تجزیه لاین * تستر و پروتئوم برخی هیبریدهای آفتابگردان تحت تنش خشکی
/مهدی مهیجی
: دانشکده کشاورزی
۱۸۸ص
چاپی
دکتری
در رشته اصلاح نباتات گرایش ژنتیک بیومتری
۱۳۹۲/۱۲/۲۶
دانشگاه تبریز
آفتابگردان یکی از مهمترین منابع تولید روغن گیاهی در جهان است که تحت تاثیر تنشصهای محیطی، از جمله خشکی قرار میصگیرد .پروتئومیک در تلفیق با روش های بیومتریکی ابزاری قدرتمند در شناسایی سازوکارصهای درگیر در پاسخ به تنشصها و الگو-های مولد هتروزیس محسوب میصشود .در این پژوهش، شش لاین اینبرد آفتابگردان با پنج تستر تلاقی و ۳۰ هیبرید حاصل بر پایه طرح ژنتیکی لاین تستر طی دو سال در یک آزمایش مزرعهصای بصورت طرح کرتصهای خرد شده از نظر تحمل به خشکی ارزیابی شدند .صفات زراعی، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مرتبط با تنش خشکی شامل عملکرد و اجزای آن، ارتفاع بوته، قطر ساقه، پتانسیل آب برگ، محتوای آب نسبی برگ، میزان پرولین، فلورسانس کلروفیل و دمای کانوپی اندازهصگیری شد .پس از تجزیه واریانس، پارامترصهای ژنتیکی شامل ترکیب پذیری عمومی و خصوصی، هتروزیس و وراثتصپذیری صفات برآورد شدند .پروتئین کل از بافت برگی دو هیبرید به همراه والدین در شرایط تنش و شاهد در مزرعه و گلخانه استخراج شد و از طریق الکتروفورز دو بعدی وnano LC/MS/MS ، پروتئینصهای کاندیدای دخیل در پدیده هتروزیس و دارای تغییر بیان طی تنش بررسی شدند .نتایج تجزیه واریانس هیبریدها نشان داد که اثر تنش خشکی روی اکثر صفات مورد بررسی به جز ارتفاع بوته، قطر ساقه و فلورسانس کلروفیل معنیصدار بود .تلاقیR۵۰ A۳۲۹بالاترین میانگین را با مقادیر۵۲/۵۷ ،۱۱/۹۹۷ ،۶۳/۵ ، ۰۸۲/۱۶ و ۸۵/۱۴۱ به ترتیب برای عملکرد دانه، تعداد دانه، وزن ۱۰۰ دانه، قطر طبق و ارتفاع بوته داشت .هیبریدR۱۹ A۱۴۸با میانگینص- ۳۵/۶۶بیشترین محتوای آب نسبی را به خود اختصاص داد .تجزیه مرکب دوساله لاینصهای اینبرد نشان داد که اثر تنش خشکی روی تمام صفات به جز فلورسانس کلروفیل اثر معنیصدار داشت .بالاترین میانگین عملکرد دانه، قطر طبق، تعداد دانه در طبق به ترتیب به لاینصهای A۳۲۹ و A۳۴۴ تعلق داشت .برای محتوای نسبی آب و میزان پرولین به ترتیب لاینصهای A۳۴۴ وA۲۲۲ بیشترین مقادیر را به خود اختصاص دادند .واریانس افزایشی عملکرد دانه، تعداد دانه در طبق، وزن صد دانه، قطر طبق، ارتفاع بوته، دمای برگ، محتوای نسبی آب، پتانسیل آب برگ، و میزان پرولین برای تسترها به ترتیب۱۹/۰ ،۰۰/۰ ،۰۲/۰ ،۰۸/۰ ،۲۵/۱۷ ،۰۰/۰ ،۴۹/۲ ، ۹۳/۰ و ۵۹/۴ و برای لاینصها به ترتیب۴۵/۳۰ ،۴۳/۱۰۲۴۰ ،۰۲/۰ ،۷۹/۰ ،۱۲/۸۲ ،۱۰/۰ ،۲۴/۱ ، ۸۸/۱ و ۵۰/۰ بود .واریانس غالبیت برای صفات فوق به ترتیب۴۱/۱۳ ،۰۱/۲۴۶۳ ،۰۱/۰ ،۱۳/۰ ،۵۷/۱۶ ،۰۸/۰ ،۳۵/۱ ،۰۰۲۳/۰ و ۰۰/۰ بود .درجه غالبیت برای دمای برگ، پتانسیل آب برگ، قطر طبق و ارتفاع بوته به ترتیب۲۴/۱ ، ۰۴/۰ ، ۵۴/۰ و ۵۷/۰ برآورد شد و برای صفات قطر طبق و ارتفاع بوته، این نسبت بیش از سه برابر بود .تستر R۵۰ بیشترین GCA را برای عملکرد دانه، تعداد دانه در طبق، وزن صد دانه و قطر طبق داشت .تستر R۲۶ بیشترین محتوی آب نسبی برگ و کمترین پتانسیل آب برگ را به ترتیب با مقادیر ۵۵/۱ و۷۶/۰ - داشت .لاین A۳۲۹ بیشترین مقدار GCA را برای صفات عملکرد دانه و تعداد دانه در طبق و کمترین محتوای نسبی آب برگ و پتانسیل آب برگ داشت .هیبریدR۵۰ A۳۲۹بالاترین مقدار ترکیب پذیری خصوصی را برای عملکرد دانه، تعداد دانه در طبق و محتوای نسبی آب برگ داشت .تلاقی R۲۶ A۱۱۰ بیشترین مقدار هتروزیس عملکرد ( ۳۴/۱۸۱)و تعداد دانه در طبق (۸۹/۱۲۲) را داشت .نتایج تجزیه بای پلات شاخصصهای تحمل به خشکی و عملکرد و اجزای آن نشان داد که تلاقی-هایR۵۰ A۳۲۹وR۲۶ A۲۲۲برای عملکرد و تعداد دانه در طبق ژنوتیپصهای منتخب بای پلات بودند .تلاقیR۵۶ A۱۱۰متحملصترین تلاقی بر اساس نتایج بای پلات از نظر وزن ۱۰۰ دانه بود .لاینصهایR۲۶ ، A۱۱۰ و A۳۴۴ به همراه هیبریدهای حاصله برای تجزیه پروتئوم انتخاب شدند .