شناساییQTLهای مقاومت به سفیدک پودری جو با استفاده از خانواده‌های F3 حاصل از تلاقی ارقام جو بادیا و کویر

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه گنبد کاووس، ایران.

2 دانشیار گروه تولیدات گیاهی دانشگاه گنبد کاووس، ایران.

3 استادیار گروه تولیدات گیاهی دانشگاه گنبد کاووس، ایران.

چکیده

جو پس از ذرت، گندم و برنج یکی از مهمترین غلات جهان است. سفیدک‌های پودری از قارچ‌های انگل‌های اجباری مهم گیاهان هستند، که با به وجود آوردن پوشش سفید رنگ که شامل اندام‌های رویشی قارچ می‌باشد بر روی قسمت‌های هوایی آن‌ها باعث زردی، خشکی و کاهش کمی ‌و کیفی محصول گیاهان زراعی، درختان میوه، جالیز و زینتی می‌شوند. به منظور مکان‌یابیQTL‌های مرتبط با مقاومت به سفیدک پودری در نسل F3 حاصل از تلاقی ارقام جو بادیا و کویر، جمعیتی شامل 104 خانواده در قالب طرح آماری اگمنت در سال زراعی 96 - 95 در دانشگاه گنبد کاووس کشت شدند. برای تهیه نقشه ژنتیکی از 28 نشانگر SSR و 9 نشانگر ISSR ، 3 نشانگر IRAP و 5 نشانگر iPBS (در مجموع 93 آلل) استفاده شد که به 7 گروه پیوستگی در جو منتسب شدند. در نقشه پیوستگی سانتی‌مورگان برابر با 5/617 و میانگین فاصله بین دو نشانگرهای مجاور برابر با 41/5 سانتی‌مورگان شد. چهار QTL، روی گروه‌های پیوستگی کروموزوم‌های شماره 3 ،4 و 6 برای مقاومت به سفیدک پودری ردیابی شد. نتایج این مطالعه منجر به رد‌یابی QTL جدیدی برای صفت مورد نظر شد. qSPM-4b، بین دو نشانگر ISSR13-1 و ISSR16-4 با 26/3LOD= ، 6/13 درصد تغییرات صفت را با اثر افزایشی مثبت 12/0 کنترل نمود. QTLهای ردیابی‌شده در این تحقیق، می‌توانند در برنامه‌های به‌نژادی برای ایجاد افزایش منابع مقاومت به این بیماری و افزایش عملکرد ارقام جدید تولید شده مورد استفاده قرار گیرند. از نتایج بررسی حاضر می‌توان پس از تعیین اعتبار نشانگر‌های ردیابی‌شده، در برنامه‌های به‌نژادی همراه با ارزیابی‌های مزرعه‌ای استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identification of the QTLs of resistance to barley powdery mildew using F3 families derived from the cross Badia and Kavir barley cultivars

نویسندگان [English]

  • S. Bakhtiari 1
  • H. Sabouri 2
  • M. Mollashahi 3
  • H. Hosseini Moghaddam 3
چکیده [English]

Barley is one of the most important cereals in the world after corn, wheat and rice. Powdery mildew is one of the important fungal parasites of the plants which cover their above ground parts with the formation of a white fungal vegetative organs causing yellowing, drying and reducing the quantitative and qualitative traits of the field crops, fruit trees and ornamental plants. In order to locating the powdery mildew resistance QTLs in the F3 generation derived from the cross Badia and Kavir cultivars, a population consisted of 104 families was cultivated in 2017 at Gonbad-e-Kavos University. To provide a genetic map, several groups of markers including of 28 SSR, 9 ISSR, 3 IRAP and 5 iPBS (93 alleles) that were related to barley chromosomes used. Genetic maps were covered 617.5 cM and the mean gap between flanking markers was 5.41 cM. Four QTLs were detected on chromosomes 3, 4 and 6 to powdery mildew resistance. The results of this study led to a new QTL trace for the desired trait. The QTL qSPM-4b with LOD=3.26 that was between the two ISSR13-1 and ISSR16-4 markers, controlled 13/.6 of the phenotypic variations of the respective attribute with an incremental decrease of 0.12. The QTLs detected could be used in breeding programs to increase the resistant sources against the disease and to increase the yield of the new produced cultivars. The results of the current research can be used in breeding programs after determining the validity of markers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • QTL
  • barley
  • Powdery mildew
  • Resistance Identification
 

بهداد، ا. 1369. بیماری‌های گیاهان زراعی ایران. انتشارات نشاط اصفهان. 425 صفحه.

