٤٦

"علوم زراعی ایرانمجله"1394بهار ، 1، شماره هفدهمجلد

هاي کنترل کننده عملکرد ریشه و خصوصیات برگ چغندرقند QTLمکان یابی )Beta vulgaris L. ( در شرایط تنش خشکی

QTL mapping for root yield and leaf traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) underdrought stress condition

2بورچارددیتریشو1رجبیاباذر

چکیدهBeta vulgaris(هاي کنترل کننـده عملکـرد ریشـه و خصوصـیات بـرگ چغندرقنـد QTLمکان یابی . 1394. بورچارد. رجبی، ا و د L. ( در شـرایط تـنش خشـکی .

.46-62): 1(17. مجله علوم زراعی ایران

کننده محیطی تولید چغندرقند در مناطق خشک و نیمـه خشـک جهـان از جملـه ترین عوامل محدود تنش خشکی یکی از مهمتهیه این ارقام مستلزم شناسایی اسـاس . تهیه ارقام متحمل به خشکی یک روش پایدار براي مقابله با این محدودیت است. ایران است

فنوتیپیبررسیوبودهه اینکه این صفات کمیبا توجه ب. باشدمیخشکیبهتحملمرتبط باصفات) QTL(ژنتیکی و جایگاه ژنومی بـه منظـور .باشدمیمشکلاینرفعبرايمناسبیابزارنشانگرکمکبهگزینشبنابرایناست،مشکلمزرعهشرایطدرآنها بخصوص

بـرگ، شناسایی نواحی ژنومی عملکرد ریشه و برخی از خصوصیات برگ شامل تعداد برگ، میزان کلروفیـل بـرگ، وزن مخصـوص F2:3فامیـل 142، ضریب آبداري برگ، نمره پژمردگـی بـرگ و نمـره پیـري بـرگ، )∆(میزان پوشش سبز، تمایز ایزوتوپ کربن

در قالب یک طـرح لاتـیس سـاده در شـرایط تـنش و ) حساس(S501و ) متحمل(R49چغندرقند حاصل از تلاقی دو لاین والدینی 759تجزیه پیوسـتگی بـا اسـتفاده از . تحقیقات مطهري کرج مورد ارزیابی قرار گرفتنددر ایستگاه1389در سال بدون تنش کم آبیبراي صـفات مـورد . انجام گرفت5/2برابر LODو براساس حداقل ) SNP(و چندشکلی تک نوکلئوتیدي ) SSR(نشانگر ریزماهواره

رسد قرار داشت و به نظر می6و 4هاي کروموزومروي QTLبیشترین تعداد . مکان یابی شدندQTLمطالعه در دو شرایط، هیجده بـراي هـر یـک از QTLدر شرایط بدون تنش، یک . که این دو کروموزوم در کنترل ژنتیکی صفات مورد مطالعه نقش مهمی دارند

ر د. براي میزان دلتـا شناسـایی شـدند QTLبراي عملکرد ریشه و پنج QTLصفات وزن مخصوص برگ و ضریب آبداري برگ، دو براي هر یک از صفات عملکرد ریشه، تعداد برگ، میزان کلروفیل، ضریب آبداري برگ و نمره پیري برگ، QTLشرایط تنش، یک

QTLمیزان واریانس فنوتیپی توجیه شده بوسیله هر . براي هریک از صفات دلتا و نمره پژمردگی برگ مکان یابی شدندQTLو دو

QTLدر شـرایط تـنش، . درصد در شرایط تنش خشکی متغیر بود88/21تا 12/9بدون تنش و از درصد در شرایط 70/25تا 63/10از

بـزرگ هايQTLبازیادپیوستگیداراينشانگرهايرسد که به نظر می. پیري برگ هم مکان بودQTLمربوط به عملکرد ریشه با هـاي برنامـه درتواننـد می،)qWilt4s(ژمردگی برگ و پ) qSen4s(، پیري برگ )qRY4s(هاي عملکرد ریشه QTL، به ویژه اثر

قـرار اسـتفاده موردچغندر قند اصلاحیارقامبهمطلوبهايآللانتقالنیزوبرترهايلاینگزینشبراينشانگرکمکبهگزینش.گیرند

.تمایز ایزوتوپ کربن، تجزیه پیوستگی، تنش خشکی، چغندرقند و وزن مخصوص برگ: هاي کلیديواژه

باشدمصوب مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند می04- 02- 02- 87023این مقاله مستخرج از طرح تحقیقاتی شماره 9/12/1393: تاریخ پذیرش18/5/1393:تاریخ دریافت)rajabi@sbsi.ir: پست الکترونیک ) (مکاتبه کننده(اتات ایران عضو انجمن علوم زراعت و اصلاح نب. استادیار مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند-1آلمانKWSدانشیار شرکت اصلاح بذر -2

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٤٧

مقدمهترین عوامل محدود کننده تنش خشکی یکی از مهم

تولید گیاهان زراعی در منـاطق خشـک و نیمـه خشـک تهیـه و معرفـی . شـود جهان از جمله ایران محسـوب مـی

بــراي ایــن منــاطق از اهمیــت ارقــام متحمــل بــه خشــکی ــه ــن زمینــ ــا در ایــ ــت، امــ ــوردار اســ ــی برخــ خاصــ

عدم وجود صفات : رد از جملههایی وجود دامحدودیتاي که باعث ایجاد تحمل بـه خشـکی شناخته شدهکاملاً

شوند، چندژنی بودن صفت تحمل به خشکی، وقـوع میهمزمان بیش از یک تنش و وقت گیـر و پرهزینـه بـودن

منـاطق ایـن در. ارزیــابی و گـزینش هـاي فعلـی روشکنندهتعیینفرایندهايبه شناسایی کاملنیازنژادگرانبه

با توجه به وجود تنـوع ژنتیکـی . محصول دارندعملکردــان ــد، امک ــم چغندرقن ــه در درون ژرم پلاس ــل توج قاب

ــنش ــه ت ــراي تحمــل ب ــد ب ــام چغندرقن ــاي اصــلاح ارق هسرما وجـود غیرزیستی از جمله خشکی، شوري، گرما و

,Ober and Rajabi, 2011; Rajabi and Ober(دارد

2012; Sadeghian et al., 2000.(محـیط، وژنوتیـپ متقابـل اثـر وجودکهاز آنجایی

افـزایش بـراي گـزینش ازحاصـل پیشـرفت ژنتیکـی نمـوده اسـت کنـد راآبکـم هـاي محـیط عملکـرد در

)Ludlow and Muchow, 1990(ــاب ــذا انتخــ ، لــتأکیـد مـورد ثانویـه صفاتوعملکرداجزايساسبر ا

هاي قبلی وجود ارتبـاط نتایج آزمایش. استقرار گرفتهــکی ــه خشـ ــل بـ ــاخص تحمـ ــین شـ ــی) STI(بـ و برخـ

صــفات مورفوفیزیولوژیــک چغندرقنــد از جملــه میــزان پوشش سبز ، ضـریب آبـداري بـرگ، وزن ویـژه بـرگ

، تمـایز )نسبت وزن خشـک بـرگ بـه مسـاحت بـرگ (بـه عنـوان معیـار کـارایی مصـرف ) (∆(وتوپ کربن ایز

ــت )آب ــان داده اس ــرگ را نش ــري ب ــی و پی ، پژمردگ)Ober et al., 2005; Rajabi et al., 2009.(

بهبودصفتی است که،)WUE(آب مصرفکارایییک صفتعنوانبهآب،کمهايمحیطدرویژهبهآن

ابWUEمعلوم شده است که . شودمیمحسوبمطلوب

) C3(کربنـه سـه گیاهـان در) ∆(کـربن ایزوتـوپ تمایزRajabi(دارد منفـی رابطـه et al., 2008; Rajabi et al.,

2009Farquhar and Richards, 1984;.( ــا انجــام ب، دو رقـم گنـدم در اسـترالیا اصـلاح ∆گزینش براساس

ــت ــه اسـ ــرار گرفتـ ــاورزان قـ ــار کشـ ــده و در اختیـ شـ10شـدید بطـور متوسـط که در شـرایط تـنش خشـکی

درصد عملکرد دانه بالاتري نسبت به ارقام شـاهد دارنـد )Condon et al., مــوثرهــايروشازیکــی). 2004

ــراي ــودب ــنش خشــکی، شــرایطدرعملکــردبهب تو) QTL(هــاي ژنــی صــفات کمــی شناســایی مکــان

و QTLتجزیـه .کمـک نشـانگر اسـت بهانتخابسپسبــــا تحمــــل بــــه هــــاي مــــرتبط QTLشناســــایی

خشکی در گیاهان زراعی مختلف صورت گرفتـه اسـت )Bidinger et al ., 2007; Levi et al ., اولین رقم ). 2009

