عبير علي "تقييم التباين الوراثي لتحمل بعض طرز العدس (Lens culinaris Medic) للإجهاد الملحي وتحديد مواقع المورثات المسؤولة عن الصفات المرتبطة بالتحمل ب

تقييم التباين الوراثي لتحمل بعض طرز العدس (Lens culinaris Medic) للإجهاد الملحي وتحديد مواقع المورثات المسؤولة عن الصفات المرتبطة بالتحمل باستعمال الواسمات الجزيئية

الملخص

نُفذ البحث خلال العام 2020-2023 م في مزرعة مركز بحوث ودراسات المكافحة الحيوية – كلية الهندسة الزراعية- دمشق، وفي مخبر المحاصيل الحقلية ومخبر التقانات الحيوية التابع لقسم المحاصيل الحقلية- كلية الزراعة-جامعة دمشق، نُفذت الدراسة على أربعة عشر طرازاً وراثياُ من العدس وصنفين مزروعين من العدس (ادلب3، ادلب4)، بهدف تقويم استجابة بعض طرز العدس المدروسة للإجهاد الملحي عند مستوى البادرة الفتية، باستعمال تقانة الغربلة المخبرية السريعة، ونُفذت دراسة حقلية على ستة طرز وراثية (متحمّلة، حسّاسة) وصنفان متحملان ادلب3 و ادلب4، بناءً على نتائج الدراسة المخبرية، وذلك لتقويم نتائج الدراسة المخبرية وتقويم أداء الطرز الوراثية المدروسة نفسها في البيئات المجهدة ملحياً، بالاعتماد على بعض الصفات التطورية، الفيزيولوجية، الإنتاجية والبيوكيميائية المرتبطة وراثياً بالتحمل، وتحديد درجة القرابة الوراثية فيما بينها، باستعمال تقنية التكرارات الترادفية البسيطة الداخلية ISSR، كما تمت دراسة التباينات الاليلية لبعض المورثات المسؤولة عن تحمل الإجهاد الملحي. سبب ازدياد الإجهاد الملحي في محلول النمو تراجعاً معنوياً في متوسط طول البادرات، حيث كان طول البادرات الأعلى معنوياً عند المعاملة الشاهد (18.33سم)، وتراجع متوسط طول البادرات طرداً ومعنوياً مع ازدياد شدّة الإجهاد الملحي في وسط النمو، وسبب المستوى الملحي (140 NaCl mM) انخفاضاً في طول البادرات مقداره 49.88% وانخفاضاً في طول الجذور مقداره 49.58% بالمقارنة مع الشاهد، ويعد تبعاً لذلك بمنزلة المستوى الملحي المميت الأمثل. وكانت نسبة الانخفاض في طول كل من الجذور والبادرات (9.86، 10.00% على التوالي) الأدنى معنوياً عند المستوى الملحي المحرض (50 NaCl mM) بالمقارنة مع باقي المستويات الملحية المحرضة، لذلك يعد بمنزلة المستوى الملحي المحرض الأمثل. وكان متوسط نسبة الانخفاض في طول الجذور والبادرات الأدنى معنوياً في البادرات المحرضة (27.82، 19.13 % على التوالي)، في حين كان الأعلى معنوياً لدى البادرات غير المحرضة (59.13، 50.43% على التوالي)، ما يشير الى أهمية التحريض في تحسين كفاءة بادرات طرز العدس على تحمل المستويات الملحية المميتة. وتُصنف طرز العدس ادلب3، ادلب4، X2011s242-230-3، X2013-21-2، X2011s-110-23 كطرزٍ وراثية عالية التحمل للإجهاد الملحي، في حين تُصنف طرز العدس X2011s-130-1،X2013-126-54 ،X2011s-59-20  كطرز حساسة للإجهاد الملحي، وتُصنف  بقية الطرز كطرز متوسطة الحساسية للإجهاد الملحي. بيّنت نتائج التحليل الإحصائي للتجربة الحقلية وجود فروقات معنوية (p ≤ 0.05) بين الطرز الوراثية والمعاملات والتفاعل بينهما، تفوق  الطراز X2013-21-2 في صفة التبكير بالإنبات (12.8 يوم)، وصفة التبكير في الإزهار(86 يوم)، وتفوق الطرازX2011s-242-230-3   في صفة