Skip to main content
SUPERVISOR
Aghafakhr Mirlohi,Mohammad Mehdi Majedi,Ghodratollah Saeidi
اقافخر میرلوحی فلاورجانی (استاد راهنما) محمد مهدی مجیدی (استاد راهنما) قدرت اله سعیدی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fariba Shafiei Koij
فریبا شفیعی کویج

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Efficiency of selection methods in advanced generations of safflower interspecific crosses and phylogenetic analysis of species in terms of fad2 gene
Safflower (Carthamus tinctorius L.) is recommended one of the prospective oilseed crops to grow in different stress conditions. Wild relatives of safflower are considered a good source of genes to improve cultivated safflower for important traits such as drought and salinity tolerance, and increased seed yield. This research was conducted in three studies. In the first study, C. tinctorius, C. palaestinus and C. oxyacanthus were crossed with each other and three interspecific population progenies including C. tinctorius ×C. palaestinus (TP), C. tinctorius × C. oxyacanthus (TO) and C. oxyacanthus × C. palaestinus (OP) were developed. Three selection methods including single plant selection (), modified selected bulk (MSB) and modified bulk (MB) were applied at F3 generation, using observable criteria reported to have high correlation with yield. Lines were derived from each selection method were evaluated in F4 generation in terms of agro-phenological traits under water stress and non-stress conditions. and MSB methods resulted in higher mean values for agronomic traits compared to MB under both moisture conditions and were equally efficient in selecting better genotypes. Higher mean values of agronomic traits for the best single plant (derived from method) and the best three selected plants (derived from MSB) compared to the other plants in each line were observed and indicated that capitulum diameter (CD), number of capitula per plant (NCP), number of branches per plant (NB) and plant height (PH) could be good criteria for identifying superior genotypes in safflower under both moisture environments. For , a high percentage of agreement was observed between visual selection and selection based on actual yield. In the second study, selection methods and stress tolerance index (STI) were jointly practiced in F5 generation for all segregating populations. Genetic gain was obtained under both water stress and non-stressed conditions for several traits including seed yield. Response to selection in different interspecific populations under water stress and non-stress conditions identified suitable criteria for improving seed yield. The results of response to selection in segregating populations for measured traits showed that OP population had the highest values of genetic gain compared with the other two populatio so that capitulum diameter, number of seeds per plant, seed weight, capitulum weight and plant height had the most influence on response to selection in this population. Genetic gain in TO population was obtained through capitulum diameter, number of seeds per plant, seed weight, capitulum weight, number of capitula per plant and plant height. For TP population, the genetic gain was not as high as it was for the other two populations. Visual selection based on capitulum diameter and plant height for OP and TO genotypes, and number of branches per plant and number of capitula per plant for TP genotypes would bring genetic gain in the next segregating generations, respectively. It is concluded that combining STI with selection methods in safflower interspecific breeding may efficiently identify superior genotypes in the early segregating generations in water stress and non-stress growing conditions. The third study was conducted to do phylogenetic analysis of Carthamus species base on fad2 gene sequences and also to determine the fatty acid composition of two segregating populations developed in study two plus 45 genotypes representing ten Carthamus species. Phylogenetic analysis suggested that the allotetraploid species C. lanatus had contributed in fad2-1 gene introgression into allohexaploid species C. creticus and C. turkestanicus. On the other hand, based on the complete sequence of fad2-1 gene, it was revealed that C. palaestinus was the closest relative species to C. tinctorius. The present study confirmed deletion of one base pair in fad2-1 gene encoding region in C. tinctorius genotypes led to the high oleic acid phenotypes. Semi-transgressive segregation was observed for fatty acid compositions in recombinant lines of the two segregating populations studied. Recombinant lines TP7, TP18, TP20, TP21 and TO7 derived from single plant selection method were identified as lines with high potential yield, high drought tolerance and high linoleic acid content. Key words: Carthamus genus, Wild relatives, Interspecific hybridization, Genetic gain, Fatty acid composition, Phylogenetic analysis, fad2 gene
گونه‌های وحشی گلرنگ منابع مهمی از نظر دارا بودن ژن‌های مطلوب برای بهبود بسیاری از صفات مهم گلرنگ زراعی ( Carthamus tinctorius ) مانند افزایش تحمل خشکی، شوری و عملکرد محسوب می‌شوند. به همین جهت برای دستیابی به بازده ژنتیکی بالا در نسل‌های بعد، خویشاوندان وحشی تلاقی‌پذیر با گونه اهلی گلرنگ از اهمیت خاصی برخوردار هستند. پژوهش حاضر در قالب سه مطالعه اجرا گردید. در مطالعه اول، سه گونه C. tinctorius, C. palaestinus و C. oxyacanthus با یکدیگر تلاقی داده شدند و سه جمعیت در حال تفرق C. tinctorius × C. paleastinis (TP)، C. oxyacanthus × C. palaestinus (OP) و C. tinctorius × C. oxyacanthus (TO) بدست آمد. سه روش گزینش اصلاحی شامل روش گزینش تک بوته ()، بالک انتخابی تغییر یافته (MSB) و بالک تغییر یافته (MB)، بر روی جمعیت‌های در حال تفرق در نسل F 3 اعمال شد. جمعیت‌‌های حاصل از روش‌های گزینش در نسل F 4 تحت شرایط محیطی عدم تنش و تنش رطوبتی از لحاظ صفات فنولوژیک، مورفولوژیک و آگرونومیک مورد بررسی قرار گرفتند. از لحاظ اکثر صفات مورد ارزیابی، جمعیت‌های حاصل از روش‌های گزینش تک بوته و بالک انتخابی تغییر یافته در مقایسه با جمعیت‌های حاصل از روش گزینش بالک تغییر یافته برتری داشتند. به نظر می‌رسد دو روش گزینش تک بوته و بالک انتخابی تغییر یافته کارائی یکسانی در شناسایی ژنوتیپ‌های برتر داشتند. ارزش میانگین بهترین تک بوته (روش) نسبت به بقیه بوته‌های هر لاین از لحاظ صفات آگرونومیک بالاتر بود. همچنین، ارزش میانگین بالاتر برای صفات آگرونومیک در سه بوته برتر انتخاب شده (روشMSB) از هر ژنوتیپ نسبت به بقیه بوته‌های هر لاین مشاهده گردید. ارزش میانگین بالاتر برای صفات مورفولوژیک و آگرونومیک در بوته‌های انتخاب شده در هر دو روش گزینش و MSB بیانگر این موضوع می‌باشد که صفات قطر غوزه، تعداد غوزه در بوته، تعداد انشعابات اصلی و ارتفاع بوته می‌توانند معیارهای مناسبی برای شناسایی ژنوتیپ‌های برتر در گلرنگ تحت شرایط محیطی عدم تنش و تنش رطوبتی باشند. درصد توافق بالا بین گزینش ظاهری و گزینش بر مبنای عملکرد واقعی تک بوته‌ها در شرایط عدم تنش و تنش رطوبتی مشاهده گردید. در پژوهش دوم، کارائی ترکیب روش‌های گزینش مورد بررسی با شاخص تحمل تنش (Stress tolerance index; STI) برای جمعیت‌های مورد مطالعه در نسل‌ F 5 مورد آزمون قرار گرفت و بازده ژنتیکی برای تمامی صفات مورد ارزیابی از جمله عملکرد دانه در هر دو محیط عدم تنش و تنش رطوبتی محاسبه شد. با توجه به نتایج پاسخ به گزینش مشاهده شده نسبت به میانگین نسل F 4 در جمعیت های حاصل از تلاقی بین گونه‌ای برای صفات مورد ارزیابی، جمعیت OP بیشترین بازده ژنتیکی را نسبت به دو جمعیت دیگر تحت شرایط عدم تنش و تنش رطوبتی نشان داد که صفات قطر غوزه، تعداد دانه در غوزه، وزن صد دانه، وزن غوزه و ارتفاع بوته بیشترین تاثیر را در افزایش پاسخ به گزینش در این جمعیت داشته‌اند. پیشرفت ژنتیکی حاصل از انتخاب در جمعیت TO از طریق صفات تعداد غوزه در بوته، قطر غوزه، تعداد دانه در غوزه، وزن صد دانه، وزن غوزه و ارتفاع بوته بدست آمد. در مورد جمعیت TP بازده ژنتیکی برای عملکرد دانه به اندازه دو جمعیت دیگر بالا نبود. گزینش ظاهری در شرایط مزرعه برای ژنوتیپ‌های OP و TO،‌‌ براساس صفات ارتفاع بوته و قطر غوزه و برای ژنوتیپ‌های TP براساس صفات تعداد انشعابات اصلی و تعداد غوزه در بوته‌، بازده ژنتیکی را در طی نسل‌های تفکیک در هر یک از جمعیت‌های درحال تفرق به همراه خواهد داشت. بر اساس نتایج این مطالعه، ترکیب STI با روش‌های گزینش در شناسایی ژنوتیپ‌های برتر در نسل‌های در حال تفرق تلاقی‌های بین گونه‌ای گلرنگ در محیط‌های عدم تنش و تنش رطوبتی کارآمد بود. مطالعه سوم به منظور تجزیه فیلوژنتیکی جنس کارتاموس بر اساس توالی ژن‌های fad2 و تعیین درصد پروفایل اسیدهای چرب در دو جمعیت در حال تفرق و 45 ژنوتیپ از ده گونه از جنس کارتاموس صورت گرفت. نتایج تجزیه فیلوژنتیک بیانگر آن بود که گونه آلوتتراپلوئید C. lanatus در اینتروگرسیون ژن fad2-1 به دو گونه آلوهگزاپلوئید C. turkestanicus و C. creticus درگیر بوده است. از طرف دیگر، تحقیق حاضر بر مبنای توالی‌یابی کامل ژن fad2-1 ، ارتباط فامیلی بسیار نزدیک بین C. palaestinus با گونه زراعی گلرنگ C. tinctorius را تائید می‌کند. پژوهش حاضر نیز تائید می‌کند که حذف‌شدن یک باز سیتوزین در قسمت کد کننده ژن fad2-1 در گونه C. tinctorius منجر به ایجاد ژنوتیپ‌های با محتوی اسید چرب اولئیک بالا می‌گردد. تفکیک متجاوز برای پروفایل اسید چرب در برخی لاین‌های نوترکیب در دو جمعیت در حال تفرق مشاهده گردید. لاین‌های نوترکیب TP7، TP18، TP20، TP21 و TO7 حاصل از روش گزینش تک بوته به عنوان لاین‌های با پتانسیل عملکرد بالا، متحمل به تنش رطوبتی و محتوی لینولئیک اسید بالا شناسایی شدند. کلمات کلیدی : جنس کارتاموس، خویشاوندان وحشی، تلاقی بین‌گونه‌ای، پیشرفت ژنتیکی، پروفایل اسید چرب، تجزیه فیلوژنتیکی، ژن fad2

ارتقاء امنیت وب با وف بومی