تهیـه QTLمتحمل به خشکی بـرنج کـه بـا روش تجزیـه معرفـی شـده اخیـراً Birsa Vikas Dhan 111شده بـا نـام

Steele(است et al., در چغندرقنـد QTLتجزیـه .)2013هاي مربـوط بـه عملکـرد و عیـار QTLر به شناسایی منج

هاي مهـم از جملـه ریزومانیـا و قند و مقاومت به بیماريپوسیدگی ریزوکتونیایی ریشه و طوقـه شـده اسـت، امـا

هـــاي غیرزیســـتی در ایـــن روش تـــاکنون بـــراي تـــنشایـن ازهـدف . چغندرقنـد بـه کـار گرفتـه نشـده اسـت

عملکـرد ننـده ککنتـرل هـاي QTLیـابی مکـان تحقیق،شـرایط دودرقندچغندربرگصفاتازبرخیریشه و

نشـانگرهاي شناسـایی وخشـکی تـنش وتـنش بـدون .استبه کمک نشانگر انتخابمنظوربهآنهاباپیوسته

هامواد و روشبه همراه دو والد اولیه F2:3فامیل 142در این تحقیق،

R49)متحمل ( وS501)ي کـه در آزمـایش هـا ) حساسقبلی واکنش هـاي متفـاوتی بـه تـنش خشـکی از لحـاظ

ــرف آب، ــل و WUEمص ــزان کلروفی ــان داده ∆، می نشRajabi(بودند et al., در قالب طرح لاتیس سـاده ) 2008

در دو شــرایط بــدون تــنش و تــنش خشــکی در 12×12

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٤٨

1389ایستگاه تحقیقات مهندس مطهري کـرج در سـال شـامل دو خـط بـه هر کـرت . مورد ارزیابی قرار گرفتند

25سانتی متر بود که در تاریخ 50متر با فاصله 5/3طول هـا روي خـط بعـد از فاصله بـین بوتـه . خرداد کشت شد

ــک ــود 20تن ــر ب ــانتی مت ــین . س ــک و وج ــه تن ــا مرحل تآبیاري با سیستم نشتی در هر دو شرایط ) هااستقرار بوته(

تک میلی متر تبخیـر از تش ـ 90به طور یکسان و بر اساس صـورت گرفـت و بعـد از آن، آبیـاري Aتبخیر کـلاس

میلـی متـر تبخیـر 200گیاهان در شرایط تـنش براسـاس ــت ــه یاف ــل . ادام ــفاتی از قبی ــد، ص ــل رش ــول فص در ط

تعداد برگ، میزان پوشش سبز گیاهی، میـزان کلروفیـل ، نمـره ∆رگ،برگ، وزن ویژه برگ، ضریب آبداري ب

ــرگ یا ــري بـ ــره پیـ ــرگ و نمـ ــی بـ ــتپژمردگـ دداشـ. برداري شد

براي اندازه گیري میزان کلروفیـل بـرگ از دسـتگاه . اسـتفاده شـد ) SPAD, Minolta, Japan(کلروفیل سـنج

ــرت و در روي ــر ک ــه از ه ــنج بوت ــفت روي پ ــن ص ای. گیـري شـد چهار قسمت از برگ میانی هـر بوتـه انـدازه

کـاملاً بـرگ یکازبرگویژهوزنگیرياندازهبرايــتوســعه ــرگ(ه یافت ــه از هــر ) دوازدهــمب ــنج بوت در پ

مسـاحت گیـري انـدازه بـا این صـفت . کرت استفاده شدبــرگ خشــکوزنتــر و، و وزن)ســانتی متــر مربــع(رسـیدن تابرگهاينمونه.شدمحاسبه)بر حسب گرم(

بـه گـراد سـانتی درجـه 80دماي(آوندرثابتوزنبهــژه . شــدخشــک) ســاعت48حــدودمــدت وزن ویمربع با استفاده برحسب گرم بر سانتی متر ) SLW(برگ

ــک ــبت وزن خش ــد از نس ــبه ش ــرگ محاس ــطح ب ــه س ب)Ober et al., ضریب آبداري برگ نیز با استفاده ). 2005

از نسبت تفاضل وزن تر و وزن خشـک بـرگ بـه سـطح ــد ــبه ش ــرگ محاس Ober(ب et al., ــابی ). 2005 ارزی

اوبـر و 5تا پژمردگی و پیري برگ براساس مقیاس صفر Ober(همکاران et al., . صورت گرفت) 2005

هــــاي ابتــــدا نمونــــه∆گیــــريانــــدازهبــــرايــا ــده ب ــک ش ــرگ خش ــکب ــیابی ــاچمهآس ايس

(Retsch Mixer Mill, MM 200, UK)هرازشد وپودرآن ترکیـب ایزوتـوپی وتـوزین گـرم میلـی یـک نمونه

)δ13C ( یاســپکترومتر جرمـ ـدســتگاهبــا اســتفاده از)IRMS, Europa Scientific, Crewe, UK(براسـاس و

:شدگیرياندازه1رابطه

)1 (δ13C=[(R Crop –R Standard )/R Standard]×1000

بـر حسـب [13C/12Cنسبت )R)Ratioرابطه ایندرمـواد ایزوتـوپی ترکیـب . است] (ppm)هزاردرقسمت

نـام المللـی بـه بـین یـک اسـتاندارد بـه توجـه گیـاهی بـا Belemnite (VPDB)Vienna Pee Dee ( یـک دقـت بـا

بـراي Rمقـدار با توجه به اینکه.شدهزار تعییندردهمباشـد، مـی VPDBاز کمتـر گیـاهی هـاي بافـت وهـوا

گیـاهی مـواد و(δ13Ca)هـوا ایزوتوپیترکیببنابراین(δ13Cp)ــواره ــادیردارايهم ــیمق ــیمنف ــند م باش

.(Farquhar and Richards, 1984)

و اکسـید کـربن هـوا ایزوتوپی بـین دي هايتفاوتمقداردارايگیاهیمواددرشدهتثبیتاکسید کربن دي

محاسـبه 2براسـاس رابطـه است کـه ) Δ(دلتا مثبتی بنام:شودمی

Δ =(δ13Ca-δ13Cp)/(1+δ13Cp) )2(هاي چغندرقندسه ژنوتیپمقایمبنايتحقیق،ایندر

.بودΔشده محاسبهمقادیرکربن،هايایزوتوپنظراز

آلمــانKWSتعیـین ژنوتیــپ افــراد در شــرکت بــذر ازبوتـه 10ازبرگـی نمونهاین منظور، براي. انجام شد

CTABروشبـه DNAوبرداشـت والـدین ولایـن هـر

(Saghai Maroof et al., وکمیـت و اسـتخراج (19848/0آگـارز ژلالکتروفـورز ازاستفادهباهانمونهیفیتک

ايزنجیـره واکـنش .شـد تعییناسپکتروفتومترودرصدهـاي چرخـه .دشانجاممیکرولیتر10حجمدرمرازپلی

دقیقهچهارمدتبهاولیهسازيه واسرشتشاملحرارتیواسرشـته بـا چرخـه 35،گـراد درجه سانتی94دمايدر

یـک مـدت هگـراد ب ـ درجـه سـانتی 94دمـاي درسازيدربسـط ودقیقـه یـک مدتبهآغازگرهااتصالدقیقه،

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٤٩

درودقیقـه یـک مـدت بـه گـراد درجه سانتی72دمايدمـاي دردقیقه5مدتبهنهاییبسطچرخهیکنهایت

با استفاده تکثیريمحصولات.بودگراددرجه سانتی72دررصـد دچهـار اکریلامیـد پلـی ژلالکتروفـورز از

پـس از اسـتخراج و .ندشـد تفکیـک اسـکن ژلدستگاه، انجام الکتروفـورز و نمـره دهـی لایـن هـا، DNAتکثیر

ــا اســتفاده از ــاهواره 759نقشــه لینکــاژي ب نشــانگر ریزم)SSR ( و چندشـــکلی تـــک نوکلئوتیـــدي)SNP ( و بـــا

هـاي گـروه . شـد تهیـه JoinMap 4استفاده از نـرم افـزار و با اسـتفاده LOD=5/2فتن حداقل لینکاژي با درنظر گر

از تابع کوزامبی جهت تبدیل فراوانی نوترکیبی به فاصله هـاي داده. ژنتیکی برحسـب سـانتی مورگـان تعیـین شـد

ــه ــاژي از دادهژنوتیپینــــگ و نقشــ ــاي لینکــ ــايهــ هــتحقیق دیگري بر روي همین جمعیـت بدسـت آمـده و

تهیــه شــده اســت KWSنقشــه پایــه توســط شــرکت ــار( ــده د، دادهبورچ ــر نش ــاي منتش ــل ). ه ــه و تحلی تجزی