التبكير بتشكل القرون(114يوم) والتبكير بالنضج التام(144.4 يوم)، وكان ارتفاع النبات الأعلى معنوياً لدى الطرز الوراثية X2011s242-230-3، X2013-21-2 (45.11، 41.2 سم على التوالي) دون وجود فروق معنوية فيما بينها، وكان متوسط ارتفاع أول قرن الأعلى معنوياً لدى الطرز X2011s242-230-3، X2011s-110-23 (34.55، 33.74سم على التوالي) بدون وجود فروق معنوية فيما بينها، و كان متوسط عدد الأفرع الرئيسة في النبات الأعلى معنوياً لدى الطرازين X2011s-130-1،X2013-126-54  (5.1، 5.163 فرع. نبات-1 على التوالي) دون فروق معنوية بينهما. تفوق الطراز ادلب3 في ارتفاع محتوى الماء النسبي (60.8%)، وفي انخفاض نسبة المادة الجافة (16.7%)، وكان مؤشر الحساسية للملوحة الأعلى معنوياً لدى الطرز X2011s-59-20، X2011s-110-23، X2013-126-54 (1.242، 1.207، 1.115 على التوالي) ودون وجود فروق معنوية بينها. وكان متوسط عدد القرون في النبات الأعلى معنوياً لدى الطراز ادلب4 (20.5 قرن. نبات-1)، وتفوق الطراز X2011s-59-20 (1.85 بذرة. قرن-1) في متوسط عدد البذور في القرن، بينما تفوق الطراز ادلب3 (22.21 بذرة. نبات-1) في متوسط عدد البذور في النبات (20.21 بذرة. نبات-1) ومتوسط وزن ال100 بذرة (3.74غ)، ومتوسط وزن البذور في النبات (0.862غ)، وكان متوسط الوزن الجاف الأعلى معنوياً لدى الطراز ادلب4 (3.812غ. نبات-1). وكان متوسط تركيز البروتينات الكلية المنحلة  الأعلى معنوياً لدى الطراز X2011s-130-1 (48.7 μg.ml-1). أُجريت الدراسة لتحديد درجة القرابة الوراثية بين طرز العدس المدروسة المزروعة باستعمال تقنية ISSR، حيث استخدم لهذا الغرض14 بادئة من البادئات، أثبتت فعّاليتها في إعطاء تُعددية شكلية بين الطرز الوراثية المدروسة، ونجم عن استعمالها 66 حزمةً، تراوح عدد الحزم لكل زوج بادئة بين حزمتين كأقل عدد مع زوج البادئة (37ISSR-)، 6 حزم كأعلى عدد مع البادئات (ISSR25, ISSR28 ,ISSR32)، بمتوسط 4.57 حزمة لكل بادئة. وبلغ متوسط النسبة المئوية للتُعددية الشكلية 97.14%. وبلغ المتوسط العام لقيمة معامل التعددية الشكليةPIC= 0.4650 . وتبَين إنَّ أقل قيمة لمصفوفة التوافق (PAV) هي 0.7546 بين الطرازين ادلب4، X2011s-59-20 ما يدلُ على وجود تباين وراثي كبير بينهما، بينما كانت أعلى قيمة لمصفوفة التوافق PAV نحو هي0.8657 بين الطرازين أدلب3، أدلب4 ما يدلُ على إنَّهما على درجة كبيرة من القرابة الوراثية. انفصلت درجة القرابة الوراثية الى عنقودين رئيسين، ضم العنقود الأول معظم الطرز الوراثية المدروسة بينما ضم العنقود الثاني الطرازين X2013-126-54، X2011s-59-20. في دراسة التباينات الاليلية لبعض مورثات الإجهاد الملحي، فقد تفوقت المورثة  CuZn SODIبعدد الأنماط شكلية التي أعطتها والبالغة 8 أنماط شكلية مع الطرز المدروسة كافة ضمن نمط شكلي واحد، تلتها المورثة  SOS3ب 6 أنماط شكلية وكذلك ضمن نمط شكلي واحد.  وامتلك الطرازان ادلب4، X2011s-242-230-3 أكبر عدد من الأنماط شكلية (6 أنماط شكلية)، تلاهما الطراز ادلب3 (5 أنماط شكلية)، وهذا يدل على أنّها طرز وراثية أكثر تحملاً للإجهاد الملحي، في حين امتلك الطرازان X2011s-110-23،  X2013-126-54أقل عدد من الأنماط شكلية (3 أنماط شكلية فقط).

