مطالعه اثر ژن Rf3 براي بازگردانندگي باروري به برنج در زمينه ژنتيكي لاين ندا-A

Study on the effect of Rf3 gene for fertility restoration to rice in genetic background of Neda-A line

در برنامه توليد بذر هيبريد در سيستم سه لايني، استفاده از لاين با قابليت تركيب‌پذيري خصوصي مطلوب حامل ژن‌هاي بازگرداننده باروري (Rf) ضرورت دارد. در اين تحقيق، جايگاه ژني بازگرداننده باروري Rf3 واقع بر روي كروموزوم شماره يك برنج با روش تلاقي برگشتي به كمك نشانگر، به پس‌زمينه ژنتيكي لاين نرعقيم ندا-A انتقال داده شد و همزمان اثر آن در هر نسل بر باروري دانه گرده و خوشه لاين گيرنده، مورد بررسي قرار گرفت. جهت انتقال، يك گياه از جمعيت نسل F2 (حاصل از تلاقي ميان ندا-A و IR36) بر اساس نشانگرهاي پيوسته به جايگاه ژني Rf3 (RM1، RM3873 و RM3233) انتخاب و با لاين ندا-A (به عنوان والد تكراري) تلاقي برگشتي داده شد. نتاج نسل اول تلاقي برگشتي (BC1) از نظر وجود نشانگرهاي پيوسته به ژن و همچنين از نظر فنوتيپي و به دنبال آن براي 15 نشانگر ريز ماهواره پس‌زمينه، مورد بررسي قرار گرفتند. تنها دو بوته نسل BC1 كه در هر سه جايگاه نشانگري داراي آلل غالب از والد بخشنده بودند باروري بالاي خوشه (55% و 65%) را نشان دادند. نتاج نسل دوم تلاقي برگشتي (BC2) از تلاقي دو بوته فوق با والد تكراري حاصل شد. در بين نتاج BC2 يك گياه با باروري بالاتر خودگشن شده و 170 بوته از نسل BC2F2 از نظر 3 نشانگر RM1، RM3873 و RM3233 و همچنين دانه بندي خوشه مورد بررسي قرار گرفتند. هفت بوته با ميزان بالاتري از ژنوم والد تكراري (از 1/91 % تا 5/98%) و در وضعيت هموزيگوتي كامل از نظر سه نشانگر پيوسته به Rf3 (RM1، RM3873 و RM3233) شناسايي شدند كه داراي باروري بالاي دانه گرده و همچنين خوشه (75%تا 97%) بودند كه نشان مي‌دهد هر چه هموزيگوسيتي جايگاه ژني Rf3 بيشتر شد، بازگرداندن باروري به نرعقيمي نوع وحشي (WA) در پس‌زمينه ژنتيكي لاين گيرنده نرعقيم، بيشتر تقويت گرديد. بنابراين، مي توان نتيجه گيري نمود كه جايگاه ژني Rf3 تاثير متقابلي با نرعقيمي سيتوپلاسمي نوع WA در جهت افزايش باروري دانه گرده و خوشه برنج دارد و از اينرو، مي‌تواند همراه با ساير ژن‌هاي بازگرداننده باروري در برنامه توليد بذر هيبريد برنج به كار گرفته شود.

In hybrid seed production program based on three-line system, the use of fertility restorer line with desirable specific combining ability carrying fertility restoration (Rf) genes is indispensible. In this research, fertility restoration locus Rf3 was transferred into CMS line ‘Neda-A’ using marker-assisted backcrossing (MAB) method and simultaneously its effect on pollen and panicle fertility of recipient line was evaluated in each generation. For transferring the locus, a single F2 plant (derived from ‘Neda-A’ x ‘IR36’ cross) was selected based on Rf3-linked three markers (RM1, RM3233 and RM3873) and backcrossed to ‘Neda-A’ (as the recurrent parent). The BC1 progenies were screened for Rf3-linked markers and also phenotyped and subsequently screened for 15 background SSR markers. Only two BC1 plants with donor dominant allele at all three loci showed high panicle fertility (65% and 50%). BC2 progenies were developed after backcrossing these two plants to recurrent parent. Among BC2 progenies, a single plant having a higher fertility was self-pollinated and 170 resultant BC2F2 plants were screened with 3 foreground Rf3-linked markers (RM1, RM3233 and RM3873) and also evaluated in terms of seed setting. Seven plants were identified with a higher rate of recurrent parent genome (91.1% to 98.5%) and in complete homozygote state at three Rf3- linked markers. These plants had a high pollen and panicle fertility (75% to 97%), indicating that with increasing homozygosity of Rf3 locus, fertility restoration to WA cytoplasmic male sterility in the genetic background of CMS recipient line was further enhanced. Therefore, it can be concluded that Rf3 locus has an interaction to WA cytoplasmic male sterility in favor of increasing the rice pollen and panicle fertility, and hence it can be utilized along with other restoring fertility genes in hybrid seed production program of rice.