ــا اســتفاده از نشــانگرهاي چندشــکلمولکــولی داده هــا بــت ــه در جمعی ــت F2ک ــورت گرف ــدند، ص ــون ش .آزم

هـــا بــا اســتفاده از نـــرم نقشــه گرافیکــی کرومــوزوم .ایجـاد شـد ) MapChart v. 2.1)Voorips, 2002افـزار

بــا روش د انــدازه اثــرات آنهــاهــا و بــرآورQTLتعیــین و با استفاده از) Zeng, 1994(اي مرکب یابی فاصلهمکان

براي شـرایط بـدون )PlabMQTL)Utz, 2011نرم افزار ــد ــام ش ــه انج ــور جداگان ــی بط ــم آب ــنش ک ــنش و ت . ت

از طریـق رگرسـیون گـام ) cofactor(نشانگرهاي پس زمینه دار شناسـایی بـراي تعیـین آسـتانه معنـی . به گـام تعیـین شـد

QTLــ ــا چـــرخش داده هـ ــا ا از آزمـــون جایگشـــت یـ هـ)permutation test ( بار چرخش در سطح احتمال 1000با

بـالاي LODبراین اساس، مقـادیر . پنج درصد استفاده شدــود 5/2 ــار وج ــوان معی ــه عن ــد QTLب ــه ش ــر گرفت . در نظ

تبییندرصدوافزایشیاثر، شدهشناساییهايQTLبراي.شدصفت محاسبهفنوتیپیواریانس

نتایج و بحث

بررسی فنوتیپی صفات مورد مطالعـه حـاکی از تنـوع همـه صـفات مـورد بررسـی از . کمی و پیوسته آنها بـود

ــی زیــادي برخــوردار بــوده و توزیــع فراوانــی تنــوع کمو تـنش )1شکل (نرمالی را در هر دو شرایط بدون تنش

دو لایـن والـدینی بـراي . نشان دادنـد )2شکل (خشکی ت به ویـژه دلتـا بـه طـور واضـحی از یکـدیگر همه صفا

بیشـتر S501تنش خشکی مقدار دلتا را در . متمایز شدندــن .کــاهش دادR49از ــین، لای ــزان R49همچن داراي می

S501نسـبت بـه لایـن ) 88/73(کلروفیل برگ بیشـتري

در همــین شــرایط و بــه . در شــرایط تــنش بــود) 84/61(ریب آبـداري علاوه در شـرایط بـدون تـنش، مقـدار ض ـ

) گرم بر سانتی متر مربـع R49)98/55برگ نیز در لاین . بود) گرم بر سانتی متر مربعS501)58/34بیشتر از لاین

در این آزمایش، در هر دو شـرایط بـراي اغلـب صـفات مشـاهده گردیـد ) تفرق برتر از والدین(تفکیک متجاوز

). 2و 1هـاي شکل(که بیانگر ماهیت کمی صفات است ه عنوان مثال، در شرایط تنش میزان کلروفیـل بـرگ از ب

65/20تـا ppm15/18و مقدار دلتـا از 56/76تا 68/48مطالعات دیگـر نیـز درمتجاوزتفکیکوجود. متغیر بود).Zeng, 1994(است شدهگزارش

بــا توجــه بــه نقشــه پیوســتگی، نشــانگرها توزیــع ل، نقشـه پیوسـتگی حاص ـ ). 3شـکل (یکنواختی داشـتند

. سانتی مورگان از ژنوم چغندرقند را پوشـش داد 5/896در آزمـــایش حاضـــر، تعـــداد معـــدودي از نـــواحی

ــژه در کرومــوزوم ــه وی ــا 9و 8هــاي کرومــوزومی، ب ، ببنـــابراین، هنگـــام . نشـــانگرها پوشـــش داده نشـــدند

ایــن آزمــایش بایــد بــه ایــن فواصــل QTLتفســیر نتــایج چغندرقنــدچنــین فواصــلی در . خــالی توجــه داشــت

توســـط محققـــین دیگـــر نیـــز گـــزارش شـــده اســـت )Schneider et al., 2002; Reif et al., 2010.(

بـراي هـر یـک QTLیـک در شرایط بـدون تـنش، بــا اثــر qSI6n(بــرگ آبــدارياز صــفات ضــریب

بـرگ ویـژه ، وزن)6روي کرومـوزوم -41/2افزایشـی )qSLW6n 6روي کرومــوزوم -48/0بــا اثــر افزایشــی( ،

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٥٠

چغندر قند در شرایط S501و R49هاي والدینی و لاینF2:3فراوانی صفات گیاهی مورد ارزیابی در توده -1شکل بدون تنش

Fig. 1. Frequency distribution of plant traits in F2:3 families and the parental lines R49 and S501 of sugar beet

in non-stress condition

چغندر قند در شرایط S501و R49هاي والدینی و لاینF2:3فراوانی صفات گیاهی مورد ارزیابی در توده -2شکل تنش خشکی

Fig. 2. Frequency distribution of plant traits in F2:3 families and the parental lines R49 and S501 of sugar beet

in drought stress condition

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٥١

نقشه هاي صفات گیاهی مورد ارزیابی در شرایط بدون تنش و تنش خشکی و موقعیت آنها در رويQTL. 3شکل .در جمعیت نقشه یابی مورد استفاده تهیه شده استSNPو SSRنشانگر 759نقشه براساس . پیوستگی ژنتیکی

Fig. 3. QTLs of plant traits of sugar beet in non-stress and water-deficit stress condition. The map was

developed based on 759 SSR and SNP markers in the studied mapping population

c952210.0c931404.3c948855.7c930166.1c9307414.8c9352316.9c9118722.1c9002830.3c9308030.7c9280131.8c90760b c9377833.6c94187 c9386734.3c92115 c9116834.7c94087 c9204336.1c9301436.8c9304837.6c9379538.3c9269945.2c9526448.9c9300851.9c9052655.6c9345858.5c9025758.9c9210561.1c9311662.2c9305962.5c91413 c9021264.0c92114 c9403864.7c9303666.4c92316b67.7c93393 c9374769.4c93108 c93112c9437271.6c9220572.8c9270374.8c9203575.6c9367977.8c94095 c92946c93190 c92322c95248 c92869c94787 c92573c96130 c92755c94135 c93431c94356 c93928

78.9

c9621679.8c9051480.7c93527 c96092c9337481.0c9235581.6c9223682.1c93890 c9491483.2c9455084.3c9357284.9c9445385.1c9618887.6c92651 c93134c93705 c95186c94380 c93542

89.8

c9620890.5c9359991.2c9243491.6c9479591.7c92261 c95028c93565 c92998c95103 c94274c94106 c92980c96169 c93488c93354

91.9

c9209092.1c9233992.3c9213492.7c9618395.2c95250 c94684c9527297.0c9412397.1c94488 c9345197.4c9254199.0c92678100.3c96085 c96160100.6c94005100.7c92623102.5c93520104.7c94921106.9c93469109.1c92316111.6c92271116.4

1

c537210.0c50369 c52357c544841.9c550383.3c561786.3c513018.1c536719.2c5616610.2c5372612.8c53189 c56217c5324713.5c5251915.1c5467220.3c5284721.7c5472522.1c53086a c54960c5277122.4c5453123.5c5273523.9c5320524.2c5078024.9c5222328.3c5329028.6c5433829.0c5345629.3c5432029.7c5264030.4c5602930.8c53225 c5313932.2c5299432.6c5211933.5c5264434.8c55060 c50573c54517 c5068735.1c5251236.2c53051 c5282237.3c5471238.2c53461 c50597c53262 c55200c53015

39.5

c5116540.2c5105941.6c5473942.7c54652 c52720c5292343.1c54883 c54694c52235 c5275444.2c5000745.1c5304945.6c5252046.7c5456347.0c5325550.2c5407452.9c5114354.0c53044 c5310255.1c5237355.8c5490556.2c5363956.5c5219458.0c5315760.6c5409363.7c5443064.1c5488665.7c52556 c5346868.6c5437070.1c5228080.8c5349281.2c5351084.1

qSI2s

2

c737610.0

c731592.7c720916.0c737748.7c7348211.6c7282914.9c75240 c7386815.3c7366915.7c7230820.2c73755 c72144c7257527.5c7512128.2c7216128.6c7246930.7c74302 c74977c74154 c7376631.5c7130332.6c7381534.4c7347434.7c72944 c73737c70796 c7295935.5c7102036.2c7237637.3c73016b37.6c7255340.0c75205 c74505c7433642.0c7209643.8c7457147.1c72924 c7102448.6c7389949.3c7237449.7c73875 c7422250.0c7245550.3c7410150.4c74229 c7521150.7c7371951.1c7225253.7c7466555.1c7278356.2c7312057.3c73125 c7326957.6c7420458.4c7512660.2c7242860.9c74075 c7307961.6c72658 c7312662.0c7614762.7c7362064.2c75276 c73330c75259 c73477c74236 c73513c72077 c73949c75127 c71124

