نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حمید حسنیان خوشرو ¹
• زهرا سادات شبر ²
• حمیدرضا پورعلی بابا ³
• جهاد سورنی ⁴
• لیلا پورهنگ ⁴

¹ سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، مراغه، ایران

² عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

³ عضو هیئت علمی موسسه تحیقات کشاورزی دیم کشور

⁴ پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

مقدمه: بیماری پژمردگی فوزاریومی (Fusarium oxysporum) از بیماری­های مهم نخود بوده که در اکثر مناطق کشت محصول در کشور حضور داشته و ضمن کاهش کیفیت، در مواردی باعث خسارت 100% مزارع نخود می­شود. تکنیک تلاقی برگشتی پیوسته با نشانگر یکی از روش­های موثر و دقیق در انتقال ژن­های خاص مانند ژن­های مقاومت به بیماری در زمان کوتاه در گیاهان خودگشن می­باشد. رقم نخود هاشم از ارقام با عملکرد بالا، دارای تیپ ایستاده و پابلند بوده که به دلیل حساسیت به بیماری پژمردگی فوزاریوم، کشت آن با محدودیت مواجه شده است. لذا این تحقیق به­منظور انتقال صفت مقاومت به فوزاریوم از رقم مقاوم آنا به رقم مطلوب نخود هاشم به روش تلاقی برگشتی مبتنی بر نشانگر انجام شد.  
روش‌­شناسی: این تحقیق طی پنج سال زراعی (402-1397) انجام شد. بین والدین انتخابی رقم نخود آنا (به­عنوان والد بخشنده) و رقم نخود هاشم (به­عنوان والد گیرنده) تلاقی انجام شده و نتاجF₁  جهت تولید نسل BC₁F₁ با رقم هاشم تلاقی برگشتی داده شد. عملیات تلاقی برگشتی تا حصول نتاج BC₃F₁ (سه مرتبه تلاقی برگشتی) ادامه داشت. سپس نتاج حاصل یک مرتبه خودگشن و نتاج BC₃F₂ حاصل شد. برای تشخیص و غربال نمودن نتاج حاوی آلل‌های مقاومت به بیماری پژمردگی نخود در هر نسل از چهار آغازگر پیوسته با ژن­های مقاومت و برای شناسایی نتاج با بیشترین تشابه ژنتیکی با والد گیرنده از 16 نشانگر SSR استفاده گردید. در نهایت لاین­های انتخابی نسل BC₃F₂ از لحاظ مقاومت به بیماری فوزاریوم ارزیابی فنوتیپی شدند. همچنین برای ترسیم QTLها روی نقشه مرجع و فراتحلیل QTLها از نرم‌افزار BioMercator استفاده شد.        
یافته‌­های تحقیق: از تلاقی والدین، 20 هیبرید F₁ واقعی به­دست آمد که جهت تولید نسل BC₁F₁ با والد هاشم اولین تلاقی برگشتی انجام شد. بر اساس نتایج پویش ژنومی نتاج BC₁F₁ به­وسیله چهار نشانگر پیوسته با ژن­های مقاومت به فوزاریوم (TA59, TA96, TR19, CaM1402)، 6 ژنوتیپ BC₁F₁ حاوی آلل­های مقاوم بودند که جهت تولید نسل BC₂F₁ با رقم هاشم تلاقی برگشتی داده شدند. از مجموع 52 نتاج BC₂F₁، 12 ژنوتیپ BC₂F₁ حاوی 4 آلل مقاوم بوده از بین آنها براساس نتایج پویش ژنومی به­وسیله 16 نشانگر SSR، 5 ژنوتیپ دارای بیشترین تشابه ژنتیکی با والد گیرنده بود که جهت تولید نسل BC₃F₁ با رقم هاشم تلاقی برگشتی داده شدند. 12 نتاج BC₃F₁ حاوی آلل­های مقاوم و دارای بیشترین تشابه ژنتیکی به والد گیرنده، جهت تثبیت زمینه ژنتیکی و به­دست آوردن یک جمعیت هموزیگوت خودگشن شده و نتاج BC₃F₂ حاصل شد که ارزیابی­های فنوتیپی مقاومت به بیماری این نتاج، حاکی از وجود سه لاین مقاوم با خصوصیات زراعی مناسب و بیشترین تشابه ژنتیکی با والد گیرنده بود. همچنین در این پژوهش به کمک فراتحلیل مطالعات QTL، نواحی مرتبط با مقاومت ژنتیکی به نژادهای مختلف این بیماری روی کروموزوم‌های 2، 4، 5 و 6 شناسایی شد.

