S7 N B # aE !jcb.sanru.ac.ir/article-1-34-fa.pdf · % 50+ >&? =9:; 1 ( m !c8 l fk,- = oo

41 .................................................................................. 1391بهار و تابستان / 9شماره / سال چهارم/ ژوهشنامه اصالح گياهان زراعيپ

كننده صفات كمي و كيفي در برنج با استفاده هاي مهم كنترل بررسي تجميع ژن

)MAS( هاي مولكولياز نشانگر

4هاشمي .ر. ح .س و 3كياني .، غ2نعمت زاده. ع. ، ق1كتاالني .ك

چكيده

رصد ، د)fgr( صفات مختلفي در كيفيت و بازارپسندي برنج موثرند كه مهمترين آنها شامل عطر و طعم

براي ترميم در اين تحقيق. باشندو شكل دانه مي )GT(، دماي ژالتينه شدن )GC( ، قوام ژل)AC( آميلوز

صفات كمي و كيفي رقم جديد برنج بنام قائم، از دو رقم محلي شصتك و دمسياه و دو رقم اصالح شده فجر

نوان پايه مادري و بقيه ارقام بعنوان هاي ممكن يكطرفه بين رقم قائم بعكليه تالقي. و نعمت استفاده گرديد

ها انجام و پس از كشت آنها بصورت تك بوته، F1هاي مركب بين سپس كليه تالقي. پايه پدري انجام گرفت

پس از آن با استفاده از نشانگرهاي مولكولي . اساس صفات فنوتيپي صورت گرفتهاي برتر برانتخاب تيپ

نتايج بدست آمده . هاي موثر موردنظر گرديدتفكيك و تركيب ژن العههاي هدف اقدام به مطپيوسته با ژن

قائم از قابليت / نعمت// قائم/ قائم و فجر/ دمسياه// قائم/ هاي مركب شصتكنشان داد كه تالقي

هاي در مقايسه با ساير تالقي) بدليل دارا بودن هر چهار ژن مورد نظر در يك گياه(پذيري خوبي تركيب

هاي هموزايگوس عطر و طعم و هاي انتخابي، توأمان داراي ژندار بوده و دو بوته از مجموع بوتهمركب برخور

هاي مورد مطالعه را بصورت هتروزايگوس دارا ها، اكثر ژناز سوي ديگر بسياري از بوته. اندشكل دانه بوده

هاي الص جديد با ويژگيهاي مختلف موثر در كيفيت و كميت و رسيدن به الين خبراي بررسي ژن. بودند

هاي خالص، در نسلهاي هاي انتخابي را براي رسيدن به الينبايست بوتهموثر در كيفيت پخت و خوراك، مي

. تر مورد بررسي قرار دادپيشرفته

، شاخص هاي كيفيت)MAS( برنج، رقم قائم، انتخاب به كمك نشانگر مولكولي: كليدي واژه هاي

مقدمه

وراك برنج براي كيفيت پخت و خ

اي كنندگان ايراني از اهميت ويژهمصرف

كيفيت پخت و خوراك ). 22(برخوردار است

خصوصيات در برنج تحت تاثير برخي

، )AC(از جمله ميزان آميلوز فيزيكوشيميايي

و استاديار دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري ، استاددانش آموخته كارشناسي ارشد -3و 2، 1

پژوهشكده ژنتيك و زيست فناوري كشاورزي طبرستانكارشناس ارشد -4

7/8/90: تاريخ پذيرش 20/1/90: تاريخ دريافت

دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري پژوهشنامه اصالح گياهان زراعي

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1

http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-34-fa.html

42............................. ..............................................................................................كننده صفات كمي و كيفي در برنج هاي مهم كنترلبررسي تجميع ژن

