مكان‌يابي QTLهاي اصلي و اپيستاتيك و اثر متقابل آنها با محيط براي صفات كيفيت پخت و خوراك برنج در يك جمعيت لاين‌هاي نوتركيب خويش آميخته

Mapping main and epistatic effects and environmental interactions of QTLs for cooking and eating quality traits of rice in a recombinant inbred lines population

كيفيت پخت مطلوب با توجه به ذايقه مصرف كنندگان در كشورهاي مختلف متفاوت است، ولي ميزان آميلوز، درجه حرارت ژلاتيني شدن و خصوصيات نشاسته (حاصل از منحني دستگاه رپيد ويسكو آنالايزر)، شاخص‌هاي اوليه و اصلي تعيين كننده كيفيت پخت و خوراك دانه برنج در همه دنيا هستند. هدف اصلي اين پژوهش، شناسايي پارامترهاي ژنتيكي شامل QTLهاي اصلي، QTLهاي اپيستاتيك و اثر متقابل آنها با محيط در كنترل ژنتيكي اين صفات بود. داده‌هاي آزمايش طي سه سال (1389-1391) از جمعيت لاين هاي خويش آميخته نوتركيب حاصل از تلاقي دو رقم برنج ايراني هاشمي × نعمت جمع‌آوري شد. نقشه پيوستگي جمعيت با استفاده از 171 نشانگر ريزماهواره تهيه شد و سپس تجزيه QTL با استفاده از نرم افزاز QTL-NETWORK 1.2 كه پارامترهاي ژنتيكي شامل QTLهاي اصلي، QTLهاي اپيستاتيك و اثر متقابل آنها با محيط را برآورد مي‌كند، انجام شد. در مجموع هيجده QTL اصلي براي 10 صفت مورد بررسي شناسايي شد كه اغلب آنها روي كروموزوم 6 قرار داشتند. اثر متقابل QTL×محيط در ده QTL اصلي معني‌دار شد، به طوري كه تنوع فنوتيپي توجيه شده به وسيله اين اثر متقابل براي هر صفت از 09/0 تا 14/8 درصد متغير بود. هفده QTL با اثر اپيستازي شناسايي شد كه 34 جايگاه ژني در آنها دخيل بوده و دو QTL اپيستاتيك داراي اثر متقابل با محيط بودند. شش خوشه QTL كه همگي روي كروموزوم 6 بودند و سه خوشه همبسته با جايگاه ژن واكسي و يكي از آنها همبسته با جايگاه ژن آلكالين بود، شناسايي شدند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه برخي از صفات مربوط به كيفيت پخت و خوراك برنج توسط دو ناحيه ژن واكسي و آلكالين روي كروموزم 6 كنترل مي‌شوند. بنابراين، از نشانگرهاي همبسته با اين دو ژن پس از ريز مكان يابي و تاييد آنها توسط برنامه‌هاي Validation، مي‌توان در برنامه‌هاي اصلاحي انتخاب به كمك نشانگر جهت بهبود كيفيت پخت و خوراك ارقام استفاده كرد.

Amylose content (AC), gelatinazation temperature (GT) and viscosity profile (from the rapid visco analazer curve) are primary indices for evaluating eating and cooking qualities of rice grain. The main objective of this research was to characterize the genetic parameters including main-effect quantitative trait loci (QTLs), epistatic QTLs and QTL-by-environment interactions (QEs) that are involved in the control of these traits. The experimental data were collected from a recombinant inbred lines (RILs) population derived from a cross between two Iranian varieties, Hashemi and Nemat during three years (2009-2011). A genetic linkage map consisting of 171 microsatellite markers was constructed and QTL analysis performed using QTLNETWORK 1.2 resolved the genetic components into main-effect QTLs, epistatic QTLs and QEs. The analysis detected a total of 18 main-effect QTLs for the ten traits, most of them were on chromosome 6. QEs interaction were significant in seven main-effect QTLs and R2ae ranged from 0.09 to 8.14% for each trait. Seventeen digenic interactions involving 34 loci were detected for the ten traits, and two pairs of epistatic QTLs were involved in QEs. Six QTL clusters were detected on chromosome 6 that three of them corresponding to the Wx locus and one of them corresponding to the Alk locus. Results of current research showed that some of cooking and eating quality traits are controlled by two regions on chromosome 6, Wx and Alk loci regions. The markers linked to these two genes can be used for marker assisted selection in breeding programmes.