پاتیور، م.، ترابی، م.، و شریفی تهرانی، ع. 1377. مقاومت تعدادی از ارقام و لاین‌های جو به سفیدک پودری در مراحل گیاهچه‌ای و کامل در چند منطقه کشور. چکیده مقالات پنجمین کنگره زراعت و اصلاح نباتات. دانشگاه صنعتی اصفهان. صفحه 177.

تقی زاده، ز.، صبوری، ح.، حسینی مقدم، ح.، فلاحی، ح.ع.، کاتوزی، م. 1395، مکان‌یابی ژن‌های کنترل‌کننده صفات جوانه‌زنی و مرفولوژیک جو(Hordeum vulgare L.) در نسل‌های سوم و چهارم تلاقی بادیا × کویر با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره و بینریزماهواره. پایان‌نامه. پایان‌نامه درجه کارشناسی ارشد(M.Sc)، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی گروه تولیدات گیاهی، گنبد کاووس، ایران، تعداد صفحه160.

یوسفی راد، س.، سلطانلو، ح.، نقوی، م.، رمضانپور، س.، نیکخواه، ح.، شربت خواری، م. 1389. مکان یابی مقاومت به بیماری سفیدک پودری در جو با استفاده از لاین‌های خالص نو ترکیب. پایان نامه درجه کارشناسی ارشد(M.Sc)، دانشکده علوم زراعی گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. ایران.

 

Aghnoum, R., and Niks, E. 2011. Transgressive segregation for very low and high levels of basal resistance to powdery mildew in barley. J. Plant Physiology 168, 1:45-50.

Agrios, G.N. (2005). Plant Pathology. 5th Edn. Academic Press, New York, USA, ISBN: 0120445654, 952.

An, Z.W., Xie, L.L, Cheng H., Zhou, Y., Zhang, Q., and He, X.G. 2009. A silver staining procedure for nucleic acids in polyacrylamide gels without fixation and pretreatment. Analytical Biochemistry. 391(1):77-79.

Behdad, E. 2006. Phytopathology and Important Plant Diseases in Iran. Ghom, Iran: Atre-Etrat Pub. 785 pp (In Persian).

Byun., S.O. Fang., Q. Zhou., H. and Hickford, J.G. 2009. An effective method for silver-staining DNA in large numbers of polyacrylamide gels.  Analytical Biochemistry. 385(1):174-5.

Cenci, A., Dovidio, R., Tanzarella, O.A., Ceoloni, C., and Poreeddu, E. 1999. Identification of molecular markers linked to pm 13, an Aegilops longiddima gene conferring resistance to powdery mildew in wheat. Theorctical and Applied Genctics 98: 488-454.

Chaube, H.S. and Pundhir, V.S. 2005. Crop Disease and Their management. Prentice Hell, New Delhi, India.

Czembor, J.H. 2000. Resistance to powdery mildew in population of barley landraces from morocco . Genetic Resources and Crop Evolution . 47.  pp 439- 449.

Czembor, J.H., and Czembor, H.J. 2000. Powdery mildew resistance in selection from Moroccan barley landraces. Phytoparasitica 28: 65–78.

Emami, K. &Hasanzadeh, J. (1994). Barley diseases guide (Translation). University Publication Center, Tehran. pp249 (In Farsi).

Fazeli, A., Babaian Jelodar, N., Nagavi, M.R. and Nik Khah, H.R. 2008. Genetic evaluation of powdery mildew progress in two different barley crosses. Plant Pests and Diseases 76 (1): 1-17.

Gullino, M. L. &Kuijpers, L. A. M. (1994). Social and political implications of managing plant diseases with restricted fungicides in Europe. Annual Review of Phytopathology, 32, 559-579.

Hickey, L.T., Lawson, W., Platz, G.J., Fowler, R.A., Arief. V., Dieters, M., German, S., Fletcher, S., Park, R., Singh, D., Pereyra, S. and Franckowiak, J. 2012. Mapping quantitative trait loci for partial resistance to powdery mildew in an Australian barley population. Crop Science Abstract 52 (3): 1021-1032.

Julio, E., Denoyes-Rothan, B., Verrier, J.L. and Dorlhac de borne, F. 2006. Detection of QTLs linked to leaf and smoke properties in Nicotiana tabacum based on a study of 114 recombinant inbred lines. Molecular Breeding 18: 69-91.

