بررسي تنوع ژنتيكي و تجزيه ارتباط صفات زراعي با نشانگرهاي ISSR و EST-SSR در فسكيوي پابلند (Festuca arundinacea)

Study of genetic diversity and association analysis of agronomic traits with ISSR and EST-SSR markers in tall fescue (Festuca arundinacea)

گياه فسكيوي پابلند (Festuca arundinacea) از خانواده Poaceae، يك گياه آلوهگزاپلوئيد (2n=6x=42) دگربارور است كه در سرتاسر دنيا به صورت گياه علوفه‌اي استفاده مي‌شود. اكثر صفات مورفولوژيك با ارزش اقتصادي بالا توارث كمّي (پلي‌ژنيك) داشته و بيان ژن‌هاي كنترل كننده اين صفات به طور وسيعي تحت تاثير محيط قرار مي‌گيرند از اين رو اصلاح اين گونه صفات با روش‌هاي اصلاح كلاسيك مشكل و زمان‌بر است. در 40 سال اخير توسعه تكنولوژي نشانگرهاي مولكولي و تلفيق آن با روش‌هاي بيومتري امكان شناسايي QTL و توسعه گزينش به كمك نشانگر را فراهم نموده است. اين تحقيق با هدف مطالعه ژنتيكي و شناسايي QTLهاي كنترل‌كننده صفات زراعي در ژرم‌پلاسم فسكيوي پابلند و با استفاده از تجزيه ارتباطي انجام شد. در آزمايش مولكولي، تنوع ژنتيكي نود جمعيت فسكيوي پابلند با 10 جفت آغازگرEST-SSR و 39 آغازگر ISSR بررسي شد. در ارزيابي‌هاي مزرعه‌اي، تنوع فنوتيپي نود جمعيت فسكيوي پابلند در رابطه با 10 صفت زراعي در قالب طرح بلوك-هاي كامل تصادفي با سه تكرار ارزيابي شد. از ميان صفات زراعي مورد بررسي بيشترين تنوع در صفات تاريخ گرده‌افشاني و ارتفاع بوته مشاهده شد. در تجزيه به مؤلفه‌هاي اصلي براساس صفات زراعي مورد مطالعه جمعيت‌ها به دو گروه اصلي و چهار زيرگروه تقسيم‌بندي كنند. در گروه‌‌بندي جمعيت‌ها براساس كل نشانگرهاي مولكولي به روش‌هاي UPGMA و بيزي، جمعيت‌هاي فسكيوي پابلند به دو گروه چمني و علوفه‌اي تقسيم‌بندي شدند. نتايج نشان داد براساس هر دو نشانگر مورفولوژيكي و ژنتيكي مورد استفاده تنوع خوبي بين جمعيت‌ها وجود دارد. در تجزيه ارتباطي با دو روش GLM و MLM بيشترين تعداد نشانگر براي تاريخ گرده‌افشاني شناسايي شد. در روش GLM تعدادي نشانگر مشترك بين دو صفت تاريخ گرده‌افشاني و تاريخ گلدهي مشاهده شد كه مي‌توانند براي مطالعه همزمان هر دو صفت به كار روند.

Tall fescue (Festuca arundinacea) from Poaceae family is an aloehexaploid (2n = 6x = 42) and cross pollinated plant that is used throughout the world as a forage plant. Most of economically important morphological traits have quantitative (polygenic) inheritance, and the expression of genes controlling these traits are widely influenced by the environment. So improving these traits with classical breeding methods is difficult and time consuming. In the last 40 years, the development of molecular markers technology and its integration with biometric methods has made possible identification of QTL and developing marker assisted selection. This research was aimed to study the genetic control and identification of genomic regions controlling agro-morphological traits in tall fescue germplasm using association analysis approach. In the molecular experiment, the genetic diversity of ninety tall fescue populations was assessed by 10 EST-SSR and 39 ISSR primers. In the phenotypic assessment, the phenotypic variability of ninety tall fescue populations for 10 agro-biological traits was assessed using randomized complete block design with three replications. Among studied agro-biological traits, the highest variation was observed for plant height and date to pollination. In principal component analysis based on agro-biological traits the studied tall fescue population subdivided into two main groups and four subgroups. In grouping population based on all studied molecular markers via UPGMA and Bayesian methods, the population divided into two main groups including grass and forage groups. The results showed that based on both morphological and molecular markers there are valuable genetic diversity among studied population. In association analysis with both GLM and MLM methods the highest number of markers was identified for data to pollination trait. In the GLM method, some common markers were identified for date to pollination and flowering date traits that could be used to study both traits simultaneously.