64.9

c7426466.3c7247067.8c7340768.1c7478169.0c7334470.9c7294972.1c7343779.0c7608481.2c7516382.0c7480484.0c73598 c7356984.5c7254385.5c7219086.6c7201788.4c7349889.9c7422691.0c7483791.3c7360593.5c7370196.1c7390097.9c74818100.5c73655103.4c73292106.8c72926 c73506109.4c71206112.8

qWilt3s

qDel3n

qCl3s

3

c420990.0c42892 c452443.6c451994.0c452374.3c401755.0c447557.8c42506 c4313610.9c42081 c43682c4100913.9c4271815.0c4120715.3c4242916.0c4238016.4c42225 c41069c4500416.8c4262218.2c4055719.7c4391721.1c44655 c4221321.5c4131622.2c4254824.4c4433428.1c4282529.9c4334731.4c4279531.7c4357432.3c4295432.8c4463133.5c4255135.7c4317637.2c4326937.5c4489737.7c43961 c4070037.9c4412739.0c42108 c43320c4371141.9c4338142.3c4011743.4c4020244.4c4322046.6c4285848.8c4353749.9c4273751.0c46181 c4202252.1c4264553.5c4291955.6c4330856.4c4062557.7c4459659.0c42214 c4460661.1c44022 c42962c42289 c4424161.5c4298661.9c4619963.3c4296064.8c4305465.2c4051867.0c4475370.4c4352273.3c4283676.0c4361978.3c4369180.5c4602082.0c4472383.1c4432283.8c4350084.9c4130387.1c4d2389.3c4102490.4c44990 c43486c4344992.2c4513698.2

c42405103.7

c44607107.5c43039109.3c44043111.8c43692113.7c42485116.2c43031117.3c43306118.4c46226 c41075119.1c44081119.9c42150121.0c43318121.7

qRY4nqWilt4s

qRY4s

qSen4s

4

c231000.0

c20804 c247243.9

c244977.3

c2271918.4c2312919.9c2500228.4c23003 c2397929.9c23730 c22076c2363831.3c2382831.7c2413232.1c2461933.1c2484533.5c2401835.0c2474842.7c2264643.4c2390547.9c2240849.0c2385649.8c2237850.5c2042251.2c2302552.4c2370253.0c2353255.6c2234457.4c2459059.6c22863 c23963c2613959.9c2379260.7c2115461.0c2055662.1c2615665.1c2411968.0c2229369.8c2374570.5c2615870.9c2205771.3c23086b71.6c2501472.7c2501573.2c2301274.7c2350176.0c2613476.1c23394 c22800c25254 c24858c23894

76.3

c2335877.0c2291877.8c2026578.1c2032578.8c23090 c2001379.2c2056779.9c25203 c22278c2206980.6c2301981.0c2264281.3c2222681.7c2262982.1c23132 c2275182.4c2369482.5c2274683.5c2213185.5c2200887.4c2111588.2c2502389.0c2412190.4c22216 c2308191.9c2380292.6c24417 c2389293.3c22493 c2330997.0c2249599.2c2247499.5c25022100.3c22027101.4c23544103.2c24067104.7c23519110.2

5

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٥٢

ادامه-3شکل Fig. 3. Continued.

و 21/0، 35/0، 28/0،16/0ترتیـــب بـــا اثـــر افزایشـــی ــه QTLدو21/0 ــرد ریش ــراي عملک ــر qRY4n(ب ــا اث ب

ــر qRY6nو 4روي کرومـــوزوم 21/3افزایشـــی ــا اثـ بـبــراي QTLپــنجو )6روي کرومــوزوم 15/3افزایشــی

c86054 c833990.0c835840.4c834350.7c832782.2

c837048.0c8267411.6c8352813.5c8347814.6c8341715.7c8321616.0c8282016.4c8404216.8c8321118.6c8600919.7c8443120.1c8513822.8c8399924.0c8385824.4c82667 c83535c83154 c82075c82983

24.8

c8390325.8c8296426.6c8381726.9c8472927.3c8250329.4c83001 c83243c8416730.2c83955 c8325830.5c8029531.3c8207432.0c84429 c8320432.3c8505232.7c8426233.1c82532 c8410833.4c83077 c8309133.8c8315234.5c8437835.2c8519538.5c8016339.6c8373144.7c8398945.6c8493549.9c8378752.3c8302453.0c8620556.3c8278856.5c8302757.4c8033660.4c8365767.9c8418269.0c8297370.5c8355671.6c8444075.4c8621276.1c8360377.6c8289179.4c8321382.1

qRY6nqSI6n

qDel6n qSLW6n

6

c648340.0c645061.9c652084.5c639386.7c635249.8c6321216.7c6224519.3c6244220.1c6143622.0c6429127.2c6245828.4c6338229.1c6280329.4c6207830.2c6491631.0c6491231.7c6405632.4c62985 c6103633.2c6424733.9c6427936.1c62784 c6501737.6c64536 c66176c6476639.4c6436840.5c6111841.5c6243044.5c6337244.8c6383645.3c6346046.6c63030 c6409048.5c6055150.5c64209 c6228551.7c62609 c6215452.1c64103 c63044c6446152.5c6373852.7c6437452.8c6007253.2c6209753.5c6024953.9c60748 c64089c63448 c6441554.2c63205 c63026c6324454.6c62100 c6330955.0c6201656.4c61052 c63355c64384 c62068c61005 c60552c64512 c63195c63912

57.9

c6101758.0c6363658.2c6257459.7c6308561.5c6370662.4c6425762.9c6203963.3c6005863.6c6327664.0c6143464.4c62251 c6113566.6c6343067.3c6375469.1c62196 c64053c60328 c6396070.9c6609971.3c6306171.6c62655 c6345374.2c62297 c6308974.6c63788 c6381975.6

qDel7nqDel7s

qLN7s

7c125780.0c145743.5c137174.6c162116.4c106969.0c14726 c1346310.8c14292 c14063c12187 c13673c13521

11.9

c1353412.3c13011 c13040c1290912.6c1256813.5c1304714.8c1493316.2c1292018.1c13144 c1326519.1c1105120.2c12392 c1076720.9c11446 c10586c11242 c1507421.3c1038922.4c1508524.6c1262825.7c1325726.7c1510228.8c1264830.0c1363431.9c1302332.2c13098 c1200532.6c12023 c1341632.9c1271234.8c1429337.0c1430138.9

c1458149.0c1368050.5c1602450.9

c1494855.0

c1415057.5c1429659.6c1330161.6c1279663.4c1313765.6c1481268.5c1359470.5c13689 c1463572.2c1240672.9c1387473.2c1332473.6c1287075.2

c14311 c12433c1050184.9

c1065387.6

qDel8n

8

c30492 c323580.0

c336594.3c338865.4

c329259.6c3521211.4

c3258314.4

c3402621.9c3620724.1

c3457527.1

c3057439.0c3525839.4c30193 c3309539.7c3417541.6

c3141848.1

c3252150.7

c3210355.6c3497256.3c3343956.7c3211859.9c3219761.1c3108664.2c3059966.1c3416967.6c3411567.9c3614069.6c3230471.6c3371072.3c3386072.7c30307 c3074073.0c3120274.8c3387177.8c3216279.6c3439879.7c3526581.4c3272882.1c3444582.9c3051184.2c30049 c3394085.0c3224388.0c3485589.1c3419790.1c3391692.0c30049b92.7c3303593.0c3248094.5c3506898.0c32026100.9

c34988105.6c36189106.0

qDel9sqDel9n

9

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٥٣

ــا ــفت دلتــ و qDel3n ،qDel6n ،qDel7n ،qDel8n(صــqDel9n 9و 8، 7، 6، 3بــــه روي کرومــــوزوم هــــاي (

هـاي دلتـا از QTLبراي LODمحدوده . ندشناسایی شدمجموع سهم واریـانس فنـوتیپی . متغیر بود96/8تا 39/3

هـاي مربـوط بـه عملکـرد ریشـه QTLتبیین شده بوسیله ).1جدول (درصد بود 23/89درصد و دلتا 91/30

براي هر یک از صـفات QTLدر شرایط تنش، یکروي -83/0بــا اثــر افزایشــی qLN7s(بــرگ تعــداد

ــوزوم ــرگ )7کروم ــل ب ــزان کلروفی ــر qCl3s(، می ــا اث بآبـداري ضـریب ،)3روي کرومـوزوم 63/2افزایشـی

، )2روي کرومـوزوم -96/1با اثر افزایشی qSI2s(برگ روي -40/0بـا اثـر افزایشـی qSen4s(نمره پیري بـرگ

بـا اثـر افزایشـی qRY4s(و عملکرد ریشـه ) 4کروموزوم ي هـر یـک از براQTLدو، و )4روي کروموزوم 26/4

