعیت ril به همراه پنج رقم شاهد در قالب طرح آگمنت بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی در 5 تکرار در دو منطقه رشت و تنکابن در شمال ایران ارزیابی شدند. نقشه پیوستگی هر دو جمعیت با استفاده از 87 نشانگر ریز ماهواره (ssr) چندشکل، 1356 سانتی مورگان از ژنوم برنج را با فاصله متوسط 15.58سانتی مورگان بین نشانگر‌ها پوشش داد. در این تحقیق در مجموع 13 qtl اصلی و ده جفت qtl اپیستاتیک برای سه صفت مذکور شناسایی گردید که شامل هفت qtl اصلی و پنج جفت qtl اپیستاتیک برای جمعیت alir و شش qtl اصلی و پنج جفت qtl اپیستاتیک برای جمعیت alsa بودند. دو مکان ژنی qrgl4  (1.1)و qsgl5  (1.01)با اثر افزایشی مثبت و بیشترین واریانس فنوتیپی توجیه شده به ترتیب به مقدار25.2 و 18.4 درصد، باعث افرایش طول دانه شدند.  دو خوشه qtl روی کروموزوم سه شناسایی شدند که با دارا بودن آلل هایی از والد مشترک علی کاظمی در کنترل هر سه صفت ارزیابی شده در دو جمعیت موثر بودند. سومین خوشه qtl روی کروموزوم هفت (qgw7 و qgsh7) برای عرض دانه و شکل دانه در جمعیت alir مشخص گردید. بنابراین می توان گفت که qtl‌های هر خوشه یا به شدت پیوسته بوده و یا دارای اثرات پلیوتروپیک با تاثیر قابل توجه در کنترل صفات apq برنج بودند. در این تحقیق در مجموع ده جفت qtl اپیستاتیک شامل پنج جفت برای هر جمعیت برای سه صفت شناسایی گردید. اثرات اپیستاتیک در جمعیت alir عمدتا تحت تاثیر qtl‌های اصلی معنی‌دار (80 درصد) بیان شدند. در حالی‌که اثرات اپیستازی در جمعیت alsa بیشتر توسط qtlهای غیر‌معنی‌دار (60 درصد) بروز یافتند. سهم واریانس فنوتیپی توجیه شده qtl‌های اصلی در کنترل ژنتیکی صفات کیفیت ظاهری دانه بیشتر از qtl‌های اپیستاتیک بود. بررسی برهمکنش qtl با محیط نشان داد که فقط یک qtl اصلی دارای برهمکنش معنی دار با محیط بود، درحالی‌که هیچ‌یک از جفت qtl‌های اپیستازی دارای برهمکنش افزایشی× افزایشی معنی دار با محیط نبودند. مکان های ژنی مطلوب و نشانگرهای پیوسته این تحقیق میتوانند بعد از ریز نقشه یابی و اعتبار سنجی، در برنامه به نژادی برای بهبود کیفیت ظاهری دانه برنج استفاده شوند.

detection of qtls and their environmental interactions for appearance quality traits using two ril populations in rice

rice grain appearance quality traits (apq) affect consumer preference and marketing acceptance and long grain rice has many customers on the international markets.in order to identify qtls controlling grain length, width and length to width ratio (shape) and qtl by environment interactions a study was conducted on two set of recombinant inbred lines (rils) of two rice populations derived from crosses of alikazemi / ir67017-180-2-1-2 (alir population) and alikazemi / saleh (alsa) cultivars.the treatments of each ril population with five check varieties were evaluated in augmented based on randomized complete block design with 5 replications in two regions of rasht and tonekabon in northern of iran. linkage map of the two populations using 87 polymorph microsatellite markers (ssr) covered 1356.0 cm of rice genome with an average distance of 15.58 cm between two markers. in this study, a total of 13 main qtls (m-qtls) and 10 pairs of epistatic qtls (e-qtls) were identified for three above mentioned traits, including seven m-qtls and five pairs of e-qtls for the alir population and six m-qtls and five pairs of e-qtls for the alsa population. two qtls, qrgl4 (1.1) and qsgl5 (1.01), were increased the grain length with positive additive effect and the highest justified phenotypic variance of 25.2 and 18.4%, respectively. in this study, three qtl clusters were identified for apq traits. of these, two clusters were identified on chromosome 3 that was effective in controlling all apq traits in two populations with alleles from a common alikazemi parent. the third qtl cluster was determined on chromosome 7 consisting of qgw7 and qgsh7 for grain width and shape in the alir population. therefore it could be stated that the qtls on each cluster were either tightly linked or had pleiotropic effects with considerable influences in controlling rice apq traits. a common marker of rm5955 was found in the alir population with a genetic distance of about 3.7 centimeters with qtls of all three traits, and could be considered as a linked marker in breeding program. in this study, ten pairs of e-qtl were identified for three traits including five pairs per population. the epistatic effects in the alir population were mostly expressed by significant main qtls (80%), while they were expressed in the alsa population more by non-detected main qtls (60%).the contribution of explained phenotypic variances of m-qtls in controlling apq traits were more than epistatic qtls. qtl by environment interactions revealed that only one main qtl had significant interaction with environment, while no epistatic qtls with additive × additive effect were found to be interacted with environment. the appropriate qtls and linked markers in this study can be used in the breeding program to improve the appearance quality of rice grains after fine-mapping and validation.