نتایج الکتروفورز دوبعدی نشان داد که لاین اینبرد A۱۱۰ بیشترین تعداد پروتئین با اختلاف بیان معنیصدار را در مقایسه تنش و شاهد دارا بود .نتایج بررسی هتروزیس با تکنیک الکتروفورز دو بعدی تنها سه لکه پروتئینی معنی دار در هر تلاقی را نشان داد .در بررسی هتروزیس با روشnanoLC/MS/MS ، ۱۰۸ پروتئین به طور معنی دار الگوی هتروزیس را نشان دادند .پروتئین های با اختلاف بیان معنی دار به وسیله آزمون LSD در چهار گروه طبقه بندی شدند .از این میان، ۲۹ پروتیئن ( ۹/۲۶) و ۱۸ پروتیئن ( ۷/۱۶) به ترتیب در گروه فوق غالیبت و غالبیت قرار گرفت ۲۴ .پروتئین ( ۲/۲۲) در گروه فوق غالبیت منفی و ۳۷ پروتئین ( ۳/۳۴) در گروه والد ضعیفصتر طبقه بندی شدند .پروتئین های مسیر فتوسنتز، متابولیسم، تولیدATP ، تثبیت نیتروژن و پروتئین سازی و واکنش به محرکصهای محیطی از مهمترین بخشصهای مشارکت کننده در پدیده هتروزیس بودند .در بررسی پروتئوم ژنوتیپصهای مورد مطالعه برای تنش کمبود آب، ژنوتیپصهایR۲۶ A۱۱۰،R۲۶ A۳۴۴،R۲۶ ، A۱۱۰ و A۳۴۴ به ترتیب۳۲۱ ،۲۷۱ ،۵۰۴ ، ۹۳۷ و ۹۹۸ پروتئین اختلاف بیان معنیصدار داشتند .بر اساسIF پنج ، ۶۸ پروتئین در تلاقیR۲۶ A۱۱۰، ۴۸ پروتئین در تلاقیR۲۶ A۳۴۴و در لاینصهای اینبردR۲۶ ، A۱۱۰ و A۳۴۴ به ترتیب۱۲۰ ، ۴۵۵ و ۴۵۰ از لحاظ شاخص IF انتخاب گردیدند .از میان پروتئینصهای انتخابی در تلاقیR۲۶ A۱۱۰هشت پروتئین افزایش بیان و ۶۱ پروتئین کاهش بیان داشتند .از ۴۸ پروتئین منتخب در تلاقیR۲۶ A۳۴۴، ۱۰ پروتئین افزایش بیان نشان دادند .از مجموع ۱۲۰ پروتئین انتخاب شده در لاین اینبردR۲۶ ، ۱۵ پروتئین افزایش بیان و ۱۰۵ پروتئین کاهش بیان داشتند .تعداد ۳۴ پروتئین در لاین اینبرد A۱۱۰ و ۴۴ پروتئین در لاین اینبرد A۳۴۴ در مقایسه شرایط تنش با شرایط شاهد افزایش بیان نشان دادند
Sunflower is one of the important oil crops in the world. Drought stress is the most important factor limiting crop's yield. Proteomics and biometrical methods are powerful devices to study drought and heterosis. This thesis was conducted in split plot design based on randomized complete block design for two years in the field experiment with 30 hybrids, developed from five testers and six lines, at three water regimes. Agronomic, morphologic and physiologic traits related to drought tolerance included plant yield and yield components, plant height, stem diameter, leaf water potential, prolin content, fluorescence of chlorophyll and leaf temperature were evaluated. ANOVA was performed and genetic parameters included GCA, SCA, heterosis and heritability was estimated for all traits. Total protein was extracted from two hybrids and their parental inbred lines in stress and cotorol conditions from both flied and green house expriments. Two dimensional electrophoresis and nano LC/MS/MS were performed to identify responsive proteins to heterosis and drought stress. The result of combined analysis for Hybrids showed that drought stress had significant effect on almost all traits except plant height, stem diameter and chlorophyll fluorescence. Cross R50A329 had highest seed yield, seeds number per head, seed weight, head diameter and plant height which were 57.52, 99711, 5.63, 16.082 and 141.85 respectively. Highest relative water content belonged to Hybrid R19 0.76 respectively). Line A329 had highest GCA for seed yield, number of seed per head among lines. Cross R50-A148 which was 66.35. Combined analysis for inbred lines also was performed and indicated that drought stress effect was significant