با اثر qDel9sو 28/0با اثر افزایشی qDel7s(صفات دلتا و ) 9و 7به ترتیب روي کروموزوم هـاي 23/0افزایشی

و -32/0با اثـر افزایشـی qWilt3s(نمره پژمردگی برگ qWilt4s به ترتیب روي کروموزوم -51/0با اثر افزایشی

QTLبـراي دو LODمیـزان . مشاهده شـدند ) 4و 3هاي

ــر ــا براب ــود51/3و 38/3دلت ــانس . ب مجمــوع ســهم واریهـاي مربـوط بـه دلتـا QTLفنوتیپی توجیه شـده بوسـیله

درصد 49/30درصد و براي نمره پژمرگی برگ 58/21). 1جدول (بود

بـه عنـوان یـک QTLچنانچه مبنـاي توصـیف یـک QTL"بزرگ اثر")Major QTL ( 10را توجیـه بـیش از

تیپی صـفت مربوطـه در نظـر گرفتـه درصد واریانس فنـو ــود Reif(ش et al., ــده )2010 ــین هیج ــهQTL، از ب ک

در دو شرایط بدون تنش و تنش شناسایی شـدند، هفـده QTL از نوع بزرگ اثر و یکQTL از نوع کوچک اثـر

)Minor QTL) ( ــر از ــه کمت ــانس 10توجی ــد واری درصتیپی میزان ضریب تبیین یا واریـانس فنـو . بودند) فنوتیپی

درصـد 70/25تـا 63/10از QTLتوجیه شده بوسیله هر درصــد در 88/21تــا 12/9در شــرایط بــدون تــنش و از

پایین بـودن میـزان ضـریب تبیـین .شرایط تنش متغیر بود

ــراي بعضــی از ــهــا نشــان مــی QTLب د کــه احتمــالاًدهQTL هاي انفرادي دیگري براي این صفات وجود دارند

هـا شناسـایی QTLهر یک از ایـن که با توجه به اثر کمRezaiezad(اند نشده et al., 2011.(

شــود کــه تعــدادبــا مقایســه دو شــرایط ملاحظــه مــیQTL هـــاي صـــفات بـــویژه صـــفت دلتـــا در شـــرایط

تنش نسبت بـه شـرایط بـدون تـنش کـاهش پیـدا کـرده این نتیجـه بـا نتـایج سـایر محققـین مطابقـت دارد . است

)Rezaeizad et al., 2011; Adirejo et al., یکـی ). 2014از دلایل احتمالی این موضوع آن است که این صفت از

Condon(نظر ژنتیکی پیچیده است et al., و بیـان ) 1992آن در برگ هـا و سـایر بافـت هـاي گیـاهی بسـتگی بـه

ربتزکـه و همکـاران . میزان آب قابل دسترس گیـاه دارد )Rebetzke et al., د که کمتر بودن گزارش کردن) 2008

ــه ــل اســتفاده خــاك، هــدایت روزن ــزان آب قاب اي را میتواند واریانس ژنتیکـی و وراثـت دهد که میکاهش می

هاي دلتا در QTLهر یک از . پذیري دلتا را کاهش دهددرصـد واریـانس 10هر دو شرایط بطور متوسط بیش از ربتزکه و ). 1جدول (فنوتیپی این صفت را توجیه کردند

Rebetzke(ران همکا et al., با مطالعه سه توده در ) 2008بـراي دلتـا QTLعـدد 13تـا 9حال تفرق گندم، تعـداد

شناسایی کردند که سـهم آنهـا در توجیـه تغییـرات ایـن . درصد بود10صفت بین یک تا

ــک ــر ی ــایش حاض ــدون QTLدر آزم ــرایط ب در شــک ــنش و ی ــرد QTLت ــراي عملک ــنش ب ــرایط ت در ش

4ده شــد کــه هــر دو روي کرومــوزوم ریشــه مشــاه ــاران). 1جــــدول (قــــرار داشــــتند اشــــنایدر و همکــ

)Schneider et al., براي عملکرد 21QTLتعداد ) 2002QTLو صفات کیفی چغندرقند شناسایی کردند کـه دو

4مربوط به عملکـرد ریشـه بـوده و در روي کرومـوزوم Stich(اسـتیج و همکـاران . قـرار داشـت et al., 2008(

هــــاي عملکــــرد QTLچهــــار نشــــانگر پیوســــته بــــا ــاران. ریشـــه چغندرقنـــد پیـــدا کردنـــد ریـــف و همکـ

)Reif et al., نتـاج تسـت کـراس، بـا اسـتفاده از ) 2010

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٥٤

صــفت زراعــی و فیزیولوژیــک 8بــراي 38QTLتعــداد چغندرقند گزارش کردند که فقط دو صفت و آنهـم بـه

ــرات اپیســتاتیک نشــان د ــاچیز، اث ــدمقــدار ن ــرات . ادن اثکنـد کـه مـواد ژنتیکـی اپیستاتیک زمانی اهمیت پیدا می

ماننـد نتـاج تسـت کـراس (مورد بررسی از نـوع هیبریـد بــا یــک F2:3هــاي حاصــل از تلاقــی هــر یــک از فامیــل

باشند، در حالی کـه در تحقیـق ) سینگل کراس مشتركو نه ترکیبات هیبریدي آنها مـورد F2:3هاي حاضر، فامیل

ار گرفتند، بنابراین فقط مدل افزایشـی در نظـر بررسی قرهـا از QTLحتی در حالتی که براي شناسایی . گرفته شد

شود نیـز توانـایی تشـخیص نتاج تست کراس استفاده میهـا زیـاد نیسـت اپیستازي براساس وضعیت تست کـراس

باشـــد کـــه علـــت آن اثـــرات پوشـــانندگی تســـتر مـــی)Schneider et al., ت در سایر گیاهـان این وضعی).2002

دگرگشـــن از جملـــه ذرت نیـــز مشـــاهده شـــده اســـت Mihaljevic et al., تـوان اپیسـتازي بنابراین، مـی ). (2005

Reif(در چغندرقند را نادیده گرفـت et al., وبـر ). 2010Weber(و همکاران et al., QTLبا انجـام تجزیـه ) 1999

براي عملکرد و کیفیت چغندرقنـد بـر روي دو جمعیـت هــاي کرومــوزومی متفــاوتی را در حــال تفــرق، جایگــاه

براي صفات مـذکور در دو جمعیـت بدسـت آوردنـد و ها بطور پایدار در یـک جمعیـت QTLفقط معدودي از

ایـن موضـوع نشـان . هاي مختلـف بیـان شـدند در محیطدهنده نقش مواد ژنتیکی مختلف و اثـر متقابـل ژنوتیـپ

ندرقنـــد گیـــري عملکـــرد در چغدر محـــیط در شـــکل. باشدمی

Adiredjo(و همکارانآدیرجو et al., تعـداد )2014بـراي QTLبراي کارایی مصـرف آب و هشـت QTLنه

ــی در ــم آب ــنش ک ــدون ت ــنش و ب ــرایط ت ــا در دو ش دلتآفتابگردان گزارش کردند و دریافتند که این دو صـفت داراي همبســتگی زیــادي بــا یکــدیگر بــوده و از کنتــرل

. برخوردار هستندژنتیکی مشترکیبـراي وزن ویـژه بـرگ QTLدر تحقیق حاضر، یک

درصـد از واریـانس فنـوتیپی 18مشاهده شد که حـدود

ــی ــه م ــفت را توجی ــن ص ــرد ای ــدول (ک ــون و ). 1ج جJun(همکاران et al., نیـز بـا مکـان یـابی صـفات ) 2014

ــک ــویا، ی ــی در س ــرگ QTLبرگ ــژه ب ــراي وزن وی بتنـوع فنـوتیپی را توجیـه درصـد 12شناسایی کردند که

نیــز بـراي نمــره QTLدر مطالعــه حاضـر، دو . کـرد مـی درصـد 30پژمردگی مشاهده شد که در مجموع حـدود

. کردنــداز واریــانس فنــوتیپی ایــن صــفت را توجیــه مــیCharlson(چارلسون و همکاران et al., بـا انجـام ) 2009

پـنچ هاي اینبرد نوترکیب سویا، تعدادنقشه یابی در لاینQTL 47براي نمره پژمردگی پیدا کردند که در مجموع

کـرد و درصد تغییرات فنوتیپی این صفت را توجیـه مـی اظهار داشتند کـه ایـن صـفت پلـی ژنیـک و حسـاس بـه

. محیط استبزرگ اثر براي پیري QTLدر آزمایش حاضر، یک

درصــد تغییــرات فنــوتیپی در 22بــرگ بــا ســهم حــدود فاروق و همکـاران ). 1جدول (شد شرایط تنش مشاهده

)Farouk et al., بـراي QTLنیـز بـا انجـام تجزیـه ) 2005QTLپیري برگ و سایر صـفات مـرتبط در بـرنج، یـک

