شناسایی نشانگرهای ISSR مرتبط با صفات کمی اکوتیپ‌های زعفران زارعی (Crocus Sativus L)

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی جنوب استان کرمان، سازمان تحقیقات، آموزش وترویج کشاورزی، جیرفت، ایران.

2 استاد گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 دانشیار دانشکده کشاورزی، گروه به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشگاه تبریز

4 دانشیار گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

10.22048/jsat.2020.189000.1354

چکیده

به منظور بررسی ارتباط صفات کمی و نشانگرهای ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) آزمایشی تحت دو شرایط مزرعه و آزمایشگاه در دانشگاه زنجان انجام شد. در این آزمایش از 20 آغازگر ISSR استفاده شد و صفات زراعی (شامل تعداد گل، وزن تر کلاله، وزن تر گل، وزن خشک کلاله، وزن خشک گل، طول کلاله، عملکرد زعفران، تعداد بنه­دختری، وزن­تر بنه، وزن­خشک­ بنه، تعداد برگ، طول برگ، عرض برگ، سطح برگ، وزن خشک برگ، زیست­توده، شاخص برداشت)، صفات فیزیولوژیک (سرعت تعرق، هدایت روزنه­ای، فتوسنتز) و متابولیت­های ثانویه (پیکروکروسین، سافرانال و کروسین) در طول فصل رشد اندازه­گیری شدند. از آغازگرهای مورد استفاده 3 آغازگر دارای تکثیر نبودند و 17 آغازگر دارای تکثیر، چندشکلی نشان دادند. این آغازگرها در مجموع 133 باند را ایجاد نمودند که میانگین تعداد باند‏ها در کل جایگاه­ها 82/7 بود. بیشترین تعداد آلل مربوط به آغازگر I-8 (15 آلل) بود. اما بیشترین مقدار هتروزیگوسیتی و محتوای اطلاعات چندشکلی درجایگاه I-7 مشاهده شد که مقدار آن 93/0 بود. نتایج تجزیه رگرسیون گام به گام نشان داد آغازگرهای مورد مطالعه (9 آغازگر) با اکثر صفات به­جز وزن تر گل، سافرانال، کروسین، تعداد بنه دختری و سرعت تعرق ارتباط معنی­داری داشتند و بیش­ترین ضریب تبیین مربوط به صفات عملکرد (%79)، وزن خشک برگ (%76)، تعداد گل (%73) و سطح برگ (%70)  بود. آغازگر I-6 با 9 صفت کمی در ارتباط بود که بیشترین ارتباط را در میان آغازگرهای مورد مطالعه با صفات کمی داشت. این آغازگر با صفات وزن تر کلاله، وزن خشک کلاله، وزن تر و خشک بنه، تعداد برگ، سطح برگ، وزن خشک برگ، هدایت روزنه­ای و فتوسنتز ارتباط دارد. آغازگر I-6، 11 مکان ژنی را در جمعیت مورد مطالعه شناسایی کرد با توجه به تعداد مکان­های ژنی شناسایی شده می­تواند یکی از آغازگرهای مهم در ارتباط با صفات کمی تلقی گردد. آغازگرهای U808 و U834 به­ترتیب با 5 و 4 صفت در ارتباط بودند که بعد از آغازگر I-6 بیشترین ارتباط با صفات کمی را داشتند. این دو آغازگر بطور مشترک با صفات تعدادگل، شاخص برداشت و عملکرد کلاله در ارتباط بودند. با توجه به ارتباط مشاهده شده احتمال دارد بتوان از این جایگاه­های نشانگری برای گزینش اکوتیپ­ها براساس صفات اشاره شده در جمعیت­های زعفران زراعی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Identification of ISSR markers related to quantitative traits of Crocus Sativus L. ecotypes

نویسندگان [English]