in all traits except fluorescence of chlorophyll. Lines A329 and A344 had Highest seed yield and number of seeds per head respectively. Lines A344 and A222 had highest RWC and prolin content respectively. Additive variance of testers for seed yield, number of seeds per head, seed weight, head diameter, plant height, leaf temperature, RWC and prolin content were estimated which was 0.19, 0.00, 0.02, 0.08, 17.25, 0.0, 2.49, 0.93 and 4.59 respectively. Additive variance of lines for the mentioned traits was 30.45, 10240.43, 0.02, 0.79, 82.12, 0.10, 1.24, 1.88 and 0.50 respectively. Dominance variance for the mentioned traits was 13.41, 2463.01, 0.01, 0.13, 16.57, 0.08, 1.35, 0.0023 and 0.00 respectively. Degree of dominance were estemated for leaf temperature, water potential, head diameter and plant height which was 1.24, 0.04, 0.54 and 0.57 respectively. The magnitude of this parameter was three times more than 1 for head diameter and plant height. Tester R50 had highest GCA for seed yield, number of seeds per head, seed weight and head diameter. Among testers, highest RWC and lowest water potential was belonged to R26 (1.55 andA329 had highest SCA for seed yield, number of seed per head and RWC. Cross R26A110 had highest heterosis for seed yield (181.34) and number of seeds per plant (122.89). the results of biplot analysis for drought tolerance indexes, yield and yield components indicated that crosses R50A329, R26A222 and R56A110 were selected for seed yield, number of seeds per head and seed weight, respectively. Lines R26, A110 and A344 with their progenies were selected for proteome analysis. The results of two dimensional electrophoresis indicated that line A110 had the most significant spots during the stress. The results for heterosis using 2D electrophoresis showed that only three different spots were significant in each hybrid in comparison with mean of parental inbred lines. Heterosis evaluation of cross R26A110 and its parental inbred lines with nanoLC/MS/MS indicated 108 significant heterotic expressed proteins. The number of 29 proteins (26.9 ) and 18 proteins (16.7 ) belonged to over dominance and dominance classes respectively. The number of 24 proteins (22.2 ) was classified in under dominance category and 37 proteins (34.3 ) were classified in week parent class. The most important groups of identified proteins were belonged to photosynthesis, metabolism, ATP production, nitrogen fixation and protein production and response to the environmental stimuli. Selected genotypes Proteome evaluation for drought stress revealed that 321, 271, 504, 937 and 998 proteins were significant, in R26A110, R26A344, R26, A110 and A344, respectively. Based on IF index 5 in hybrid progenies, 68 proteins in cross R26A110, 48 proteins in cross R26A344 were selected. The selected proteins with IF index more than 5 in inbred lines R26, A110 and A344 were 120, 455 and 450 proteins respectively. The number of 8 proteins up regulated and 61 proteins down regulated in cross R26A110. The number of 10 proteins was up regulated from 48 selected proteins in cross R26A344. From the total 120 selected proteins in inbred line R26, 15 proteins were up regulated. Also inbred lines A110 and A344 had 34 and 44 up regulated proteins respectively