ارزیابی تنوع ژنتیکی حاصل از القای جهش با اشعه‌ی گاما در کلزا با استفاده از نشانگر مولکولی ریز ماهواره و صفات مورفولوژیک

STUDENT

DEGREE

YEAR

This research was conducted to assess genetic diversity induced by gamma rays in rapeseed using morphological and molecular approaches and to identify useful mutants in terms of morphophenological traits, yield and yield components in 2010 - 2011. M 2 mutant lines derived from two spring rapeseed "RGS003" and "Sarigol" cultivars treated by 1200 GY gamma ray irradiation along with controls were evaluated in the field. The results of analysis of variance revealed highly significant differences among mutant lines and induction of significant genetic variation in the studied traits. According to genetic parameters, number of pods per plant and number of seeds per pod possessed the highest induced variation in mutant lines belonging to Sarigol cultivar. Based on the results of phenotypic and genetic correlations, 1000 seed weight had the highest relationship with seed yield per plant. Stepwise regression analysis also showed that 1000 seed weight was one of the most important traits contributing in yield. Cluster analysis using means of agronomic traits of four treatments (32 mutant lines of RGS003, 30 mutant lines of Sarigol, RGS003 and Sarigol) divided mutant lines and cultivars into the separate groups. Moreover, cluster analysis using 62 mutant lines and two controls divided the genotypes into 5 groups, which was also confirmed by F bill test. Likewise analysis of variance indicated that variation among groups was greater than variation within groups. Mutant line 26 of Sarigol was clusterd in a separate group, which can be explained by it’s superior viz number of pods per plant, number of seeds per pod and seed yield per plant. Considering induced genetic variation benefitical for improving agronomic traits, M 2 lines 9 of RGS003 and 16, 25 and 26 of Sarigol could be suggested as the most useful lines for breeding canola. SSR data analysis on mutant lines and controls demonstrated a considerable genetic variation among mutant lines, where 83% of primers generated polymorphic bands with 3.32 allele per locus. The results of PCoA analysis indicated that the SSR markers have not correlated and scattered throughout the genome. The highest genetic distance was observed between M2 lines 14 of Sarigol and control (0.58), whereas the lowest genetic distance obtained between line 22 of Sarigol and control (0.88). Analysis of molecular variance (AMOVA) indicated a significant difference between mutant lines and controls. Furthermore, cluster analysis based on SSR markers grouped the 64 genotypes into 7 clusters. Distinct ltr" Key words: mutation, gamma rays, genetic diversity, rapeseed

ین پژوهش بمنظور بررسی تنوع ژنتیکی حاصل از القای جهش با اشعه‌ی گاما از لحاظ سطوح مورفولوژیک و مولکولی در کلزا و شناسائی موتانت‌های مفید از نظر صفات مرفوفنولوژیک، عملکرد و اجزای عملکرد طی سال‌های 1388 تا1390 اجرا شد. لاین‌های موتانت حاصل از تیمار دو رقم کلزای بهاره RGS003 و ساری‌گل با دز 1200 گرای اشعه گاما در نسل M 2 به همراه شاهد در مزرعه مورد ارزیابی قرارگرفتند. نتایج تجزیه واریانس صفات حاکی از اختلاف بسیار معنی‌دار بین لاین‌های موتانت و القای تنوع ژنتیکی معنی‌دار در تمام صفات مورد مطالعه بود. بررسی پارامترهای ژنتیکی نشان دادکه بیشترین تنوع در صفات تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در غلاف و در لاین‌های موتانت متعلق به رقم ساری‌گل القا گردیده است. بر اساس نتایج همبستگی‌های فنوتیپی و ژنتیکی، صفت وزن هزار دانه دارای بیشترین ضرایب همبستگی با صفت عملکرد دانه در بوته بود. در بررسی ارتباط صفات کمی با عملکرد دانه به کمک رگرسیون مرحله‌ای نیز وزن هزار دانه به عنوان مهمترین صفت تعیین کننده عملکرد شناخته شد. تجزیه خوشه‌ای تیمارهای موتانت و شاهد بر اساس میانگین صفات زراعی چهار تیمار ( 32 لاین موتانت RGS003، 30 لاین موتانت ساری‌گل، رقم شاهد RGS003 و رقم شاهد ساری‌گل) موجب تفکیک تیمارهای شاهد و موتانت گردید. ضمن اینکه تجزیه خوشه‌ای بر اساس62 لاین موتانت و ارقام شاهد آن‌ها را در 5 گروه طبقه‌بندی نمود که با آزمون F بیل نیز تائید شد. به همین ترتیب تجزیه واریانس نیز حاکی از تنوع بیشتر بین گروه‌ها از تنوع درون گروه‌ها بوده است. لاین‌ موتانت شماره 26 ساری‌گل به عنوان برترین لاین موتانت از نظر صفات زراعی تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و عملکرد در یک گروه جداگانه قرارگرفت. بر اساس نتایج القای جهش با پرتوتابی، لاین‌های موتانت شماره 9 RGS003 و شماره 16، 25 و 26 ساری‌گل بعنوان برترین لاین‌های موتانت و قابل استفاده در برنامه‌های اصلاحی، جهت بهبود همزمان خصوصیات زراعی شناخته شدند. نتایج تجزیه و تحلیل داده‌های نشانگر مولکولی SSR بر روی لاین‌های موتانت و شاهد حاکی از تفاوت لاین‌های موتانت از نظر تعداد و اندازه قطعات تکثیر شده توسط آغازگرهای مورد مطالعه بود. به طوریکه 83% آغازگرها با ایجاد چندشکلی بامتوسط32/3 آلل در هر مکان ژنی، تنوع ژنتیکی قابل ملاحظه‌ای را در لاین‌های موتانت نشان دادند. نتایج حاصل از تجزیه به هماهنگ‌های اصلی نشانگر مولکولی SSR حاکی از این بود که نشانگرهای مورد استفاده با یکدیگر احتمالا همبستگی اندکی داشته و به عبارت دیگر در طول ژنوم پراکنده‌اند. مقایسه ضرایب تشابه بین لاین‌های موتانت و ارقام شاهد نشان داد که بیشترین فاصله ژنتیکی (58/0) بین لاین موتانت شماره14 و شاهد و بیشترین قرابت ژنتیکی (88/0) بین لاین موتانت شماره22 و شاهد رقم ساری‌گل وجود داشته است. نتایج حاصل از تجزیه واریانس مولکولی و گروهبندی تیمارهای موتانت و شاهد بر اساس فراوانی‌های آللی نیز نشان دهنده‌ی تمایز ژنتیکی لاین‌های موتانت از یکدیگر و همچنین تمایز لاین‌های موتانت از شاهد بود. بر اساس تجزیه خوشه‌ای، 62 لاین موتانت و ارقام شاهد در 7 گروه مجزا طبقه بندی شدند. مقایسه گروهبندی انجام شده با صفات مورفولوژیک و نشانگرهای مولکولی نشان داد که این دو گروهبندی جنبه‌های متفاوتی از روابط ژنتیکی لاین‌های موتانت را آشکار ساخته‌اند. با توجه به تنوع القا شده در صفات مورفولوژیک و تنوع موجود در سطح DNA با استفاده از نشانگرهای مولکولی احتمالا می‌توان از بین لاین‌های موتانت ارزیابی شده، گزینه‌های مناسب را برای برنامه‌های ژنتیکی اصلاحی آینده کلزا انتخاب کرد.