تحليل ارتباط در گستره ژنوم صفات زراعي در گندم نان بهاره تحت شرايط متفاوت آبي

مقدمه: هدف اصلي تحليل ارتباط در گستره ژنوم (GWAS)، شناسايي ژن هاي مرتبط با يك صفت خاص است. در اين روش نقشه يابي، محققين توالي DNA كل ژنومي افراد جامعه را با هدف يافتن تفاوت هاي تك نوكلئوتيدي بين آن‌ها مورد مقايسه قرار مي دهند. شناسايي و مكان يابي ژن هاي مؤثر در واكنش به كم‌آبي، علاوه بر شناخت مكانيسم هاي مولكولي و فيزيولوژيك، مي‌تواند درك بهتري از ساختار ژنتيكي جمعيت و كنترل ژنتيكي تنش و نحوه اصلاح آن را در جمعيت مورد مطالعه در اختيار به نژادگر قرار دهد. در اين آزمايش نيز نقشه يابي ژن هاي كنترل‌كننده صفات مهم زراعي گندم نان تحت دو شرايط بدون تنش و تنش كم‌آبي با استفاده از روش تحليل ارتباطي گستره ژنوم انجام شد. هدف از آزمايش، تحليل QTLهاي مرتبط با واكنش به كم‌آبي و  شناسايي نشانگرهاي مرتبط با برخي صفات مهم و مؤثر در گندم نان بود.مواد و روش ها: مواد گياهي اين آزمايش، 121 ژنوتيپ گندم نان بهاره شامل 111 لاين حاصل از توده‏ هاي محلي گندم نان بهاره با منشأ 28 كشور از پنج قاره مختلف و 10 ژنوتيپ گندم نان بهاره از كشورهاي ايران و پاكستان بود كه تحت دو شرايط بدون تنش و  تنش كم‌آبي در شرايط مزرعه مورد ارزيابي قرار گرفتند. تعيين ژنوتيپ براي نمونه ها با استفاده از نشانگرهاي SNP (15 K SNP array) در شركت TraitGenetic كشور آلمان انجام و هر ژنوتيپ با استفاده از مجموعه اي از SNPها ارزيابي شد. براي تعيين ساختار جمعيت، از 147 نشانگر SNP فاقد داده گم‌شده و با توزيع مناسب روي 21 جفت كروموزوم‎ همولوگ گندم نان (هر كروموزوم هفت نشانگر) استفاده شد. به‌منظور تعيين زيرگروه هاي احتمالي و بررسي ساختار جمعيت از روش بيزين و نرم‌افزار Structure V 2.3.4 استفاده و سپس با تعيين تعداد بهينه زيرگروه ها، ميانگين شاخص تثبيت (Fst) و ماتريس سهم عضويت (Q) با همين نرم‌افزار محاسبه شد. در ادامه به‌منظور شناسايي نشانگرهاي مرتبط با صفات مورد مطالعه در شرايط عدم تنش و تنش كم آبي از تحليل ارتباطي در گستره ژنوم با روش مدل خطي عمومي (Q+PCA) با ميانگين داده ها در نرم‌افزار TASSEL 5.0 استفاده شد.يافته هاي تحقيق: نتايج تجزيه واريانس نشان داد كه تنوع ژنتيكي قابل قبولي از نظر كليه صفات مورد مطالعه بين ژنوتيپ ها وجود داشت و واكنش ژنوتيپ ها در مواجهه با تنش كم‌آبي متفاوت بود. بر اساس نقشه يابي ارتباطي در سطح ژنوم، در مجموع در شرايط عدم تنش و تنش كم‌آبي به ترتيب 511 و 469 ارتباط معني دار نشانگر- صفت شناسايي شد. بيش ترين ارتباط معني دار نشانگر- صفت در تنش كم‌آبي براي صفات ارتفاع بوته، سطح برگ پرچم، طول پدانكل و تعداد دانه در سنبله به ترتيب روي كروموزوم هاي 1A، 2A، 3B و 2A مشاهده شد. همچنين، پنج نشانگر SNP به ترتيب در جايگاه‌هاي 113.30، 25.02، 13.90، 43.10 و 71.97 سانتي مورگان روي كروموزوم‏هاي 2A، 2A، 5A، 6A و 6B  داراي بالاترين ارتباط معني دار با صفات طول و سطح برگ پرچم، ارتفاع بوته، طول پدانكل و عملكرد سنبله تحت شرايط تنش كم‌آبي بودند. علاوه بر اين، مكان هاي چند صفتي نيز روي كروموزوم 2A براي صفات طول، عرض و سطح برگ پرچم، ارتفاع بوته و عملكرد سنبله تحت شرايط تنش كم آبي شناسايي شد. در نهايت بر اساس تحليل ارتباطي گستره ژنوم، به ترتيب 21، 12، 14، 44، 92 و 14 ارتباط معني دار نشانگر- صفت (QTLs) براي صفات طول، عرض و سطح برگ پرچم، ارتفاع بوته، طول پدانكل و عملكرد سنبله تحت شرايط تنش كم آبي شناسايي شد.نتيجه گيري: نتايج حاصله از اين مطالعه، اطلاعات ارزشمندي را در زمينه مبناي ژنتيكي صفات مورد مطالعه در محيط تنش كم‌آبي ارايه داد كه مي‌توان از آنها در برنامه هاي به نژادي گندم نان از جمله گزينش به كمك نشانگر (MAS) استفاده كرد.