مطالعه هیبرید بین گونه‌ای گلرنگ زراعی با گلرنگ وحشی و تاثیر بذر بر صفات زراعی، کیفیت دانه و میزان خسارت مگس گلرنگ

STUDENT

DEGREE

YEAR

Iran is one of the centers of genetic diversity for cultivated and wild safflower species. Some of the wild species such as Carthamus oxyacantha having distribution and adaptability with different climate conditions could be used in safflower breeding programs. In this study, populations of wild safflower, C. oxyacantha were collected from western, central and southern regions of Iran to investigate their genetic variation for quantity and quality of seed oil, agro-morphologic traits and ISSR markers. The effect of seed coat color on resistance to safflower fly, Acanthiophilus helianthi was also evaluated. Furthermore, the inheritance and possibility of transferring seed coat color and other useful genes from wild species to cultivated one via interspecific hybridization was studied. The mechanism of plant resistance to safflower fly and effective bio-chemical compounds involved in the resistance were also investigated. Light and electron microscope were used to observe the color ingredients accumulation part in the seed coat. Finally, the effect of seed color on seed yield and other agronomic traits of safflower and fly resistance were studied in F 3 generation derived from the interspecific hybridization. Evaluation of genetic diversity among wild safflower accessions using morphologic traits and ISSR markers showed that there were considerable variation among the wild accession and based on clustering, they were separated according to their different geographical regions. The results showed that some wild accessions had appropriate seed oil content and oil quality comparable with the oil extracted from cultivated species. In the wild safflower germplasm, colored seeds (brown and black) had higher frequency; higher seed weight and lower percentage of safflower fly damage compared to the white seeds. Higher dead fly larvae in the heads and lower infected heads resulted in lower fly density and seed yield damage in the wild safflower accessions than the cultivated species. This may indicate that wild species are possibly resistant to safflower fly. Detection of different polyphenolic- flavonoid compounds in colored seed coats showed that these compounds may involve in antibiosis of fly larvae. Study of F 2 and F 3 progenies of interspecific cross showed that two loci with epistatic action may control seed coat color. Also, evaluation and comparison of F 3 population having white or colored seed coats in the field showed that plants derived from colored seed had better seedling characteristics and earliness, higher yield and yield components specially the number of heads per plant, but lower seed hull percentage. Seed coat color had also significant effect on safflower fly damage. The number of eggs and

ایران یکی از مراکز اصلی تنوع ژنتیکی گونه های اهلی و وحشی گلرنگ است. برخی گونه های وحشی گلرنگ همانند Carthamus oxyacantha با داشتن پراکنش و سازگاری زیاد به شرایط محیطی مختلف، می‌توانند در برنامه های به نژادی گلرنگ و افزایش توسعه کشت مورد استفاده قرار گیرند. در این مطالعه پس از جمع آوری ژرم پلاسم گلرنگ وحشی C.oxyacantha از مناطق غربی، مرکزی و جنوبی ایران، تنوع ژنتیکی آن از نظر کمیت و کیفیت روغن دانه، صفات زراعی- مورفولوژیک و نشانگر مولکولی ISSR بررسی گردید. همچنین تاثیر رنگ بذر گونه وحشی بر مقاومت به مگس گلرنگ Acanthiophilus helianthi بررسی شد. سپس امکان انتقال رنگ بذر و سایر ژن‌های مطلوب گلرنگ وحشی به گلرنگ اهلی از طریق تلاقی بین گونه ای بررسی گردید. در این راستا، خصوصیات هیبرید و وراثت صفات از جمله رنگ بذر در تلاقی بین گونه ای مورد مطالعه قرار گرفت. سازوکار ایجاد مقاومت نسبت به مگس گلرنگ و همچنین مواد بیوشیمیایی موثر در آن از طریق اندازه‌گیری ترکیبات فنلی پوسته بذر و کروماتوگرافی مایع بررسی گردید. از میکروسکوپ نوری و الکترونی نیز به منظور مشاهده محل ترکیبات رنگی استفاده شد. تأثیر تلاقی بین گونه ای با تاکید بر تاثیر رنگ بذر بر خصوصیات مختلف زراعی گلرنگ از جمله عملکرد محصول در نسل 3 F از اهداف دیگر این مطالعه بود. بررسی تنوع ژنتیکی جمعیت‌های گونه وحشی با استفاده از صفات مورفولوژیک و نشانگر ISSR نشان داد که تنوع قابل ملاحظه ای بین جمعیت های گونه وحشی وجود دارد، به گونه ای که نمونه های جمع آوری شده تا حد زیادی بر اساس منطقه جغرافیایی تفکیک شدند. نتایج همچنین نشان داد که برخی ژنوتیپ های گونه وحشی دارای کمیت و کیفیت روغن مناسب و قابل مقایسه با مقدار و کیفیت روغن گونه اهلی C.tinctorius هستند. در ژرم پلاسم جمع آوری شده گلرنگ وحشی بذرهای رنگی(قهوه‌ای - مشکی) نسبت به بذرهای سفید فراوانی بیشتر، وزن هزار دانه بالاتر و درصد کمتری از خسارت ناشی از مگس گلرنگ را داشتند. مرگ لارو‌های مگس گلرنگ در غوزه های گیاهان وحشی به همراه کمتر بودن درصد غوزه های آلوده آنها که نتیجه آن کاهش تراکم جمعیت مگس گلرنگ و کمتر شدن درصد خسارت به تعداد دانه و عملکرد دانه در بوته گونه وحشی نسبت به گونه اهلی بود، نشان داد که گونه وحشی به مگس گلرنگ مقاومت نسبی دارد. بررسی مواد بیوشیمیایی پوسته بذر نشان داد که احتمالاً ترکیبات پلی فنولی- فلاونوئیدی موجود در پوسته بذر در آنتی بیوز لارو مگس گلرنگ نقش دارد که پس از تغذیه لاروها از پوسته‌های بذر رنگی موجب مرگ آن‌ها می شود. پس از انجام تلاقی بین گونه ای و تولید هیبرید، نتاج 2 F و سپس 3 F حاصل گردید. نتایج نشان داد که دوژن با اثر اپیستازی، رنگ بذر را کنترل می کنند. همچنین بررسی جمعیت های دارای پوسته بذر رنگی و سفید در نسل 3 F مشخص نمود که وجود مواد رنگی در پوسته بذر علاوه بر موثر بودن در ظهور بهتر گیاهچه و زودرسی، بر عملکرد و اجزاء آن بویژه تعداد غوزه در بوته تاثیر مثبت و معنی داری دارد و درصد پوسته دانه را نیز کاهش می دهد. رنگ بذر بر صفات مرتبط با مقاومت به مگس گلرنگ نیز تاثیر معنی داری گذاشت. تعداد تخم و شفیره در غوزه‌های آلوده و همچنین تراکم مگس گلرنگ در جمعیت های حاصل از تلاقی گلرنگ اهلی و وحشی که دارای بذر رنگی بودند در مقایسه