شناسايي ژن‌ها و نشانگرهاي مولكولي مرتبط با عملكرد و صفات زراعي مهم برنج در شرايط تنش خشكي

Identification of genes and molecular markers related to rice yield and agronomic traits under drought stress condition

خشكي از مهم‌ترين عوامل محدود كننده براي توليد اقتصادي محصولات زراعي به خصوص برنج در دنيا است. به منظور شناسايي نشانگرهاي مرتبط با عملكرد و صفات زراعي برنج تحت تنش خشكي، تعداد 40 رگه خويش‌آميخته برنج از نسل نهم (F9) حاصل از تلاقي ارقام شاه-پسند×IR28 در مزرعه تحقيقاتي مؤسسه تحقيقات برنج كشور (رشت) در بهار و تابستان 1397 در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با سه تكرار مورد بررسي قرار گرفتند. در اين راستا، چندشكلي 110 نشانگر SSR و EST-SSR بين والدين جمعيت ارزيابي و 41 نشانگر، چندشكل مناسبي نشان دادند. نتايج به دست آمده از تجزيه رگرسيوني تحت شرايط بدون تنش و تنش به ترتيب 24 و 22 نشانگر معني دار شناسايي نمود. بيش‌ترين ضريب تبيين (R2) در شرايط بدون تنش مربوط به نشانگر RM3496 براي تعداد روز تا گلدهي (24/8 درصد) و در شرايط تنش، مربوط به نشانگر RMES6-1 براي صفت ميزان خروج خوشه از غلاف (1/28 درصد) بود. نشانگرهاي RM211 و RM6697 به ترتيب در شرايط بدون تنش و تنش خشكي، بيشترين ارتباط معني‌دار را با صفات مختلف از جمله طول خوشه، طول برگ پرچم، تعداد دانه بارور درخوشه، تعداد دانه كل درخوشه و وزن دانه بارور درخوشه داشتند. بر اساس جستجوهاي بيوانفورماتيكي، بيش‌ترين الگوي بيان در شرايط تنش خشكي مربوط به ژن با كد دسترسي LOC_Os01g43370 بود. از نشانگرهاي آگاهي‌بخش و ژن‌هاي شناسايي شده توسط روش‌هاي بيوانفورماتيكي، مي‌توان پس از تآييد اعتبار، براي انتخاب به كمك نشانگر، جهت انتقال ژن و بهبود عملكرد برنج در شرايط تنش خشكي مورد استفاده قرار داد.

Drought is one of the most important limiting factors for economic produce crops especially rice in the world. In order to identify related markers to yield and agronomic traits under drought stress condition, 40 recombinant inbred lines F9 (RILs) derived from IR28 and Shah-Pasand varieties evaluated at Rice Research Institute of Iran (Rasht) in the spring and summer 2018, as randomized block design with three replications. In this regard, 110 SSR and EST-SSR markers were assessed on parents of population and identified 41 markers had proper polymorphism between two parents. According to the regression analysis results, 24 and 22 significant markers identified under normal and drought stress conditions respectively. The maximum adjusted (R2) under normal and drought stress conditions were assigned to RM3496 linked to days to flowering (24.8%) and RMES6-1 linked to panicle exsertion (28.1%), respectively. Two markers RM211 and RM6697 had the most number of significant relationship with different traits including panicle length, flag leaf length, number of filled grains per panicle, the total number of grain per panicle, and weight of filled grain per panicle under non-stress and drought stress conditions respectively. According to the bioinformatics searches, the maximum gene expression pattern under drought stress condition was related to gene with accession code LOC_Os01g43370. The identified informative markers and the detected genes by bioinformatics approaches after validation can be utilized in marker assisted-selection (MAS) or gene transfer approaches for improving rice yield and tolerance to drought stress.