)GT( شدنو دماي ژالتينه )GC( قوام ژل

به Wxاگرچه . )19و 17،18،13، 5(قرار دارد

نمايد عمل مي ACلي براي عنوان يك ژن اص

بعنوان ژن فرعي محسوب GTو GCاما براي

به عنوان يك ژن SSII-3شود، درحاليكه مي

و ACبوده و براي GTاصلي كنترل كننده

GC 10(آيد حساب مي بعنوان ژن فرعي به ،

پايين به انرژي كمتري GTبرنج با ). 31و 28

).32و 30، 29، 10(براي پخت نياز دارد

GCهاي با آميلوز متوسط و اصوال واريته

بيشتر ) ميلي متر 40-100(متوسط تا باال

عطر). 28(باشد ها ميكنندهمورد توجه مصرف

و طعم نيز يكي ديگر از معيارهاي كيفي برنج

در ميان تركيبات موثر در عطر و طعم، .است

(2AP)1پيرولين -1استيل -2شيميايي ماده

آنها در ارقام معطر شناخته نبه عنوان مهمتري

)fgr(ژن مغلوب ).21و 11(شده است

مشخص APمسئول عطر بوده و بوسيله سطح

هاي شيميايي اگرچه روش). 21و 6(گردد مي

گيري عطر و طعم در برنج مختلفي براي اندازه

گير و پرهزينه بودن وجود دارد اما بدليل وقت

اي ها، انتخاب به كمك نشانگرهاين روش

تواند به عنوان روشي مي )MAS(مولكولي

هاي موثر و قابل اعتماد، جايگزين روش

).25و 21(شيميايي گردد

عالوه بر كيفيت پخت و عطر، كيفيت

ظاهري دانه نيز بر بازارپسندي محصول تاثير

اصلي براي QTL يك GS3 ژن. بسزايي دارد

QTLطول و وزن دانه و در عين حال يك

رض و ضخامت دانه محسوب فرعي براي ع

مكان يابي 3شود كه در كروموزوم شماره مي

هاي منتشره بر پايه گزارش .)9( شده است

امكان ادغام و انتخاب چند ژن از جمله دو ژن

Gn1 وSd1 با استفاده ازMAS تاييد گرديد

ها اصطالحا الين ، به اينگونه الين)26و 2، 1(

سياري مبني مطالعات ب. شودهرمي گفته مي

ها براي اصالح بر استفاده از هرمي كردن ژن

با MASها با كمك مقاومت به آفات و بيماري

و 24، 16، 14، 7(موفقيت انجام شده است

موفق )14(، از جمله جيانگ و همكاران )27

ژن هاي ( Btو Xa21هاي به هرمي كردن ژن

با استفاده از ) مقاومت به آفات و حشرات

كمك نشانگرهاي مولكولي در رقم انتخاب به

Minghui 63 و همكاران نيز جوزف. شدند

با استفاده از انتخاب به كمك نشانگر به ) 16(

همراه انتخاب فنوتيپي مقاومت به باليت

باكتريايي و خصوصيات كيفي مناسب را در

آنها از هرم چندين ژن . برنج تركيب كردند

ت در مقاومت استفاده كردند، كه باعث موفقي

.ايجاد مقاومت پايدار در برنج گرديد

با انتخاب به )12( جيرين و همكاران

هاي فنوتيپي لينكاژ كمك نشانگر و ارزيابي

بين ژن مقاومت به زنجره و آميلوز باال را

هاي مقاوم به آفت و داراي شكسته و الين

زو و همكاران . آميلوز متوسط را توليد كردند

از برنامه تالقي برگشتي به با استفاده ) 34(

كمك نشانگر، آميلوز باال و قوام ژل سخت و

دماي ژالتينه شدن پايين و آندوسپرم گچي را

لي و . اصالح نمودند Zhenshan 97در رقم

بمنظور اصالح آميلوز در دو ) 20(همكاران

الين نگهدارنده با استفاده از نشانگر مربوط به

وام ژل ، دماي ژالتينه شدن و قwxژن

1- 2- Acetyl 1- Pyrolin

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1


43......................................................... ..................................................... 1391بهار و تابستان / 9شماره / سال چهارم/ ژوهشنامه اصالح گياهان زراعيپ

جين . هاي مورد نظر را نيز اصالح نمودندالين

هاي با استفاده از نشانگر) 15(و همكاران

مولكولي كيفيت پخت، خوراك و عطر و طعم

ژن مهم 3با استفاده از II-32B را در الين

wx, SSIIa, fgr اصالح كردند و موفق به

تركيب عطر، آميلوز پايين و دماي ژالتينه

.در اين رقم شدند شدن پايين

تجميع يا هرمي هدف از اين تحقيق مطالعه

هاي كيفيت در رقم قائم با استفاده از شدن ژن

هاي مركب و انتخاب به كمك تالقي

.مولكولي بوده است )MAS(نشانگرهاي

مواد و روشها

مواد گياهي

در اين تحقيق از چهار رقم مختلف برنج از

طعم باال و كيفيت با عطر و (جمله رقم دمسياه

زودرس و با تراكم دانه (و شصتك )مناسب

و نعمت )با كيفيت مناسب(، فجر )بسيار باال

بعنوان پايه هاي پدري و ) با طول خوشه بلند(

رقم قائم بعنوان پايه ثابت مادري استفاده

طرفه در سال هاي الزم يككليه تالقي .گرديد

ل در سا F1بصورت دستي انجام و بذور 1387

در سال زراعي . كشت شدند 1388زراعي

بصورت داي آلل (ها F1تالقي هاي بين 1388

ي هاانجام و بذور تالقي )) P(P-1)/ 2 يكطرفه،

در 1389مركب جمع آوري و در سال زراعي

مزرعه پژوهشي پژوهشكده برنج و مركبات

سپس در مرحله . )1جدول ( كشت گرديدند

طول (ر فنوتيپ هاي مطلوب از نظگلدهي بوته

خوشه، ارتفاع بوته، زمان گلدهي و تعداد

هاي آنها براي استخراج انتخاب و برگ) پنجه

DNA جهت آناليز مولكولي برداشت شدند.

و نشانگرهاي مورد استفاده DNAاستخراج

بوته انتخابي از مجموع 43هاي برگي نمونه

با توجه به (هاي مركب بوته تالقي 190

) خصوصيات مرفولوژيكي و تيپ مناسب بوته

آنها به روش DNAبرداشت و استخراج

نشانگرهاي . انجام شد) 8(دالپورتا و همكاران

2همبسته با صفات مورد نظر طبق جدول

.انتخاب و بكار گرفته شدند

)1387سال (هاي يكطرفه تالقي والدين )1388سال ( تالقي مركب

)1(قائم /شصتك// قائم /فجر قائم/ شصتك فجر

)2( قائم /دمسياه// قائم /نعمت قائم/ دمسياه قائم

)3( قائم /شصتك// قائم /نعمت قائم/ فجر شصتك

)4( قائم /دمسياه// قائم /شصتك قائم/ نعمت دمسياه

)5(قائم /نعمت// قائم /فجر نعمت

)6(قائم /دمسياه// قائم /فجر

هاي مركب بين آنهاصل از تالقيو جمعيت حا) P(P-1) /2(تالقي داي آلل يكطرفه - 1جدول

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



.اندلكولي همبسته با صفات مورد مطالعه كيفي برنج كه در اين تحقيق استفاده شدهنشانگرهاي مو - 2جدول

و انجام الكتروفورز PCRشرايط

براي ارزيابي ژنتيكي عطر و طعم از نشانگر

) 3(و همكاران برادبري 1)ASA(اختصاصي

نشانگر اختصاصي بصورت . استفاده شد

3بوده و از تركيب دو به دوي آنها 2چندگانه

جفت باز 257و 355، 580هاي باند به اندازه

براي عطر و طعم PCRشرايط .شودمي توليد

ميكروليتري 25مخلوط واكنش : عبارتند از

PCR ،lµ 10× ميكروليتر از بافر 5/2حاوي

از µl1 ، )ميلي موالر dNTPs )10از 5/0

MgCl2 )50 ميلي موالر( ،lµ 5/0 از هر پرايمر

)lµ 10( ،5/0 پليمراز وواحد آنزيم تك

. نه بوده استنمو DNAنانوگرم از 50-100

دقيقه و 2درجه براي 94شرايط دمايي شامل

گراد به درجه سانتي 94چرخه به صورت 30

5گراد به مدت درجه سانتي 58ثانيه، 5مدت

ثانيه، و 5 گراد به مدتدرجه سانتي 72ثانيه و

گرادي به درجه سانتي 72سيكل 1در پايان

براي PCRشرايط . دقيقه بوده است 5مدت

هاي مورد مطالعه نيز براساس ر ژنساي

براي PCRاستاندارد متداول شرايط

PCRهاي فرآورده. بوده است SSRنشانگرهاي

درصد 2- 5/2بوسيله الكتروفورز ژل آگارز

جداسازي و با اتيديوم برومايد رنگ آميزي و

.سپس به مطالعه باندها پرداخته شد

نتايج و بحث

مارزيابي مولكولي ژن عطر و طع

نتايج آزمايش نشان داده است كه دو

به عنوان كنترل داخلي EAPو ESPنشانگر

جفت باز را 580عمل نموده و باندي به وزن

و INSPتركيب نشانگرهاي . نمايند توليد مي

EAP جفت باز را در 355باندي به وزن

IFAPمعطر و تركيب نشانگرهاي ژنوتيپ غير

از را در جفت ب 257باندي به وزن ESPو

لذا ارقام ). 4(هاي معطر توليد نمودند ژنوتيپ

هاي معطر و والديني فجر و دمسياه داراي آلل

ارقام نعمت و شصتك و قائم فاقد باند معطر

).3و جدول 1شكل (بودند

نوع نشانگر نام نشانگر توالي رفت توالي برگشت نبع م صفت /محل كروموزومي RM411 SSR 3وزن دانه، - طول دانه acaccaactcttgcctgcat tgaagcaaaaacatggctagg Fan et al.(2006)

RM190 SSR - 6 AG,GC,GT gctacaaatagccacccacacc caacacaagcagagaagtgaagc Jairin etal.(2009)

RM204 SSR - 6 AC/GC gtgactgacttggtcatagg gctagccatgctctcgtacc Yi et al.(2009)

ESP SNP FGR ttgtttggagcttgctgatg - Bradbury et al.(2005)

IFAP SNP FGR cataggagcagctgaaatatatacc - Bradbury et al.(2005) EAP SNP FGR agtgctttacaaagtcccgc - Bradbury et al.(2005) INSP SNP FGR ctggtaaaaagattatggcttca - Bradbury et al.(2005) GT11 STS 6/GT cgagcgagggtttactgttc ggaggaaacagcagcaactc Jairin et al.(2009)

GS09 Indel GS3 gcaaccaagtccacgctaat tagccgaagatcagcctcct Fan et al.(2006)

Gn1a-M1 STS تعداد دانه در خوشه ctcttgcttcattatcaatc aaactacacaagaatctgct Yan et al.(2009)

Gn1a-M2 STS تعداد دانه در خوشه tgaggatgccgtggaagacg ttcgtgttcgcgcaggacgt Yan et al.(2009)

RM44 SSR 8 -ري آمدن acgggcaatccgaacaacc tcgggaaaacctaccctacc Jain et al. (2006)

RM137 SSR 8 -ري آمدن gacatcgccaccagcccaccac cgggtggtccccgaggatcttg Jain et al. (2006)

RM331 SSR 8 -ري آمدن gaaccagaggacaaaaatgc catcatacatttgcagccag Jain et al. (2006)

1- Allele-specific amplification 2- Multiplex

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



/فجر: تعيين ژنوتيپ عطر و طعم به كمك نشانگر برادبري و همكاران در جمعيت حاصل از تالقي مركب - 1 شكل

قائم / دمسياه// قائم / شصتك). 3(قائم /شصتك// قائم /نعمت). 2(قائم /دمسياه// قائم/ نعمت). 1(قائم / شصتك// قائم

:P3قائم، :P2فجر، :P1: ، و ارقام والديني شامل)6( قائم / دمسياه// قائم / فجر). 5( قائم / نعمت// قائم / فجر). 4(

.متنع: P5دمسياه و : P4 ،شصتك

قائم از / دمسياه// قائم/ در تالقي نعمت

بوته داراي ژن هموزيگوس 2بوته، 10تعداد

بوته نيز براي ژن معطر هتروزيگوس 3معطر و

همچنين . ها فاقد ژن معطر بودندو مابقي بوته

// قائم/ آزمون اين نشانگر در تالقي مركب فجر

3بوته 11قائم نشان داد كه از تعداد / شصتك

بوته فاقد آلل معطر 8وزيگوس و بوته هتر

)fgr (قائم/ در تالقي شصتك. باشندمي //

بوته 1بوته، 7قائم نيز از مجموع / دمسياه

و مابقي fgrداراي ژن هموزايگوس

// قائم/ در تالقي فجر. هتروزيگوس بودند

4بوته داراي ژن خالص معطر و 1قائم، / نعمت

قائم / بوته هتروزيگوس بودند و در تالقي فجر

بوته 3بوته هتروزيگوس و 2قائم، / دمسياه //

// قائم/ فاقد آلل معطر، و در تالقي نعمت

قائم بدليل اينكه هيچيك از والدين / شصتك

تالقي، معطر نبودند در آزمايش نيز هيچ گونه

).1شكل (آلل معطري مشاهده نگرديد

AC,GC,GT ارزيابي مولكولي براي

تفاده در ارزيابي از سه نشانگر مورد اس

آميلوز، قوام ژل و دماي ژالتينه شدن

)GT11, RM190, RM 204( نشانگر ،GT11

صفت

عطر و طعم دماي ژالتينه شدن قوام ژل ميزان آميلوز نام رقم

معطر متوسط متوسط متوسط فجر

غير معطر پايين سخت متوسط قائم

غير معطر متوسط سخت متوسط شصتك

معطر متوسط نرم متوسط دمسياه

غير معطر پايين متوسط باال نعمت

خصوصيات كيفي ارقام والديني - 3جدول

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



گونه چندشكلي در بين والدين نشان نداد، هيچ

حالي كه لذا از ادامه بررسي حذف گرديد، در

در بين RM204و RM190نشانگرهاي

نشانگر . والدين چندشكلي مناسبي نشان دادند

RM190 ميزان آميلوز، (ويژگي پخت 3كه با

همبستگي دارد) دماي ژالتينه شدن و قوام ژل

، ارقام كيفي فجر و دمسياه را از )28و 12(

ساير ارقام غير كيفي كامال متمايز نمود

همچنين آزمون اين ). 3و جدول 2شكل(

// قائم /فجر نشانگر در نسل در حال تفكيك

3ه، بوت 11قائم نشان داد كه از تعداد /شصتك

هاي بوته هتروزيگوس بوده و مابقي فاقد آلل

/ در تالقي نعمت. مطلوب ارقام كيفي بودند

3بوته هتروزيگوس و 7، قائم / دمسياه// قائم

در تالقي. بوته فاقد هر گونه آلل مطلوبي بودند

قائم هيچ آلل مطلوبي / شصتك// قائم /نعمت

/مشاهده نشد، در حاليكه در تالقي شصتك

بوته 5بوته، 7قائم از مجموع / دمسياه/ /قائم

. هتروزيگوس و دو بوته فاقد آلل مطلوب بودند

5قائم از مجموع / نعمت// قائم /در تالقي فجر

بوته بدون آلل 1بوته هتروزيگوس و 4بوته،

همچنين در تالقي . مطلوب شناسايي شدند

قائم دو بوته هتروزيگوس و /دمسياه// قائم /فجر

). 2 شكل(ون آلل مورد نظر بودند بوته بد 3

مربوط به نسبت آميلوز RM204نشانگر

اين ). 33(باشد مي (AC/GC)به قوام ژل

نشانگر نيز با توجه به چندشكلي بين والدين،

شصتك و دمسياه را از ساير والدين متمايز

نمود، و به علت مشابه بودن نتايج با نشانگر

RM190 ي دمسياه، در متمايز نمودن والد كيف

.از ادامه بررسي حذف گرديد

// قائم /فجر: هاي مركب در بين والدين و تفرق حاصل از اين نشانگر در تالقي RM190چند شكلي - 2شكل

). 4(قائم / دمسياه// قائم /شصتك). 3(قائم /شصتك// قائم /نعمت). 2(قائم /دمسياه// قائم/ نعمت). 1(قائم /شصتك

: P4 ،شصتك :P3قائم، :P2فجر، :P1: و ارقام والديني شامل) 6( قائم /دمسياه// قائم /فجر). 5( قائم /متنع// قائم /فجر

.نعمت: P5دمسياه و

ارزيابي مولكولي طول دانه

به منظور تعيين ژنوتيپ هاي هموزيگوس

دانه بلند و كوتاه و نيز افراد هتروزيگوس در

اين نشانگر در 2جمعيت تالقي مركب از

نتايج آزمايش نشان . بررسي استفاده شده است

علي رغم فاصله كم RM411دادند كه نشانگر

)GS3( آن با ژن مورد نظر) سانتي مورگان 5(

قادر به تفكيك كامل نسبت طول به عرض ) 9(

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



باشد، در حاليكه دانه در اين تحقيق نمي

از اين قابليت برخوردار بوده و GS09نشانگر

شصتك را كه رقمي با شكل بخوبي توانست

باشد، از ساير ارقام والديني دانه گرد و پهن مي

آزمون اين نشانگر در ). 3 شكل(متمايز نمايد

جمعيت تالقي مركب نشان داده است كه از

بوته داراي باند 3بوته مطالعه شده، 43ميان

بوته 14هموزيگوس خالص شصتك،

بوته 5هتروزيگوس با يك باند شصتك و

تروزيگوس با يكي از باندهاي دمسياه ه

ها داراي باندي مشابه با باشد، مابقي بوتهمي

نشانگرهاي .فجر، نعمت و قائم بودند

همبسته با صفات تعداد دانه در خوشه

)Gn1a-M1, Gn1a-M2 ( و طول دانه

),RM137, RM331 RM44( پختبعد از

قادر به تفكيك اين صفات در بين ) 2جدول (

.ن نبودندوالدي

). 1(قائم /شصتك// قائم /فجر: ، چندشكلي حاصل در والدين و جمعيت حاصل از تالقي مركب GS09پرايمر - 3شكل

/نعمت// قائم /فجر). 4(قائم / دمسياه// قائم / شصتك). 3(قائم / شصتك// قائم / نعمت). 2(قائم /دمسياه// قائم/ نعمت

.نعمت: P5دمسياه و : P4 ،شصتك: P3قائم، :P2فجر، :P1: ، و ارقام والديني شامل)6( قائم /دمسياه// قائم /فجر). 5( قائم

و ) عملكرد(هاي توليد بهبود شاخص

ترين كيفيت در ارقام برنج جزء اصلي

اگرچه جين و . باشدهاي اصالحي ميبرنامه

آميز و اصالح موفقيت 2010همكاران در سال

طر و طعم در برنج همزمان كيفيت پخت و ع

را گزارش نمودند وليكن در اين مطالعه عالوه

بر صفات ياد شده طول دانه بعد از پخت، شكل

دانه و تعداد دانه در خوشه نيز مورد بررسي

نشانگرهاي مولكولي مرتبط با . قرار گرفته اند

طول دانه بعد از پخت و تعداد دانه در خوشه

والدين قادر به تفكيك اين صفات در بين

همانگونه كه . نبودند و از ادامه بررسي بازماندند

) 34و 33، 20، 15، 12(ساير محققين

گزارش نمودنده اند، نتايج حاصل از

هاي فنوتيپي و مولكولي در اين تحقيق ارزيابي

هاي مركب، روي والدين و جمعيت تالقي

مبتني بر استفاده از نشانگرهاي مولكولي نشان

هاي كالسيك و يب روشداد كه از ترك

عنوان روشي دقيق، موثر و توان بهمولكولي مي

هايي با تجميع سريع به منظور اصالح الين

نتايج بدست آمده . هاي مهم استفاده نمودژن

هاي مركب، هد كه از مجموع تالقينشان مي

و ) قائم /شصتك// قائم/ دمسياه( 4تالقي

2و تالقي ) قائم/ نعمت// قائم/ فجر( 5تالقي

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



، به ترتيب داراي )قائم/ دمسياه// قائم/ نعمت(

هاي مورد نظر هايي با ژنبيشترين تعداد بوته

عالوه بر اين نتايج بدست آمده مؤيد . باشندمي

آن است كه استفاده از ارقام كيفي دمسياه و

يي اي در كارانقش عمده) 3جدول (فجر

در بررسي مشابه زو و . اندها داشتهتالقي

Minghui 63نيز از رقم كيفي ) 34(همكاران

كه داراي آميلوز متوسط، قوام ژل نرم و دماي

هاي ژالتينه شدن باال بوده براي بهبود ويژگي

.انداستفاده كرده Zhenshan 97كيفي رقم

ت حاصل از تالقي مركب با استفاده از نشانگرهاي مولكولينتايج حاصل از تعيين ژنوتيپ در جمعي - 3جدول

وضعيت عطر وضعيت آميلوز وضعيت طول دانه

تهبود داتع

عهزر مدري خابانتي ها

تهبول كادعدت

عهطال مردموي ها

جمعيت تالقي هاي مركب

يالقه تارشم

تهبو

رد گنهداي ها

(%)

)بلومغت گوزيموه

(

تهبو

تگوزيروهتي ها

(%)

تهبو

هدهشي كنهداي ا

(%)

)بغالت گوزيموه

(

تعيضو

AC

.GC

,GT

بغالي وتيگوزهم

)يخابانتر غي

(

(%)

تعيضو

AC

.GC

,GT

تهبو

تگوزيروهتي ها

(%)

ر ط عتعيضو

%)تگوزيروهت

(

ر ط عتعيضو

)طرمعر غي

( (%)

ر ط عتعيضو

)طرمع

( (%)

