Modern Genetics Journal

fa ارزیابی مولکولی و مورفولوژیکی صفات کیفی ژنوتیپ‌های گندم نان در شرایط آبیاری نرمال و دیم Molecular and morphological evaluation of the quality traits of bread wheat genotypes under normal irrigation and rain-fed conditions ژنتیک گیاهی Subject 01 پژوهشی کامل Applicable سختی دانه، فعالیت پلی فنل اکسیداز (PPO) و نشاسته از مهم ترین عواملی هستند که کیفیت مصرف نهایی دانه گندم نان را تعیین میکنند. سختی دانه توسط ژن‌های پوریندولین (Pina-D1 و Pinb-D1) واقع در کروموزوم‌های 5D، محتوای آمیلوز توسط ژن‌های مومی Wx-A1، Wx-B1 و Wx-D1 که روی کروموزوم‌های 7A، 4A و 7D و فعالیت PPO به توسط ژنهای Ppo-A1 و Ppo-D1 که روی کروموزوم‌های 2A و 2D قرار دارند، کنترل میشوند. به همین منظور ارزیابی تنوع مولکولی صفات کیفی ژنوتیپهای گندم با استفاده از نشانگرهای PinA-D1، PPO18، PPO16، PPO29، Waxy-A1 و Waxy-B1 و به منظور ارزیابی مورفولوژیکی، تعداد 298 ژنوتیپ ( 208 توده بومی و 90 رقم) در قالب طرح آلفا لاتیس با دو تکرار، در دو سال زراعی 98-1397 و 99-1398 در شرایط آبیاری نرمال و تنش خشکی (دیم) در مزرعۀ تحقیقاتی گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه تهران-کرج کشت شدند. در پایان آزمایش صفات کیفی دانه شامل میزان پروتئین، حجم رسوب زلنی، سختی دانه، رطوبت بذر و جذب آب با دستگاه NIR و صفات طول بذر، عرض بذر، ضخامت بذر، گردی بذر و سه شاخص رنگی L، a و b با استفاده از عکسبرداری دیجیتال محاسبه شدند. بر اساس نتایج تنوع بالایی بین ارقام و تودههای بومی گندم نان بر اساس نشانگرهای سختی دانه، فعالیت پلی فنل اکسیداز و نشاسته وجود داشت که این تنوع در تودههای بومی بیشتر از ارقام بود. بر اساس نتایج مولکولی و مورفولوژیکی، ژنوتیپهای 625263، 624941 و 625661 در شزایط آبیاری نرمال و دیم دارای بیشترین میزان پروتئین دانه، سختی دانه و رنگ بذر روشن  بودند که دارای باند (آلل) برای نشانگرهای Waxy-A1 (ژنوتیپ 624941 و 625661)، Waxy-B1 (هر سه ژنوتیپ)، PPO29 (ژنوتیپ 625263 و 625661) و PinA-D1 (هر سه ژنوتیپ) بودند. یافته‌های ما بیشتر حاکی از اهمیت استفاده از این توده‌ها برای بهبود کیفیت دانه در برنامه‌های اصلاحی است. سختی دانه، فعالیت پلی فنل اکسیداز (PPO) و نشاسته از مهم ترین عواملی هستند که کیفیت مصرف نهایی دانه گندم نان را تعیین میکنند. سختی دانه توسط ژن‌های پوریندولین (Pina-D1 و Pinb-D1) واقع در کروموزوم‌های 5D، محتوای آمیلوز توسط ژن‌های مومی Wx-A1، Wx-B1 و Wx-D1 که روی کروموزوم‌های 7A، 4A و 7D و فعالیت PPO به توسط ژنهای Ppo-A1 و Ppo-D1 که روی کروموزوم‌های 2A و 2D قرار دارند، کنترل میشوند. به همین منظور ارزیابی تنوع مولکولی صفات کیفی ژنوتیپهای گندم با استفاده از نشانگرهای PinA-D1، PPO18، PPO16، PPO29، Waxy-A1 و Waxy-B1 و به منظور ارزیابی مورفولوژیکی، تعداد 298 ژنوتیپ ( 208 توده بومی و 90 رقم) در قالب طرح آلفا لاتیس با دو تکرار، در دو سال زراعی 98-1397 و 99-1398 در شرایط آبیاری نرمال و تنش خشکی (دیم) در مزرعۀ تحقیقاتی گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه تهران-کرج کشت شدند. در پایان آزمایش صفات کیفی دانه شامل میزان پروتئین، حجم رسوب زلنی، سختی دانه، رطوبت بذر و جذب آب با دستگاه NIR و صفات طول بذر، عرض بذر، ضخامت بذر، گردی بذر و سه شاخص رنگی L، a و b با استفاده از عکسبرداری دیجیتال محاسبه شدند. بر اساس نتایج تنوع بالایی بین ارقام و تودههای بومی گندم نان بر اساس نشانگرهای سختی دانه، فعالیت پلی فنل اکسیداز و نشاسته وجود داشت که این تنوع در تودههای بومی بیشتر از ارقام بود. بر اساس نتایج مولکولی و مورفولوژیکی، ژنوتیپهای 625263، 624941 و 625661 در شزایط آبیاری نرمال و دیم دارای بیشترین میزان پروتئین دانه، سختی دانه و رنگ بذر روشن  بودند که دارای باند (آلل) برای نشانگرهای Waxy-A1 (ژنوتیپ 624941 و 625661)، Waxy-B1 (هر سه ژنوتیپ)، PPO29 (ژنوتیپ 625263 و 625661) و PinA-D1 (هر سه ژنوتیپ) بودند. یافته‌های ما بیشتر حاکی از اهمیت استفاده از این توده‌ها برای بهبود کیفیت دانه در برنامه‌های اصلاحی است.   <div style="text-align: justify;">Grain hardness, polyphenol oxidase (PPO) activity, and starch composition are crucial for bread wheat’s end-use quality. Grain hardness is regulated by puroindoline genes (Pina-D1 and Pinb-D1) on chromosome 5D; amylose content by waxy genes (Wx-A1, Wx-B1, Wx-D1) on chromosomes 7A, 4A, and 7D; and PPO activity by Ppo-A1 and Ppo-D1 genes on chromosomes 2A and 2D. To assess molecular diversity for these traits, markers PinA-D1, PPO18, PPO16, PPO29, Waxy-A1, and Waxy-B1 were utilized. For phenotypic evaluation, 298 wheat genotypes (208 landraces and 90 cultivars) were grown in an alpha-lattice design with two replications over two cropping seasons (2018–2019 and 2019–2020), under both well-irrigated and rain-fed conditions at the University of Tehran’s research farm. At harvest, grain quality traits, including protein content, Zeleny sedimentation volume, grain hardness, seed moisture, and water absorption, were measured via near-infrared reflectance (NIR) spectroscopy. Seed length, width, thickness, circularity, and color indices (L*, a*, b*) were analyzed through digital imaging. The study revealed considerable genetic diversity among landraces and cultivars, with greater variability among landraces. Genotypes 625263, 624941, and 625661 demonstrated superior grain protein content, hardness, and light seed color in both irrigation regimes. These genotypes carried favorable alleles at Waxy-A1 (624941 and 625661), Waxy-B1 (all three), PPO29 (625263 and 625661), and PinA-D1 (all three). These results highlight the value of these landraces as genetic resources for improving wheat grain quality.</div> پروتئین, تنوع ژنتیکی, توده‌های بومی, گندم, مارکرهای مولکولی genetic diversity, Landraces, molecular markers, protein, wheat 59 73 http://mg.genetics.ir/browse.php?a_code=A-10-506-1&slc_lang=fa&sid=1 Ehsan Rabieyan احسان ربیعیان rabieyan.1369@gmail.com 10031947532846008697 10031947532846008697 No University of Tehran دانشگاه تهران Mohammad Reza Bihamta محمدرضا بی همتا mrghanad@ut.ac.ir 10031947532846008698 10031947532846008698 Yes University of Tehran دانشگاه تهران Mohsen Esmaeilzadeh Moghaddam محسن اسماعیل‌زاده مقدم esmaeilzadehmohsen@ymail.com 10031947532846008699 10031947532846008699 No Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO) موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر Valiollah Mohammadi ولی‌اله محمدی vmohammadi@ut.ac.ir 10031947532846008700 10031947532846008700 No University of Tehran دانشگاه تهران Hadi Alipour هادی علی پور ha.alipour@urmia.ac.ir 10031947532846008701 10031947532846008701 No Urmia University دانشگاه ارومیه Kobra Mokarian کبری مکاریان kmokarian@gmail.com 10031947532846008702 10031947532846008702 No Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO) سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی