مطالعه اثر ناحيه ژنومي حامل ژن Hd1 بر زمان خوشه دهي در برنج

Study of the effect of Hd1-harboring genomic region on heading date in rice

عبور از مرحله رويشي به مرحله زايشي موجب تنظيم زمان خوشه دهي در برنج مي گردد كه از صفات مرتبط با سازگاري اين گياه به نواحي كاشت مختلف يا فصول متفاوت، مي باشد. چندين ژن مرتبط با زمان خوشه دهي در برنج شناسايي شده است كه يكي از مهمترين آنها ژن Hd1 بر روي كروموزوم شماره 6 برنج مي باشد. در اين مطالعه دو رقم برنج شامل ارقام صدري (به عنوان والد بخشنده زودرس) و ندا (به عنوان والد دوره اي دير رس)، به منظور بررسي اثر ناحيه ژنومي حامل ژن Hd1 بر زمان خوشه-دهي در برنج، تلاقي داده شدند و با دو بار تلاقي برگشتي نسل BC2 ايجاد گرديد. سپس يك بوته هتروزيگوت از نسل BC2 خودگشن گرديد تا جمعيت BC2F2 جهت انجام مطالعات فنوتيپي و مولكولي به دست آيد. جمعيت مورد مطالعه از نظر زمان خوشه دهي داراي توزيع فنوتيپي پيوسته بوده و برخي افراد جمعيت تفكيك متجاوز نسبت به والد ديررس نشان دادند. بر اساس ناحيه InDel موجود در اگزون شماره يك ژن Hd1 يك نشانگر كاركردي اختصاصي طراحي شد كه تفاوت باندي واضحي بين والدين تلاقي ايجاد نمود. از اينرو، اين نشانگر جهت ارزيابي الگوي آللي Hd1 در جمعيت BC2F2 استفاده گرديد. بررسي نحوه تفكيك آللي نشان داد كه مكان ژني Hd1 در جمعيت مورد مطالعه از الگوي تفرق مورد انتظار مندلي (با نسبت 1:2:1) پيروي نمود. نقشه يابي فاصله اي مركب (CIM) با نشانگرهاي ريزماهواره نشان داد كه ناحيه ژنومي در حد فاصل نشانگرهاي Hd1-RM527 ارتباط زيادي (5/7 < LOD) با زمان خوشه دهي داشت و حدود 28 درصد از تغييرات فنوتيپي را توجيه نمود. اثر افزايشي آلل والد بخشنده، منفي و در حدود 4/3- روز برآورد گرديد. نتايج اين بررسي بيانگر اثر معني دار ژن Hd1 بر زمان خوشه دهي در برنج مي باشد و از نشانگر كاركردي توسعه يافته در اين تحقيق مي توان براي رديابي ژن Hd1 در جمعيت هاي در حال تفرق و گزينش به كمك نشانگر (MAS) براي زودرسي استفاده كرد.

Transition from vegetative to reproductive stage in rice plays a vital role in regulation of timing of flowering and is one of its adaptation related traits to different cultivation areas or different cropping seasons. Several genes related to heading date were identified in rice, that Hd1 on the 6th rice chromosome is one of the most important ones. In this study, two rice cultivars including Sadri (as early flowering donor parent) and Neda (as late flowering recipient parent) were crossed to investigate the effect of Hd1-harboring genomic region on rice heading date, and BC2 generation was developed with two times of backcrossing. Then a single heterozygote plant in BC2 generation was self-pollinated to obtain BC2F2 population for conducting phenotypic and molecular studies. The studied population had a continuous phenotypic distribution in heading date and some individuals in the population showed transgressive segregation over late flowering parent. On the basis of an InDel region in first exon of Hd1 gene a functional specific marker was designed which produced a distinct different banding pattern among the cross parents. Hence, this marker was used to evaluate allelic pattern of Hd1 in BC2F2 population. Analysis of allelic segregation revealed that Hd1 locus in the studied population followed from the expected Mendelian segregation (with 1:2:1 ratios). Composite interval mapping (CIM) with microsatellite markers showed that genomic region at Hd1-RM527 interval had a high relationship (LOD > 7.5) to heading date and explained nearly 28 percent of phenotypic variation of the trait. Additive effect of the donor parent allele on the trait was negative and was estimated nearly -3.4 days. Results of this investigation indicated that Hd1 had a significant effect on heading date in rice and it is possible to use the newly developed functional marker in this research for tracing the Hd1 in segregating populations and marker-assisted selection (MAS) for early maturity