کلیدواژه‌ها

• پژمردگی فوزاریوم
• تلاقی برگشتی
• گزینش
• نخود
• نشانگر مولکولی

موضوعات

• به‌نژادی

عنوان مقاله [English]

Producing chickpea resistance line to Fusarium Wilt (Fusarium oxysporum ) using Marker-Assisted Backcrossing

نویسندگان [English]

• Hamid Hasaneian Khoshro ¹
• Zahra-Sadat Shobar ²
• Hamid Reza Pouralibaba ³
• Jahad Sorni ⁴
• Leila Pourhang ⁴

¹ Assistant Professor, Dryland Agricultural Research Institute (DARI), Agriculture Research, Education and Extension Organization (AREEO), Maragheh, Iran

² Molecular Physiology Department, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), AREEO, Karaj, Iran

³ Researcher at DARI

⁴ Molecular Physiology Department, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), AREEO, Karaj, Iran

چکیده [English]

Introduction: Fusarium wilt (FW) caused by F. oxysporum f. sp. ciceris causes extensive damage to chickpea in many parts of the Iran. The technique of Marker-assisted backcrossing (MABC) is one of the effective and accurate methods in transferring specific genes such as disease resistance genes in a short time in self-pollination plants. Hashem is one of Iranian chickpea cultivars with high yield, plant height and tall stems which its cultivation is limited due to susceptibility to the fusarium wilt. Therefore, Purpose of this study was to introgression resistance to fusarium wilt from Ana cultivar, as a donor, to Hashem as a recurrent and susceptible cultivar using molecular marker-assisted backcrossing.
Methodology: This research was conducted during five cropping seasons (2018-2023). Crossing was done between the selected parents of chickpea cultivar Ana (as a donor parent) and Hashem (as a recurrent parent) and the F₁ progeny was backcrossed with Hashem to produce the BC₁F₁ generation. By using three backcrosses and one rounds of selfing, BC₃F₂ progeny was obtained. Foreground selection (FGS) was conducted with four markers (TA59, TA96, TR19, and CaM1402) linked to FW resistance genes. Background selection (BGS) was employed with evenly distributed 16 (Ana × Hashem) SSR markers in the chickpea genome to select plant(s) with higher recurrent parent genome (RPG) recovery. Finally, the selected lines of BC₃F₂ generation were phenotypically evaluated in terms of Fusarium disease resistance.
Research findings: In first year, from the crossing of two parents, 20 real F1 plants were obtained and backcrossed with Hashem to produce BC₁F₁ plants. Based on results of foreground selection (FGS), was undertaken using four markers (TA59, TA96, TR19, and CaM1402) linked to resistance genes, 6 BC₁F₁ plants contained 4 resistant alleles and participated in the second backcrossing to produce BC₂F₁ plants. In the following, from a total of 52 BC₂F₁ plants 12 BC₂F₁ plants contained 4 resistant alleles, for background selection (BGS) to observe the recovery of recurrent parent genome using 16 SSRs, At this stage based on the BGS results 5 plant, with the highest background recovery, selected and backcrossed with recurrent parent to produce BC₃F₁ plants. Followed by cycles of, 6 plants in BC₃F₁ containing resistant genes and most similar to the recurrent parent were selected. The identified plants were selfed to obtain 6 BC₃F₂ lines which were screened phenotypically for resistance to fusarium wilt. Finally, 12 BC₃F₂ lines were obtained which led to identification of 3 highly resistant lines of Hashem with FWR gene introgressed in them. Also, in this study using Meta-QTL analysis region associated with genetic resistance to different race of fusarium wilt were identified on chromosomes 2, 4, 5 and 6.

کلیدواژه‌ها [English]

• Backcrossing
• Chickpea
• Fusarium wilt
• Molecular marker
• Selection