9در روي کرومـوزوم QTLو دو 6در روي کروموزوم . براي پیري برگ گزارش کردند

ــه ــک نقش ــایش حاضــر از ی از آنجــایی کــه در آزمهـا در QTLه شد، بنابراین اغلب ژنتیکی متراکم ، استفاد

هـا QTLفاصله . مجاورت یک یا دو نشانگر قرار داشتندبـاوجود نقشـه . ارائه شده اسـت 1از نشانگرها در جدول

هــا QTLپیوســتگی اشــباع شــده در ایــن پــژوهش، همــه هـا فقـط QTLوقتی که براي نقشه یابی . شناسایی نشدند

QTLشـانگرها و شـود، برخـی از ن از دو والد استفاده می

ــالاً ــالقوه احتم ــاي ب ــورف ه ــکلی (مونوم ــد چندش ) فاقهـاي والـدینی بـراي صـفت خواهند بود، حتی اگر لایـن

از آنجـایی کـه . مورد نظر به دقـت انتخـاب شـده باشـند QTLهاي ژنی پلـی مـورف در توان در مکانرا فقط می

هــایی کــه انتظــار QTLداخــل ژنــوم پیــدا کــرد، تعــداد ق تلاقی دو والدي شناسـایی شـوند کمتـر رود از طریمی

از تعدادي خواهد بود که از تجزیه چندین تلاقـی بطـور

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٥٥

Crepieux( رود همزمان، انتظار مـی et al., یکـی ). 2004هـاي QTLدیگر از دلایل احتمـالی پـایین بـودن تعـداد

ید شناسایی شده براي برخی صفات در این پژوهش، تأکهاي والدینی بر مبنـاي تفـرق آنهـا بـراي بر گزینش لاین

از طرف دیگـر، تحمـل بـه خشـکی . باشدصفت دلتا میباشـد و بنـابراین انتخـاب ناشی از یک صفت خاص نمی

هــاي والــدینی برمبنــاي تفــرق همزمــان آنهــا بــراي لایـن .چندین صفت مرتبط با تحمل به خشکی، مشکل است

دلتا در شرایط بـدون هايQTLدر آزمایش حاضر، و در شـرایط 9و 8، 7، 6، 3هاي تنش بر روي کروموزمQTL. مشـاهده شـدند 9و 7هاي تنش بر روي کروموزم

هاي ضریب آبداري برگ نیز در شرایط بدون تـنش بـر 2و در شرایط تنش بر روي کروموزم 6روي کروموزم

دهـد کـه موقعیـت این موضوع نشان مـی . مشاهده شدندQTLــه م ــأثیر مرحل ــت ت ــت تح ــن اس ــدي مک ــا رش و ی

Laza(محیطـی قـرار گیـرد تغییـرات et al., ایـن ). 2007هـاي سـایر محققـین از جملـه آدیرجـو و موضوع با یافته

Adiredjo(همکاران et al., . مطابقت دارد) 2014زمانی که تعیین فنوتیپ یک جمعیت نقشـه یـابی در

هـا را QTLگیرد، برخـی هاي مختلف صورت میمحیطپیـدا ) و نه در محیط هاي دیگـر (توان در یک محیط می

مربـوط QTLدر آزمایش حاضر، دو ). Xu, 2002(کردQTLو دو ) qDel9sو qDel7s(به دلتـا در شـرایط تـنش

ــنش ــدون ت ــرایط ب ــر روي ) qDel9nو qDel7n(در ش بمطالعـات دیگـر نیـز . مشاهده شـد 9و 7هاي کروموزوم

هـاي مختلـف دلتا مربوط بـه رژیـم QTLحضور چندین ــر روي یــک کرومــوزوم را نشــان داده اســت ــاري ب آبی

)Teulat et al., 2002; Adiredjo et al., بنـابراین، ). 2014هاي مذکور براي دلتـا بـر QTLاگرچه در تحقیق حاضر

هـــاي مشـــابهی در دو شـــرایط قـــرار روي کرومـــوزومتوان ت، نمیاند، اما چون موقعیت آنها متفاوت اسگرفته

یــا پایــدار در نظــر "ســاختاري"QTLآنهــا را بــه عنــوان بــر روي QTLگرفـت، امــا بــراي عملکــرد ریشــه، یــک

در شرایط تنش و بدون تنش مشـاهده شـد 4کروموزوم

و در شرایط c43691که در شرایط بدون تنش با نشانگر پیوسـتگی داشـت و شـاید بتـوان c43692تنش با نشانگر

رضـایی زاد . هاي پایدار در نظر گرفتQTLآن را جزء Rezaiezad(و همکـاران et al., هــاي QTLنیـز ) 2011

هایی که بیان آنهـا تحـت تـأثیر تـنش قـرار QTLپایدار، نگرفته بود را براي عملکرد دانه و برخـی صـفات دیگـر

.کلزا گزارش کردندهاي بزرگ اثر در شـرایط تـنش، سـه QTLدر میان

QTLــالا ــت ب ــداز اهمی ــف: تري برخوردارن یکــی از ) الQTL هاي عملکرد ریشه)qRY4s ( که بیشـترین سـهم را

، دارد )درصــد21/20(در توجیــه تغییــرات ایــن صــفت ) qWilt4s(هـــاي پژمردگـــی بـــرگ QTLیکـــی از ) ب

ــی ــرات پژمردگ ــه تغیی ــهم را در توجی ــترین س ــه بیش کبـــه خـــود اختصـــاص داده اســـت ) درصـــد74/19(

88/21کـه بـا توجیـه ) qSen4s(رگ پیري ب ـQTL) و ج. درصد از تغییرات پیـري بـرگ، بـالاترین سـهم را دارد

هـا براسـاس براي انتخاب ژنوتیـپ "ها احتمالاQTLاین نشانگر، مناسب خواهند بود، امـا لازم اسـت وجـود ایـن

QTLهاي بعدي نیز تأیید شودها در نسل .عملکـرد QTLدر پژوهش حاضر، در شـرایط تـنش

ــ ــرگ QTLو ) qRY4s( ه ریشـــ ــري بـــ ) qSen4s(پیـــاول QTLهم مکـان بودنـد، بـا ایـن تفـاوت کـه "کاملا

دوم داراي اثر افزایشـی QTLداراي اثر افزایشی مثبت و ازQTLهـاي هـر دو امـا بـه هـر حـال، آلـل منفـی بـود،

ایـن اثـر افزایشـی . انـد منتقـل شـده ) R49(والد متحمـل ــ ــی و معنـ ــتگی منفـ ــا همبسـ ــو بـ ــین دو یناهمسـ دار بـ

=r(صـفت مـذکور - 0.54, p<0.01, n=144 ( مطابقـتوجود ارتباط منفی و معنی دار بین دو صـفت یـاد . دارد

=r(نیز در چغندرقنـد گـزارش شـده اسـت "شده قبلا -

0.72, p<0.01, n=12) (Ober at el., ایــن هــم ). 2005ها توسط سایر محققـین نیـز گـزارش شـده QTLمکانی

Schneider(است et al., 2002; Adiredjo et al., 2014 .() c42485و c43692(هـا QTLنشانگرهاي پیوسته با ایـن

هاي انتخاب به کمـک نشـانگر مـورد توانند در برنامهمی

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٥٦

تنش خشکیجایگاه ژنومی صفات گیاهی مورد ارزیابی و نشانگرهاي مولکولی پیوسته با آنها در چغندر قند در شرایط بدون تنش و -1جدول Table 1. Genomic position of plant traits and their associated markers in sugar beet for both non-stress and drought stress conditions

سطح احتمالP-value

)درصد(eواریانس فنوتیپیPhenotypic variance (%)

dاثر افزایشی

Additive effectLODc

نگر راستفاصله از نشاDistance from

right marker (cM)

فاصله از نشانگر چپDistance from

left marker (cM)QTLموقعیت

QTLposition (cM)راستنشانگر

Right markerچپنشانگر

Left markerbکروموزوم

ChromosomeQTLa

صفات گیاهیPlant characteristics

تنشبدونNormal condition

0.0000114.603.214.252282c46020

c436914qRY4nعملکرد ریشه

Root yield

0.00000416.313.154.791339c80163

c851956qRY6nعملکرد ریشه

Root yield

0.000111.67-2.4173.345352c83787

c849356qSI6nبرگآبداريضریب

succulence index

0.00000117.84-0.4885.296360c80336

c830276qSLW6nبرگویژهوزن

Specific leaf weight

0.000000121.620.2867.3524107c72926

c732923qDel3nدلتا

Delta

0.0001010.630.1643.394157c83027

c862056qDel6nدلتا

Delta

0.000000125.700.3508.962129c62803

c624587qDel7nدلتا

Delta

0.00000116.100.2175.302369c13594

c148128qDel8nدلتا

Delta

0.00000315.180.2114.972362c31086

c321979qDel9nدلتا

Deltaa : هرQTLست، حرف با مخفف اسم صفت مربوطه و شماره کروموزم بصورت ایتالیک نشان داده شده اs در انتهاي نامQTL نشان دهنده شرایط تنش و حرفn ،نشان دهنده شرایط بدون تنش استb : ،شماره کروموزوم یا گروه لینکاژيc : لگاریتم نسبت احتمال برايQTL محاسبه شده براساس برنامهPlabMQTL) مقادیرLOD شـود دار اعـلام مـی معنی5/2بالاتر از( ،d : اثـر افزایشـی) مقـادیر

.مورد نظرQTLدرصد واریانس فنوتیپی توجیه شده بوسیله : e، )دهندارزش صفت مورد نظر را به ترتیب افزایش یا کاهش می) S501(P2یا ) P1)R49هاي والد دهد که آللمثبت یا منفی این اثر نشان می

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٥٧

ادامه-1جدول Table 1. Continued.