1 قائم /تكشص// قائم /فجر 41 11 - 37/72 27/27 27/27 73/72 27/27 55/54 19/18

2 قائم /دمسياه// قائم /نعمت 37 10 20 50 30 70 30 50 50 -

3 قائم /شصتك// قائم /نعمت 50 5 - 100 - - 100 40 40 20

4 قائم /دمسياه// قائم /شصتك 22 7 29/14 - 71/85 42/71 58/28 43/71 57/28 -

5 قائم /نعمت// قائم /فجر 10 5 20 - 80 80 20 100 - -

6 قائم /دمسياه// قائم /فجر 30 5 - 60 40 60 40 20 80 -

بدليل اهميت موضوع عطر و طعم در برنج

و بمنظور افزايش سرعت و كارايي انتخاب در

هاي مولكولي، ابتدا ارزيابي بر مبناي بررسي

انجام گرفت و سپس ) عطر و طعم( fgrژن

ها افراد هموزيگوس و هتروزيگوس ساير ژن

كه هدف از اين از آنجايي. يدندمشخص گرد

هاي عطر و مطالعه تجميع ژن پروژه تحقيقي،

طعم، كيفيت پخت و خوراك و اندازه دانه

از تالقي 89-2-8باشد، لذا بوته مي

89-5- 2قائم و بوته / دمسياه// قائم/ نعمت

قائم، اگرچه / نعمت// قائم/ حاصل از تالقي فجر

كن بدليل عدم اند وليبوده fgrخالص داراي ژن

هاي كنترل وجود يا فاقد خالص بودن ساير ژن

كننده كيفيت پخت و خوراك از جمله آميلوز،

قوام ژل و دماي ژالتينه شدن از برنامه

اصالحي حذف شدند و بررسي مجدد آنها

جدول (باشد اي ميهاي پيشرفتهنيازمند نسل

با ( 89-4-1و 89- 2-10هاي شماره بوته). 4

تن هتروزيگوس بودن در برخي از در نظر گرف

حاكي از تجميع موفقيت آميز ) هاي ژنيمكان

هاي مربوط به كيفيت ژن عطر و طعم و ژن

همانگونه . پخت و شكل دانه در رقم قائم است

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



هايي كه از نظر آمده اكثر بوته 4كه در جدول

ژن عطر هتروزيگوس بودند از نظر شكل دانه

عالوه بر .تندنيز داراي فرم دانه كشيده هس

هاي هموزايگوس مورد هايي با ژنانتخاب بوته

هاي هايي كه داراي ژننظر سعي گرديد بوته

مورد نظر اما هتروزايگوس بودند نيز انتخاب،

هاي پيشرفته وضعيت تفكيك آنها تا در نسل

، )4جدول ( مورد بررسي بيشتر قرار گيرد

و 89-2-6هاي توان از بوتهبعنوان مثال مي

قائم و / دمسياه// قائم/ از تالقي نعمت 6-89- 2

براساس . قائم نام برد/ دمسياه// قائم/ فجر

با استفاده ) 23(گزارش ريبوت و هوسينگتون

از نشانگرهاي مولكولي در برنامه اصالحي

هاي كالسيك را زمان اصالح روش توانمي

با ) 15(كوتاه نمود، بطوريكه جين و همكاران

برگشتي و سه نسل خودگشني دو نسل تالقي

موفق به انتخاب افرادي با هموزيگوسيتي در

.شدند AC, GC, fgrسه لوكوس

ها براساس عالمت ستارهدهي بوتهنمره .هاي مولكوليهاي حاصل از نشانگربوته هاي انتخابي بر مبناي داده -4جدول

هايي كه داراي ژن عطر هموزيگوس بوده و هي اول به عنوان بوتبوته 4. روي هر ژنوتيپ مشخص شده است

. باشندها متمايز مياز ساير بوته

يعني آن دسته ژنوتيپ هايي كه از + عالمت . اندمشخص شده به عنوان بوته هاي هرمي در نظر گرفته شده †مت هايي كه با عالبوته

.باشنديعني فاقد آلل مطلوب صفت مورد نظر مي -هتروزيگوس و ±باشند، نظر صفت مورد نظر هموزيگوس مي

هاي انتخابيكد بوته

Fgr

AC,GC,GT اندازه دانه

8-2 -89 + - ±

†10-2-89 + ± ±

†1-4-89 + ± ±

2-5 -89 + - +

4-1 -89 *** ± ± ±

7-1 -89 *** ± ± ±

11-1 -89 *** ± - +

1-2 -89 *** ± ± +

6-2 -89 **** ± ± +

9-2 -89 *** ± ± ±

2-4 -89 *** ± ± +

3-4 -89 *** ± ± +

4-4 -89 *** ± ± +

5-4 -89 *** ± ± +

6-4 -89 ** ± - +

7-4 -89 ** ± - ±

1-5 -89 *** ± ± +

3-5 -89 *** ± ± +

4-5 -89 *** ± ± +

5-5 -89 *** ± ± +

2-6 -89 **** ± ± ±

4-6 -89 *** ± - ±

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1


50............ ...............................................................................................................كننده صفات كمي و كيفي در برنج هاي مهم كنترلبررسي تجميع ژن

نيز از چهار نسل ) 33(يي و همكاران

يك نسل خودگشني براي تالقي برگشتي و

Wxهاي ژن عطر و طعم و تركيب و انتقال آلل

اين . استفاده كردند Manawthukhaدر رقم

گزارش، اولين گزارش بررسي توأمان

هاي مهم مورفولوژيكي و مولكولي تجميع ژن

هاي برنج در رقم قائم با استفاده از تالقي

خوشبختانه نتايج بدست آمده . باشدمركب مي

دهد كه در اولين نسل مطالعه شده مي نشان

، )MAS(استفاده از نشانگرهاي مولكولي

هاي هموزيگوس از نظر عطر و طعم و بوته

شكل دانه و هتروزيگوس از نظر كيفيت پخت

آميلوز متوسط، قوام ژل و دماي ژالتينه شدن (

مورد شناسايي قرار گرفتند، لذا با ) متوسط

توان انتظار توجه به نتايج بدست آمده مي

هاي پيشرفته با تهيه داشت كه در نسل

هاي خالص اميد بخش با تركيب و يا الين

ها، به ارقام اصالحي با صفات هرمي ساختن ژن

.كمي و كيفي مناسب دست يافت

تشكر و قدرداني

از مجموعه مديريت پژوهشكده برنج و

مركبات كه اعتبار الزم را براي انجام اين پروژه

.آيداند، قدرداني بعمل ميمودهفراهم ن

منابع

1. Ashikari, M. and M. Matsuoka. 2006. Identification isolation and pyramiding of quantitative trait loci for rice breeding. Trends. Plant. Sci., 7: 344-350.

