تعیین کارایی نشانگر درون ژن zmglp به عنوان شاخص مناسب ارزیابی بنیه بذر ذرت

مقدمه: تولید بذر مرغوب جهت تثبیت عملکرد محصول برای به‌نژادگران یک چالش مهم بشمار می‌رود و یکی از پاسخ‌های مهم این چالش، شفاف‌سازی سازوکار‌های مولکولی مرتبط با صفات بنیه بذر می‌تواند باشد. پروتئین‌های عملکردی خانواده بزرگ کوپین یکی از مولکول‌های مسیر انتقال پیام می‌باشد. درتحقیقات قبلی مشخص شده بود که در ذرت، پروتئین ذخیره‌ای مشابه پروتئین عملکردی سوپرخانواده کوپین با نام zmglp در جوانه‌زنی بذر موثر است. اما در آزمایش‌های انجام گرفته قبلی، از شاخص‌های مناسبی برای ارزیابی قدرت بذر و نیز ارتباط آن با استقرار در مزرعه استفاده نشده بود و برای تکمیل تحقیقات قبلی، نیاز بود که کارایی نشانگر zmglp در پیش‌بینی سبز شدن بذر در مزرعه نیز بررسی شود.مواد و روش‌ها: آزمایش روی 14 نمونه لاین خالص تجاری ذرت انجام شد. در این آزمایش علاوه بر ارزیابی آزمایشگاهی جوانه‌زنی بذر، شاخص‌های مزرعه‌ای کیفیت فیزیولوژیک بذر شامل درصد ظهور گیاهچه در مزرعه، زمان تا 50 درصد ظهور گیاهچه، زمان تا 90 درصد ظهور گیاهچه، وزن خشک گیاهچه ظاهر شده، ارتفاع گیاهچه و ضریب تغییرات ارتفاع گیاهچه نیز ارزیابی شد. در واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز از دو جفت آغازگر (آغازگرهای cf/cr و idf/idr) برای شناسایی توالی dna پروتئین کوپین استفاده گردید.یافته‌ها: بذرها از نظر کیفیت فیزیولوژیک در آزمایشگاه و بنیه بذر در مزرعه متفاوت بوده‌اند. کمترین درصد جوانه زنی آزمایشگاه مربوط به لاین k1264/1 بود در حالیکه کمترین کیفیت فیزیولوژیک بذر در شاخص‌های مزرعه‌ای در لاین k1263/17 مشاهده شد. آزمون مولکولی، وجود آلل مطلوب در سایت indel9 ژن مرتبط با بنیه را در نمونه‌های سه لاین b73، k1264/1 و k1264/5-1 تائید نمود، اما در تمام نمونه بذرهای لاین k1263/17 باند تکثیری سایت indel9 مشاهده نگردید. با توجه به اینکه لاین k1264/1 که کمترین درصد جوانه‌زنی در آزمایشگاه را دارا بود در سایت مرتبط با بنیه دارای باند تکثیری بود بنابراین اکتفا به نتایج جوانه‌زنی آزمایشگاهی در بررسی رابطه این ژن با بنیه بذر قابل اطمینان نخواهد بود و ضرورت استفاده از آزمون‌های بنیه بذر که پیش بینی خوبی از سبز شدن با مزرعه دارند، وجود دارد.نتیجه گیری: با توجه به نتایج مطالعه حاضر، برای ارزیابی بنیه بخصوص زمانی که به‌نژادگر اقدام به به‌نژادی لاین یا هیبرید جدیدی می‌نماید نشانگرهای مولکولی عملکردی براساس سایت indel9 می‌تواند کارآمد باشد و به روند پیش‌بینی سبز شدن بذر در مزرعه و غربالگری لاین‌ها سرعت بخشد تا بنیه ژنتیکی جوانه‌زنی لاین‌ها به خصوص ژرم‌پلاسم‌های معتدله ذرت اطمینان حاصل شود. در نهایت لازم است آستانه بنیه پایین در بررسی کیفیت بذر در ارقام مختلف مشخص شود و ارتباط با وجود یا عدم وجود سایت indel9 در تحقیقات بعدی لحاظ گردد.

determining the performance of zmglp functional marker as a suitable index to evaluate maize seed vigor

 introduction: production of high-quality seeds to stabilize crop yield is an important challenge for breeders. one of the most important answers to this challenge is to clarify the molecular mechanisms associated with seed vigor characteristics. functional proteins of cupin superfamily are among the molecules in signaling pathway. previous research has shown that in maize, a storage protein similar to the functional cupin superfamily protein called zmglp is effective in seed germination. however, in the previous experiments, suitable indicators were not used to assess seed vigor and its relationship with field establishment. so, it is needed to study the performance of zmglp in predicting field emergence to complete the previous research. materials and methods: an experiment was performed on 14 samples of commercial inbred maize lines. in this experiment, in addition to the laboratory evaluation of seed germination, field indices of physiological seed quality including the percentage of seedling emergence in the field, time to 50% seedling emergence, time to 90% seedling emergence, seedling dry weight, seedling height and coefficient of variation of seedling height was also assessed. in the polymerase chain reaction, two pairs of primers (cf / cr primers and idf / idr primers) were used to identify the dna sequence of the cupin.results: the results show that the seeds were different in terms of physiological quality. the lowest percentage of germination in laboratory was related to k1264/1, while the lowest physiological quality of seeds in field indices was observed in k1263/17. the molecular test confirmed the presence of the desired allele at the indel9 site of vigor-related genes in the three samples of b73, k1264/1, and k1264/5-1, but no amplification band of the indel9 site was observed in all k1263/17 seed samples. due to the fact that line k1264/1, which had the lowest germination percentage in the laboratory, had an amplification band at this related site to vigor, it is not enough to rely on the results of the laboratory germination test to investigate the relationship between this gene and seed vigor. the field emergence test and seed vigor test that have a good prediction of field emergence must be used in these studies.conclusions: according to the results of this experiment, molecular tests with functional markers based on indel9 can be used to accelerate the evaluation of vigor, especially when the breeder is breeding a new line or hybrid. it is a useful, rapid, and effective molecular method to predict seed emergence in the field and screen the lines to ensure the genetic strength of the germination of the lines, especially in the temperate germplasms of corn. finally, it is necessary to determine the threshold of low vigor during seed quality investigation in different cultivars, and relationship between the presence or absence indel9 site should be considered in future research.