سطح احتمالP-value

)درصد(eوتیپیواریانس فنPhenotypic variance (%)

dاثر افزایشی

Additive effectLODc

فاصله از نشانگر راستDistance from

right marker (cM)

فاصله از نشانگر چپDistance from

left marker (cM)QTLموقعیت

QTLposition (cM)راستنشانگر

Right markerچپنشانگر

Left markerbوزومکروم

ChromosomeQTLa

صفات گیاهیPlant characteristics

تنش خشکیDrought stress

0.000120.214.266.0822114c42485c436924qRY4sعملکرد ریشه

Root yield

0.000310.34-0.8332.945170c62196c637547qLN7sبرگتعداد

Leaf number

0.000210.262.6392.7705112c71206c729263qCl3sمیزان کلروفیل برگ

Chlorophyll

0.00069.12-1.9682.583327c52223c507802qSI2sبرگآبداريضریب

succulence index

0.000110.980.2843.512336c64279c642477qDel7sدلتا

Delta

0.000110.600.2353.38511c33659c304929qDel9sدلتا

Delta

0.000210.75-0.3223.063186c72190c725433qWilt3sپژمردگینمره

Wilting score

0.00000119.74-0.5115.9234107c44607c424054qWilt4sپژمردگینمره

Wilting score

0.00000121.88-0.4066.6523115c42485c436924qSen4sپیري برگنمره

Senescence score

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٥٨

هـاي صـفات QTLایـن همپوشـانی . استفاده قرار گیرندیک ژن سـاده ) 1: تواند دو علت داشته باشدمختلف می

هـاي QTLتوانـد همپوشـانی با اثـرات پلیوتروپیـک مـی ــد، و ــه کن ــف را توجی ــفات مختل ــا ) 2ص ــدین ژن ب چن

ازه کوچـک، فقـط بـه پیوستگی شدید که بـه علـت انـد شـوند، عنوان یک مکان ژنـی واحـد تشـخیص داده مـی

ــی ــت مـــ ــاده را تحـــ ــفت ســـ ــک صـــ ــد یـــ تواننـــSchneider(تــأثیر قــرار دهنــد et al., یکــی از ). 2002

هاي تشـخیص ایـن دو عامـل از یکـدیگر، تجزیـه روشــاط ــط ) association mapping(ارتبـ ــه توسـ ــت کـ اسـ

Reif(ریــف و همکــاران et al., در چغندرقنــد ) 2010.انجام شده است

نتیجه گیريهـاي عملکـرد QTLآزمایش حاضر براي اولین بـار

ریشه و برخی صفات برگی چغندرقند در شرایط تنش و بررسـی فنـوتیپی . بدون تنش کم آبی را شناسـایی نمـود

صــفات مــورد مطالعــه حــاکی از وجــود تنــوع کمــی و رسـی شـده نشـانگر بر 759در این پژوهش، . پیوسته بوددر . گروه پیوستگی داشتند9یکنواختی در "توزیع نسبتا

مـرتبط بـا صـفات ارزیـابی شـده QTLمجموع، هیجـده در شـرایط بـدون تـنش، حـداقل یکـی از . شناسایی شـد

QTL ــر روي ــابی ب ــورد ارزی ــفت م ــار ص ــر چه ــاي ه هدر شرایط تـنش، بـراي . قرار داشت6کروموزوم شماره

در حــد 4کرومــوزوم روي QTLعملکــرد ریشــه یــک شناسایی شـد کـه c42485وc43692فاصل نشانگرهاي

QTLبرگ، یـک براي تعداد. بود26/4اثر افزایشی آن

شناســایی شــد کــه اثــر افزایشــی آن 7روي کرومــوزوم QTLبـرگ، یـک آبـداري بـراي ضـریب . بود-833/0

شناســایی شــد کــه اثــر افزایشــی آن 2روي کرومــوزوم QTLمیـزان کلروفیـل بـرگ، یـک بـراي . بود-968/0

در حــد فاصــل نشــانگرهاي 3روي کرومــوزوم شــماره

c72926 وc71206براي پیري بـرگ، یـک . مشاهده شدQTL در حد فاصل 4بزرگ اثر روي کروموزوم شماره

شناسایی شد که بـیش از c42485و c43692نشانگرهاي . درصد تغییرات فنوتیپی ایـن صـفت را توجیـه نمـود 21

هـاي ن هاي شناسایی شده براي دلتا روي کروموزوممکاقرار داشتند که اثر افزایشی آنها بـه ترتیـب 9و 7شماره بـراي نمـره پژمردگـی، دو . بود235/0و 284/0معادل

QTL مشاهده شـدند کـه از 4و 3روي کروموزوم هايــا ــین آنه ــاqWilt4sب ــر "تقریب ــت qWilt3sدو براب توانس

. را توجیه نمایدتغییرات این صفت ، qRY4s ،qDel3n(شده شناساییهايQTLاز برخی

qDel7n ،qSen4sوqWilt4s(ازدرصد بـالاتري تبیینباQTLعنـوان بـه مطالعـه مـورد صـفات فنـوتیپی تغییرات

ایـن بـا پیوسـته نشـانگرهاي کهشدندشناختهاثربزرگQTLبه ویژه هاQTL هـايqRY4s ،qSen4sوqWilt4s

جهـت نشانگرکمکبهاصلاحهايبرنامهدرتوانندیمهـاي مطلـوب مـورد آللانتقالوبرترهايلاینگزینشهـاي شناسـایی QTLبا وجـود ایـن، .قرار گیرنداستفاده

هـاي در حـال تفـرق یـا شده در این تحقیق باید در تودههـاي نقشـه یـابی دیگـر نیـز مـورد بررسـی قـرار جمعیت

هـا مشـخص QTLژنتیکـی در بیـان گیرند تـا اثـر زمینـه همچنین، با توجه به احتمال وجود اثـر متقابـل بـین . شود

QTL شـود تجزیـه و محیط، پیشـنهاد مـیQTL در چنـدــرات ــا اث ــرد ت ــویتري QTLســال و مکــان صــورت گی ق

. بدست آید

سپاسگزارياز آقایــان دکتــر ســید ابوالقاســم محمــدي اســتاد

ــگا ــاورزي دانش ــکده کش ــرم دانش ــر محت ــز و دکت ه تبریمجتبی نورآئین استاد محترم دانشگاه مراغه بخـاطر ارائـه ــگزاري ــی سپاس ــه ژنتیک ــه نقش ــازنده در تهی ــرات س نظ

.شودمی

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٥٩

References منابع مورد استفادهAdiredjo, L. A., O. Navaud, S. Muños, N. B. Langlade, T. Lamaze, P. Grieu .2014. Genetic control of water

use efficiency and leaf carbon isotope discrimination in sunflower (Helianthus annuus L.) subjected to two

drought scenarios. PLoS ONE 9(7): 1-15.

Bidinger, F. R., T. Nepolean, C. T. Hash, R. S. Yadav and C. J. Howarth. 2007. Quantitative trait loci for

grain yield in pearl millet under variable post-flowering moisture conditions. Crop Sci. 47: 969–980.

Charlson, D. V., S. Bhatnagar, C. A. King, J. D. Ray, C. H. Sneller , T. E. J. Carter and L. C. Purcell.

2009. Polygenic inheritance of canopy wilting in soybean [Glycine max (L.) Merr.]. Theor. Appl. Genet.

119:587-94.

Condon, A. G., R. A. Richards and G. D. Farquhar. 1992. The effect of variation in soil water availability,

vapor pressure deficit and nitrogen nutrition on carbon isotope discrimination in wheat. Aust. J. Agric. Res.

43: 935–947.

Condon, A. G., R. A. Richards, G. J. Rebetzke and G. D. Farquhar. 2004. Breeding for high water use

efficiency. J. Exp. Bot. 55: 2447-2460.