Khodaee, C., Foroutan, A., and Alizadeh, A.R. 2010. Evalution of cultivars and advancedlines topowdery mildew in Mazandaran province. Paper presented at: 19th IranianPlant Protection Congress, 31 July – 3 August, Karaj, Iran.

Kosambi, D.D. 1994. The estimation of map distance from recombination values. Annals of Eugenics 12: 172-175.

Li, H.B., Zhou, M.X. 2011. Quantitative trait loci controlling barley powdery mildew and scald resistances in two different barley doubled haploid populations. Molecular Breeding: New Strategies in Plant Improvement 27 (4): 479-490.

Limpert, E. 1987. Spread of barley mildew by wind and its significance for phytopathology, aerobiology and for barley cultivation in Euroupe. Pp. 331-336. In: Boehm, G., and Leuschner, R.M. (eds.) Advances in Aerobiology. Birkhauser, Basel.

Majnon-Hosseini, N. 1997. Cereal grain crops. Naghash Mehar Press, Tehran, Iran. (In Persian).

Manly, K. F. and Olson, J.  M. 1999. Overview of QTL mapping software and introduction to Map Manager QTL. Mammalian Genom 10: 327-334.

Naghavi MR, Ghareyazi B, Hoseini Salekdeh, G. 2009. Molecular Markers. Tehran University Press ( in Iran). P 88-100.

Naghavi, M., ghanadha, M.R., Yazdi samadi, B. and Torabi, M. 2001. Inheritance of resistance to barley powdery mildew at adult plant stage. Seed and Plant Improvement Journal 17 (2): 140-150.

Nelson, J. C. 1997. QGENE: Software for marker-based genomic analysis and breeding. Molecular Breeding3 (3): 239-245.

Pourmansouri, T. 1998. Virulence factors of Erisiphe graminis f.sp. hordei in samples collected from different part of Iran. 13th Iranian Plant Protection Congress. Karaj, Iran. 26.

Repkova, J., Teturova, K., Dreiseitl, A.and Soldanova, M. 2009. Characterization and chromosomal location of powdery mildew resistance genes from wild barley Pl282605. J.  of Plant Diseases and Protection. 116 (6): 257-259.

SaghiMaroof, M. A., Biyaoshev, R. M., Yang, G. P., Zhang, Q. and Allard, R.W. 1994. Extra ordinarily polymorphic microsatellites DNA in barly species diversity, chromosomal location, and population dynamics Proc Natl Acad Sci U S A. 91: 4566-5570.

Silvar, C., Dhif, H., Igartua, E., Kopahnke, D., Gracia, M. P., Lasa, J. M., Ordon, F. and Casas, M. 2010. Identification of quantitative trait loci for resistance to powdery mildew in a Spanish barley landrace. Molecular Breeding 25: 581-592.

Spencer, D.M. 1978. The Powdery Mildews. Academic Press, London, UK. 259- 280.

Tinker, N.A. and Mather, D.E. 1994. Main effects of quantitative trait loci in Harrington /TR306 two-row barely. Barley Genetic Newsletter 23: 72–78.

Trujillo, M., Troeger, M., Niks, R.E., Kogel, K.H. and Huckelhoven, R. 2004. Mechanistic and genetic overlap of barley host and non-host resistance to Blumeria graminis. Molecular Plant Pathology 5 (5): 389-396.

Von Bothmer, R., Jacobsen, N., Baden, C., Jorgensen, R. B., and Linde-Laursen, I.1995. An ecogeographical study of the genus Hordeum (2nd edition). j: Systematic and Ecogeographic Studies on Crop Genepools, 7.p 129.  

Voorrips RE. 2002 . Map chart: software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs.  JHered. J-f: 93(1) : 77-8.

Wang, Y, 1993. Genetic studies on resistance to powdery mildew Uncinula necator of wild Chinese Vitis

Ward, D. J. 1953. Disease and agronomic notes records on the World collection of barley grown at Bogota, Columbia in 1953. World Collection of Barley. Data Complication No.4. United States Department of Agriculture. 148PP.

Ward, D. J. 1957. Disease and agronomic data on 431 Manchurian barley grown at five locations in the north central U.S. and Manitoba, Canada. In 1956. World Collection of Barley. Data Complication No.5. United States Department of Agriculture.

Zhang, Z., Henderson, C., Perfect, E., Carver, T. L. W., Thomas, B. J., Skamnioti, P. &Gurr, S. J. (2005). Of genes and genomes, needles and haystacks: Blumeria graminis and functionality. Molecular Plant Pathology, 6, 561-575.