2. Ashikari, M., A. Sasaki, M. Ueguchi-Tanka, H. Itoh, A. Nishimura, S. Detta, K. Ishiyama, T. Saito, M. Kobayashi, G.S. Khush, H. Kitano and M. Matsuoka. 2002. Mutation in a gibberellin biosynthetic gene, GA20 oxidase, contributed to the rice “Green Revolution”. Breed. Sci., 52: 143-150.

3. Bradbury, L.M.T., T.L. Fitzgerald, R.J. Henry, Q.S. Jin and D.L.E. Waters. 2005a. The gene for fragrance in rice. Plant. Biotech. J., 3: 363-370.

4. Bradbury, L.M.T., R.J. Henry, Q.S. Jin, R.F. Reinke and D.L.E. Waters. 2005b. A perfect marker for fragrance genotyping in rice. Molecul. Breed. 16: 279-283.

5. Cagampang, G.B., C.M. Perez and B.O. Juliano. 1973 . A gel consistency test for eating quality of rice. J. Sci. Food. Agric., 24: 1589-1594.

6. Chen, S., XH. Lin, C.G. Xu and Q. Zhang. 2000. Improvement of bacterial blight resistance of ‘Minghui 63’, an elite restorer line of hybrid rice, by marker-assisted selection. Crop. Sci., 40: 239-244.

7. Chen, S., Y. Yang, W. Shi, Q. Ji, F. He, Z. Zhang, Z. Cheng, X. Liu and M. Xu. 2008c. Badh2, encoding betaine aldehyde dehydrogenase, inhibits the biosynthesis of 2-acetyl-1-pyrroline, a major component in rice fragrance. The Plant Cell. 20: 1850-1861.

8. Dellaporta, S.L., J. Wood and J. Tickes. 1983. A plant molecular DNA minipreparation version II. 1: 19-21.

9. Fan, C.C., Y.Z. Xing, H.L. Mao, T.T. Lu and B. Han. 2006. GS3, a major QTL for grain length and weight and minor QTL for grain width and thickness in rice, encodes a putative transmembrane protein. Theor. Appl. Genet. 112: 1164-1171.

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



10. Gao, Z.Y., D.L. Zeng, X. Cui, Y.H. Zhou, M. Yan, D. Huang, J.Y. Li and Q. Qian. 2003. Map-based cloning of the ALK gene, which controls the GT of rice. Sci. China. C- Life. Sci., 46: 661-668.

11. Grosch, W. and P. Schieberle. 1997. Flavor of cereal products a review. Cereal. Chem., 74: 91-97.

12. Jairin, J., S. Teangdeerith, P. Leelagud, J. Khothcharerk and T. Tooiinda. 2009. Development of rice introgression lines with brown planthopper resistance and KDML105 grain quality characteristics through marker assisted selection. Field.

Crop. Rese. 110: 263-271.

13. Jangsutthivorawat, S. and H. Volkaert. 2009. Nucleotide polymorphism of starch synthesis genes in Thai rice. Nat. Sci., 43: 154-163.

14. Jiang, G.H., G.C. Xu, M.J. Tu, X.H. Li, Q.Y. He and Q.F. Zhang. 2004. Pyramiding of insect- and disease-resistance genes into an elite indica, cytoplasm male sterile restorer line of rice, Minghui 63.Plant Breed. 123: 112-116.

15. Jin, L., Y. Lu, Y. Shao, G. Zhang, P. Xiao, S. Shen, H. Corke and J. Bao. 2010. Molecular marker assisted selection for improvement of the eating, cooking and sensory quality of rice (Oryza sativa L.). Jorn. Cereal. Sci., 51: 159-164.

16. Joseph, M., S. Gopalakrishnan, R.K. Sharma, V.P. Singh, A.K. Singh, N.K. Singh and T. Mohapatra. 2004. Combining bacterial blight resistance and Basmati quality characteristics by phenotypic and molecular marker-assisted selection in rice. Mol. Breed. 00: 1-11.

17. Juliano, B.O. 1985. Criteria and test for rice grain quality in rice chemistry and technology. Saint Paul, America Association of Cereal Chemists. pp: 443-513.

18. Juliano, B.O. and B. Duff. 1991. Rice grain quality as an emerging priority in national rice breeding programs. In: Rice grain marketing and quality issues. Los Baons, Laguna, IRRI. pp: 55-64.

19. Little, R., G. Hilder and E. Dawson. 1958. Differential effect of dilute alkali on 25 varieties of milled white rice. Cereal. Chem., 35: 111-126.

20. Liu, Q., Q. Li, X. Cai, H. Wang, S. Tang, H. Yu, Z. Wang and M. Gu. 2006. Molecular marker-assisted selection for improved cooking and eating quality of two elite parents of hybrid rice. Crop. Sci., 46: 2354-2360.

