ارزیابی تنوع ژنتیکی و بررسی ساختار جمعیت با استفاده از نشانگر snp در شرایط تنش سرمای دیررس بهاره در گندم نان (triticum aestivum l)

هدف: تنش سرمای دیررس بهاره در اوایل رشد زایشی گندم با افت ناگهانی دما در فصل بهار باعث خسارت می‌شود. تنوع ژنتیکی گیاهان، تعیین کننده پتانسیل آن‌ها برای افزایش کارایی و در نتیجه استفاده از آن‌ها در برنامه‌های اصلاحی است. این مطالعه با هدف ارزیابی ساختار جمعیت، تنوع ژنوتیپ‌های گندم و انتخاب ژنوتیپ‌های برتر در شرایط تنش سرما و نرمال انجام شد.مواد و روش‏ها: تعداد 67 ژنوتیپ گندم نان به صورت کشت گلدانی در مزرعه در دو شرایط نرمال و تنش سرمای دیررس بهاره در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با دو تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. اعمال تنش با انتقال گلدان‌ها در ابتدای مرحله زایشی به اتاق رشد با دمای ºc3 صورت گرفت. صفات فنوتیپی شامل عملکرد و اجزای عملکرد اندازه‌گیری شدند. ژنوتیپ‌یابی با استفاده از آرایه چند شکلی تک نوکلئوتیدی(snp) با تراکم 9k صورت گرفت. تعداد 17093 نشانگر snp در مطالعه حاضر استفاده شدند.یافته‏ها: محتوای اطلاعات چندشکلی برای نشانگرهای snp در محدوده 0.03 تا 0.38 با میانگین 0.26 محاسبه محاسبه شد. تجزیه و تحلیل ساختار جمعیت، ژنوتیپ‌ها را در پنج زیر‌جمعیت گروه‌بندی کرد. تجزیه و تحلیل واریانس مولکولی نشان داد که 75 درصد از واریانس مشاهده شده در جمعیت، مربوط به تفاوت‌های درون جمعیتی بود. ژنوتیپ‌های مورد مطالعه بر‌اساس نشانگرsnp به 4 گروه و بر اساس صفات فنوتیپی در شرایط نرمال و تنش به ترتیب به 5 و 6 گروه تقسیم ‌بندی شدند. ژنوتیپ های گروه اول که میانگین صفات بالاتری نسبت به سایر گروه ها در شرایط تنش داشتند، به‌عنوان ژنوتیپ‌های متحمل به سرمای دیررس بهاره معرفی گردیدند.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که صفات وزن سنبله اصلی، عملکرد دانه در بوته، وزن دانه در سنبله اصلی و وزن 100 دانه در شرایط تنش سرمای دیررس بهاره بیشترین اهمیت در گروه‌بندی را داشتند. نتایج حاصل از شاخص‌های مولکولی محاسبه شده شامل شاخص‌های نشانگری و شاخص‌های تنوع، نشان داد که نشانگرهایsnp مورد استفاده کارایی نسبتا خوبی برای محاسبه تنوع ژنتیکی در جمعیت مورد مطالعه داشتند. در تجزیه خوشه ای بر مبنای ماتریس ژنوتیپی، ژنوتیپ‌های متمحل به سرما در گروه‌های جداگانه گروه‌بندی شدند که نشان دهنده‌ی متفاوت بودن سازوکارهای تحمل در این ژنوتیپ‌ها می‌باشد. این نتایج اطلاعات مفیدی در خصوص انتخاب منابع ژنتیکی متنوع در جهت بهبود تحمل به سرما در اختیار به‌نژادگران گندم قرار می‌دهد.

evaluation of genetic diversity and investigation of population structure using snp markers under late spring cold stress in bread wheat (triticum aestivum l)

objectivelate spring cold stress in the early reproductive growth of wheat causes damage due to a sudden drop in temperature. the genetic diversity of plants determines their potential to increase efficiency and, as a result, their use in breeding programs. this study was conducted with the aim of evaluating population structure, diversity of wheat genotypes, and selection of superior genotypes under cold and normal stress conditions.materials and methodssixty seven bread wheat genotypes were evaluated through pot cultivation in the field under two normal conditions and late spring cold stress. the experiment followed a randomized complete block design with two replications. stress was applied by transferring the pots to a growth room with a temperature of 3ºc at the beginning of the reproductive stage. phenotypic traits, including performance and performance components, were measured. genotyping was done using a single nucleotide polymorphism (snp) array with 9k density. a total of 17,093 snp markers were used in this study.resultsthe polymorphic information content for snp markers ranged from 0.03 to 0.38, with an average of 0.26. population structure analysis grouped the genotypes into five subpopulations. molecular variance analysis showed that 75% of the observed variance in the population was related to intra population differences. the studied genotypes were divided into four groups based on snp markers and five and six groups based on phenotypic traits under normal and stress conditions, respectively. the genotypes in the first group, which exhibited higher average traits than other groups under stress conditions, were identified as tolerant to late spring cold.conclusionsthe results indicated that main spike weight, seed yield per plant, seed weight in main spike, and weight of 100 seeds were the most important factors for grouping under late spring cold stress conditions. the calculated molecular indices, including marker indices and diversity indices, demonstrated that the snp markers used performed relatively well in calculating genetic diversity within the studied population. in cluster analysis based on the genotypic matrix, cold tolerant genotypes formed separate groups, indicating different tolerance mechanisms among these genotypes. these findings provide useful information for wheat breeders regarding the selection of diverse genetic resources to improve cold tolerance.