  • Seid Mohammad Alavi-Siney 1
  • Jalal Saba 2
  • Seyyed Siamak Alavikia 3
  • Mohammad Reza Azimi 4
1 Assistant professor, Crop and Horticultural Science Research Department, Southern Kerman Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Jiroft, Iran
2 Professor of Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran
3 Assosciate Professor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, faculty of Agriculture, University of Tabriz, Iran.
4 Associate Professor of Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

In order to investigate the relationship between quantitative traits and ISSR markers, an experiments were carried out under farm and laboratory conditions at Zanjan University. In this experiment, 20 primers of ISSR marker were used and the agronomic traits (including flower number, fresh weight of Stigma, fresh weight of flower, dry weight of Stigma, dry weight of flower, stigma length, saffron yield, corm number, feresh and dry weight of corm, number of leaf, leaf length, leaf width, leaf area, leaf dry weight, biomass, harvest index), physiological traits (transpiration rate, stomatal conductance, photosynthesis) and secondary metabolites (picocrocin, Safranal and Crocin) were measured during the growing season. Three primers of total did not amplified. 17 ISSR primers amplified 133 loci among 20 saffron ecotypes, with an average of 7.82 loci per primer. The highest number of alleles were for the I-8 primer (15 alleles).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Saffron Yield
  • Stepwise regression
  • Heterozygosity
  • polymorphism information content
Abbasi, KH., Zafari, D., and Abbasi, S. 2015. Identification of informative markers associated with virulence trait of Cytospora chrysosperma (Pers.) Fr. isolates on walnut seedlings using RAPD and ISSR markers. Modern Genetic Journal 10 (2):167-174.
Abdollahi Mandoulakani, B., and Azizi, H. 2014. Identification of ISSR markers associated with morphological traits in cultivated alfalfa (Medicago sativa L.) populations . Journal of Molecular and Celular Research 7 (2): 260-268.
Ahmadi, M., Fazeli,  A., and Arminian, A. 2017. Identification of informative ISSR marker linked to resistance to powdery mildew in barley (Hordeum vulgare) at adult growth stage. Journal of Crop Breeding 9 (22): 31-40.
Alavi-Kia, S.S., Mohammadi, S.A., Aharizad, S., and Moghaddam, M. 2008. Analysis of genetic diversity and phylogenetic relationships in Crocus genus of Iran using inter-retrotransposon amplified polymorphism. Biotechnology and Biotechnological Equipment 22 (3): 795-800.
Bagheri, A., and Vessal, S., 2003. Saffron improvement in Iran, breakthroughs and barriers. In, Proc 3rd National Symposium on. Saffron, Mashhad. pp. 1-10.
Beiki, A. H., Abbaspour, N., and Mozaffari, J. 2013. Genetic diversity of cultivated and wild Crocus genus in Iran with ISSR markers. Journal of Molecular and Celular Research 26 (2): 164-173.
Condon, F., Gustus, C., Donald, C.R., and Smith, K.P. 2008. Effect of advanced cycle breeding on genetic diversity in barley breeding germplasm. Crop Science 48: 1027-1036.
Farshadfar, M., Fareghi, S.H., Farshadfar, E.A., and Jafari, A.A. 2008. Evaluation of the genetic diversity of alfalfa using morphological and chemical indices. Journal of Rangeland and Forest Research and Genetic Modification of Plants 16: 1-13.
Gebhardt, C., Ballvora, A., Walkemeier, B., Oberhagemann, P., and Schuler, K. 2004. Assessing genetic potential in germplasm collections of crop plants by marker-trait association: a case study for potatoes with quantitative variation of resistance to late blight and maturity type. Molecular Breeding 13: 93-102.