21. Lorieux, M., M. Petrov, N. Huang, E. Guiderdoni and A. Ghesquiere. 1996. Aroma in rice: genetic analysis of a quantitative trait. Theor. Appl. Gene., 93:1145-1151.

22. Nematzadeh, Gh.A., M.T. Karbalaie, F. Farrokhzad and B. Ghareyazie. 2000. Aromatic Rices. Edited by Singh, R.K., U.S. Singh, and G.S. Khush, Oxford and IBH Publishing Co. Pvt. Ltd. New Dehli, Calcatta. pp: 191-200.

23. Ribaut, J.M. and D. Hoisington. 1998. Marker assisted selection: new tools and strategies. CIMMYT. 3: 236-239.

24. Sharma, P.N., A. Torii, S. Takumi, N. Mori and C. Nakamura. 2004. Marker-assisted pyramiding of brown planthopper (Nilaparvata lugens Sta˚ l) resistance genes Bph1 and bph2 on rice chromosome 12. Hereditas. 140: 61-69.

25. Sood, B.C. and E.A. Siddiq. 1978. A rapid technique for scent determinations in rice. Indian J. Genet. Plant Breed. 38: 268-271.

26. Spielmeyer, W., M.H. Ellis and P.M. Chandler. 2002. Semidwarf (sd-1), “green revolution” rice, contains a defective gibberellin 20-oxidase gene. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99: 9043-9048.

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1


52............ ...............................................................................................................كننده صفات كمي و كيفي در برنج هاي مهم كنترلبررسي تجميع ژن

27. Sun, L., C. Wang, C. Su, Y. Liu, H. Zhai and J. Wan. 2006. Mapping and marker-assisted selection of a brown planthopper resistance gene bph2 in rice (Oryza sativa L.). Acta. Gentica. Sin., 33: 717-723.

28. Tian, Z., Q. Qian, Q. Liu, M. Yan, X. Liu and C. Yan. 2009. Allelic diversities in rice starch biosynthesis lead to a diverse array of rice eating and cooking qualities. PNAS. 106: 21760-21765.

29. Umemoto, T. and N. Aoki. 2005. Single-nucleotide polymorphisms in rice starch synthase IIa that alter starch gelatinization and starch association of the enzyme. Func. Plan. Bio., 32: 763-768.

30. Umemoto, T., N. Aoki, H.X. Lin, Y. Nakamura, N. Inouchi, Y. Sato, M. Yano, H. Hirabayashi and S. Maruyama. 2004. Natural variation in rice starch synthase IIa affects enzyme and starch properties. Func. Plan. Bio., 31: 671-684.

31. Umemoto, T., M. Yano, H. Satoh, A. Shomura and Y. Nakamura. 2002. Mapping of a gene responsible for the difference in amylopectin structure between japonica-type and indica-type rice varieties. Theor. Appl. Gene., 104: 1-8.

32. Waters, D.L.E., R.J. Henry, R.F. Reinke and M.A. Fitzgerald. 2006. Gelatinization temperature of rice explained by polymorphisms in starch synthase. Plant. Biotechnol. J., 4: 115-122.

33. Yi, M., K. Than New, A. Vanavichit, W. Chai-arree and T. Toojinda. 2009. Marker assisted backcross breeding to improve cooking quality traits in Myanmar rice cultivar Manawthukha. Fiel. Crop. Rese., 113: 178-186.

34. Zhou, P.H., Y.F. Tan, Y.Q. He, C.G. Xu and Q. Zhang. 2003. Simultaneous improvement for four quality traits of Zhenshan 97, an elite parent of hybrid rice, by molecular marker-assisted selection. Theor. Appl. Genet., 106: 326-331.

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1



Study of Combining Rice Quantitative and Quality Important Genes Via Marker Assisted Selection (MAS)

K. Katalani1, Gh.A. Nematzade2, Gh. Kiani3 and S.H.R. Hashemi4

Abstract: Different characters influence the marketing of rice in which aroma, amylose content, gelatinization temperature, gel consistency and grain shape are the most important ones. Two local quality (Shastak and Domsia) and two improved rice varieties (Nemat and Fajrr) were used to pyramid the qualitative genes into new released Ghaem variety through classical methods and marker aided selection. Ghaem variety was used as a recipient parent and crossed with others mentioned varieties. Then, composite crosses were made between F1 and after growing single plan, phenotypically desirable individual plant were selected. Followed by molecular analysis were used for study on segregation and combination of target genes using linked markers. The results indicated that Ghaem/ Domsia// Ghaem/ Shastak and Ghaem/ Nemat// Ghaem/ Fajr are the suitable crosses due to having most of the qualitative controlled genes, particularly aroma and grain shape. Mean while it is recommended that the final figures come out after doing advance generations and study the promising lines. Keywords: Rice, Ghaem variety, MAS, Quality index

1, 2 and 3- Former M.Sc. Students, Professor and Assistant Professor of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University

4- M.Sc. of Genetic and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan

Dow

nloa

ded

from

jcb.

sanr

u.ac

.ir a

t 3:5

4 +

0330

on

Wed

nesd

ay M

arch

3rd

202

1


Documents

S7 N B # aE !jcb.sanru.ac.ir/article-1-34-fa.pdf · % 50+ >&? =9:; 1 ( m !c8 l fk,- = oo