Crepieux, S., C. Lebreton, B. Servin, and G. Charmet. 2004. Quantitative Trait Loci (QTL) detection in

multicross inbred designs: recovering QTL Identical-by-Descent status information from marker Data.

Genetics, 168: 1737–1749.

Farouk, A., R. Shishido, K. Nomura and H. Ikehashi. 2005. QTL-based analysis of leaf senescence in an

indica/japonica in rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 110: 1226–1235.

Farquhar, G. D. and R. A. Richards. 1984. Isotopic composition of plant carbon correlates with water use

efficiency of wheat genotypes, Aust. J. Plant Physiol. 11: 539–552.

Grimmer, M. K., T. Kraft, S. A. Francis and M. J. C. Asher. 2008. QTL mapping of BNYVV resistance

from the WB258 source in sugar beet. Plant Breed. 127: 650-652.

Jun, T. H., K. Freewalt, A. P. Michel and R. Mian. 2014. Identification of novel QTL for leaf traits in

soybean. Plant Breed. 133: 61–66.

Laza, M. R., M. Kondo, O. Ideta, E. Barlaan and T. Imbe. 2007. Identification of Quantitative Trait Loci for

δ13C and productivity in irrigatedlLowland rice. Crop Sci. 46: 763-773.

Levi, A., L. Ovnat, A. H. Paterson and Y. Saranga. 2009. Photosynthesis of cotton near-isogenic lines

introgressed with QTLs for productivity and drought related traits. Plant Sci. 177: 88-96.

Ludlow, M. and R. C. Muchow. 1990. A critical evaluation of traits for improving crop yields in water-limited

environments, Advan. Agron. 4: 107-151.

Mihaljevic, R., H. F. Utz and A. E. Melchinger. 2005. No evidence for epistasis in hybrid and per se

performance of elite European flint maize inbreds from generation means and QTL analyses. Crop Sci.

45:2605–2613.

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٦٠

Ober, E.S., M. L. Bloa, C. J. A. Clark, A. Royal, K. W. Jaggard and J. D. Pidgeon. 2005. Evaluation of

physiological traits as indirect selection criteria for drought tolerance in sugar beet. Field Crops Res. 9: 231-249.

Ober, E. and A. Rajabi. 2011. Abiotic stress in sugar beet. Sugar Tech. 12: 294-298.

Rajabi, A. and E. Ober. 2012. Breeding for improved drought tolerance. In: Ashraf, M., M. Öztürk, M. S. A.

Ahmad and A. Aksoy (Eds.) Crop Production for Agricultural Improvement. Springer.

Rajabi, A., H. Griffiths, E. S. Ober, W. Kromdijk and J. D. Pidgeon. 2008. Genetic characteristics of water

use related traits in sugar beet. Euphytica.160: 175-187.

Rajabi, A., E. Ober and E. Griffiths. 2009. Genotypic variation for water use efficiency, carbon isotope

discrimination, and potential surrogate measures in sugar beet. Field Crops Res. 112: 172-181.

Rebetzke, G. J., A. G. Condon, G. D. Farquhar, R. Appels and R. A. Richards. 2008. Quantitative trait loci

for carbon isotope discrimination are repeatable across environments and wheat mapping populations. Theor.

Appl. Genet. 118: 123-137.

Reif, J. C., L. Wenxin, G. Manje, P. M. Hans, M. Jens, F. Sandra, S. Axel and W. Tobias. 2010. Genetic

basis of agronomically important traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) investigated with joint linkage

association mapping. Theor. Appl. Genet. 121:1489–1499.Rezaiezad, A., V. Mohammadi, A. Zali, H. Zeinali and M. Mardi. 2011. Mapping QTLs controlling yield and

yield components of oilseed rape under normal irrigation and drought stress conditions. J. Seed Plant Improv.

27(1): 199-218.

Saghai Maroof, M. A., K. M. Soliman, R. A. Jorgensen and R. W. Allard. 1984. Ribosimal DNA spacer

length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, choromosomal location, and population dynamics.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 8014-8018.

Schneider, K., R. Schäfer-Pregl, D. Borchardt and F. Salamini. 2002. Mapping QTLs for sucrose content,

yield and quality in a sugar beet population fingerprinted by EST-related markers. Theor. Appl. Genet.

104:1107–1113.Steele, K. A., A. H. Price, J. R. Witcombe, R. Shrestha, B. N. Singh, J. M. Gibbons and D. S. Virk. 2013.

QTLs associated with root traits increase yield in upland rice when transferred through marker-assisted

selection. Theor. Appl. Genet. 126:101-108.

Stich, B., H. P. Piepho, B. Schulz and A. E. Melchinger. 2008. Multi-trait association mapping in sugar beet

(Beta vulgaris L.). Theor. Appl. Genet. 117:947–954.Teulat, B., O. Merah, X. Sirault, C. Borries, R. Waugh and D. This. .2002. QTLs for grain carbon isotope

discrimination in field-grown barley. Theor. Appl. Genet. 106: 118–126.

Utz, H.F. 2011. PlabMQTL - Software for meta-QTL analysis with composite interval mapping. Version 0.9.

Institute of Plant Breeding, Seed Science, and Population Genetics, University of Hohenheim, Stuttgart,

Germany.

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

1394، بهار 1جلد هفدهم، شماره ،"علوم زراعی ایرانمجله"

٦١

Voorrips, R.E. 2002. MapChart: software for the graphical presentation of linkage maps and QTLs. Heredity.

93:77-78.

Weber, W., D. Borchardt and G. Koch. 1999. Combined linkage maps and QTLs in sugar beet (Beta vulgaris

L.) from divergent populations. Plant Breed. 118:193–204.Xu, Y. 2002. Global view of QTL: Rice as a model. In: Kang, M.S. (ed.) Quantitative genetics, genomics and

plant breeding. Wallingford, UK. CAB International, 109–134.Zeng, Z. B. 1994. Precision mapping of quantitative trait loci. Genetics. 136:1457-1468.

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1

"...هاي کنترل کنندهQTLمکان یابی "

٦٢

QTL mapping for root yield and leaf traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) underdrought stress condition

Rajabi, A.1 and D. Borchardt2

ABSTRACTRajabi, A. and D. Borchardt. 2015. QTL mapping for root yield and leaf traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) under drought

stress condition. Iranian Journal of Crop Sciences. 17(1): 46 -62. (In Persian).

Drought stress is one of the most important environmental factors limiting sugar beet production in arid and

semi-arid regions of the world including Iran. Development of drought tolerant varieties is a sustainable

approach to mitigate the effect of this limitation. To develop drought tolerant varieties, it is necessary to

understand the genetic basis and to map the genomic positions (QTLs) of the traits associated with drought

tolerance. To identify the genomic regions of root yield and some leaf traits such as leaf number, leaf

chlorophyll content, specific leaf weight, percent green crop cover, carbon isotope discrimination (Δ), leaf

succulence index, leaf wilt score and leaf scenecense score, 142 F2:3 families derived from crosses between two

parental lines (R49 as tolerant and S501 as sensitive) were studied using simple lattice design under non-stress

and water-deficit stress conditions at Kamalabad Research Station, Karaj, Iran, in 2010. Linkage analysis was

carried out using 759 simple sequence repeat (SSR) and single nucleotide polymorphism (SNP) markers with a

minimum LOD value of 2.5. Eighteen QTLs were identified in the two moisture regime environments. The

highest number of QTLs was found on chromosomes 4 and 6 indicating that these chromosomes play an

important role in genetic control of the traits studied. In non-stress condition, one QTL was found for specific

leaf weight and leaf succulence index, two QTLs for root yield and five QTLs for Δ. In stress condition, one

QTL was identified for root yield, leaf number, leaf chlorophyll content, leaf succulence index and leaf

scenecense score, and two QTLs for Δ and leaf wilt score. The proportion of variance explained by each QTL

ranged from 10.63 to 25.70% in non-stress and from 9.12 to 21.78% in stress conditions, respectively. In stress

condition, the QTL of root yield was co-located with that of leaf scenecense score. Makers tightly linked with

the major QTLs, especially the QTLs of root yield (qRY4s), leaf scenecense (qSen4s) and leaf wilt (qWilt4s),

which could be exploited in marker-assisted selection programs for selection of superior drought tolerant lines

and transfer of desirable alleles into improved varieties.

Keywords: Carbon isotope discrimination, Drought stress, Linkage analysis, Specific leaf weight and

Sugar beet.

Received: August, 2014 Accepted: February, 20151-Assistant Prof., Sugar Beet Seed Institute (SBSI), Karaj, Iran (Corresponding author)(Email: rajabi@sbsi.ir)2- Associate Prof., of KWS SAAT AG, Einbeck, Germany

Dow

nloa

ded

from

agr

obre

edjo

urna

l.ir

at 6

:25

+04

30 o

n F

riday

Sep

tem

ber

10th

202

1