Ghislain, M., Zhang, D., Fazardo, D., Huamann, Z., and Hismans, R.H. (1999). Marker-assisted sampling of the cultivated Andean Potato Solanum phureja collection using RAPD markers. Genetic Resources and Crop Evolution 46: 547-555.
Gresta, F., Avola, G., Lombardo, G. M., Siracusa, L., and Ruberto, G. 2009. Analysis of flowering, stigmas yield and qualitative traits of saffron (Crocus sativus L.) as affected by environmental conditions. Scientia Horticulturae 119 (3): 320-324.
Grilli-Caiola, M., and Canini, A. 2004. Ultrastructure of chromoplasts and other plastids in Crocus sativus L. (Iridiaceae). Plant Biosystems 138: 43-52.
Han, Y. C., Teng, C. Z., and Zhong, S. 2007. Genetic variation and clonal diversity in population of Nelumbo nucifera (Neloum bonaceae) in central China detected by ISSR markers. Aguatic Botany 86: 67-75.
ISIRI. 2006. 259-2 Saffron (Crocus sativus L.). Iranian Standard and Industrial Research Institute.
Ivandic, V., Hackett, C.A., Nevo, E., Keith, R., Thomas, W.T.B., and Forster, B.P. 2002. Analysis of simple sequence repeats (SSRs) in wild barley from the Fertile Crescent: associations with ecology, geography and flowering time. Plant Molecular Biology 48: 511-527.
Jun, T.H., Van, K., Kim, M.Y., Lee, S.H., and Walker, D.R. 2008. Association analysis using SSR markers to find QTL for seed protein content in soybean. Euphytica 62: 179-191.
Kafi, M. 2006. Saffron Ecophysiology. In: Kafi, M., Koocheki, A., Rashed, M.H., Nassiri, M. (Eds.), Saffron (Crocus sativus L.) Production and Processing. Science Publishers, Enfield. pp. 39-58.
Keifi, F., and Beiki, A.H. 2012. Exploitation of random amplified polymorphic DNA (RAPD) and sequence-related amplified polymorphism (SRAP) markers for genetic diversity of saffron collection. Journal of Medicinal Plants Research 6 (14): 2761-2768.
Khan, I. A. 2007. Development of high yielding saffron mutant. Acta Horticulturae 739: 255-257.
Khodarahmi, M., Mohammadi, S.A., and Jalalkamali, M.R. 2009. Identification of informative marker for yellow rust resistant related cultivars. The 6th National Biotechnology Congress of Iran. 13-15 Aug, Milad Tower Conference Hall, Tehran, Iran.
Ministry of Agriculture- Jihad (MAJ). 2018. Information technology and statistical center. Available in website. http://amar.maj.ir/Portal/Home/Default.aspx?CategoryID=117564e0-507c-4565-9659-fbabfb4acb9b 
Nehvi, F.A., Wani, S.A., Dar, S.A., Makhdoomi, M.I., Allie, B.A., and Mir, Z.A. 2007. New emerging trends on production technology of saffron. Acta Horticulture 739: 375-383.
Nei, M. (1973). Analysis of genetic diversity in subdivided populations. Proceedings of the National Academy of Sciences. 70:3321-3323.     
Ovesna, J., Kucera, L. Bockova R., and Holubec, V. 2002. Characterization of powdery mildew resistance donors within Triticum boeoticum accessions using RAPDs. Plant Breeding 38: 117-124.
Prevost, A., and Wilkinson, M.J. 1999. A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theoretical and Applied Genetics 98: 107-112.
Rubio-Moraga, A., Castillo-López, R., Gómez- Gómez, L., and Ahrazem, O. 2009. Saffron is a monomorphic species as revealed by RAPD, ISSR and microsatellite analyses. BMC Research Notes 2: 189-193.
Saghai-Maroof, M.A., Soliman, K.M., Jorgensen, R.A., and Allard, R.W. 1984. Ribosomal DNAsepacer-length polymorphism in barley: mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences 81: 8014-8019.
Zaccardelli, M., Gnocchi, S., Carelli, M., and Scotti, C. 2003. Variation among and within Italian alfalfa ecotypes by means of bioagronomic characters and amplified fragment length polymorphism analyses. Plant Breeding 122: 61-65.