 

الكلمات المفتاحية: الإجهاد الملحي، التحريض، القرابة الوراثية، التعددية الشكلية، العدس، تقنية التكرارات البسيطة الترادفية الداخلية، ISSR.


 

Evaluation the Genetic Variation of some Lentil Genotypes (Lens culinaris Medic) for Salinity Stress Tolerance and Identifying Loci of Associated Traits Using the Molecular Markers

 

Abstract

The research was carried out during 2020-2023 season at the Farm of at the Farm of Biological Control Studies and Reasearch Centre - College of Agriculture - Damascus, and in the laboratory of Field Crops Department and the laboratory of biotechnology , The study was carried out on fourteen genotypes of lentil and tow varieties Edlib3, Edlib4. under laboratory and field conditions, with the aim of evaluating the response of some studied lentil types to salinity stress at the level of young seedlings, using rapid laboratory screening technology. A field study was carried out on six genotypes (tolerant and susceptible) and tow tolerant varieties, based on the results of the laboratory study, in order to evaluate the results of the laboratory study and estimate the performance of the studied genotypes themselves in salinity stressed environments, depending on some devolopmental characteristics, physiological and Productive Traits which are genetically related to the tolerance trait. The genetic study was carried out to investigated the genetic diversity, and determine the genetic Relationship between the studied genotypes and the cultivated ones using the ISSR technique. and studied alleles varities of some salinity stress tolerant genes. Increasing the level of salinity stress in the growth solution caused a significant reduction in the average length of seedlings, which was significantly higher in the control treatment (18.33 cm) and decreased proportionally with increasing the salinity level in the growing media. The salinity stress level of 140 NaCl mM caused a reduction the seedling length estimated by 49.88% and reduction the length of the roots estimated by 49.58% compared with the control, thereby it could be considered as optimum lethal salinity level. The reduction percentage in the length of both roots and seedlings was significantly lower (9.86 and 10% respectively) at the induction salinity level of 50 NaCl mM compared with the other induction levels, so it is considered as the optimum induction level. The reduction percentage in the length of both roots and seedlings was significantly lower in the salinityally induced seedlings (27.82 and 19.13 %respectively), while it was significantly higher in the non-induced seedlings (59.13 and 50.43% respectively), indicating the importance of induction to enhance the tolerance capacity of lens seedlings to the lethal salinity stress levels. The lens genotypes (Idlib3, Idlib4, X2011s242-230-3, X2013-21-2, X2011s-110-23) are classified as highly salinity stress tolerant, while the genotypes (X2011s-130-1, X2013-126-54, X2011s59-20) are classified as highly susceptible genotypes, while the rest of genotypes classified as moderately susceptible to salinity stress. The Field eXperiment statistical analysis results showed that there were significant differences (p ≤ 0.05) between the studied genotypes, traits and interaction between them. X2013-21-2 genotype marked by early in days to germination (12.8 days) and early in days-to-heading (86 days), X2011s-242-230-3 genotype marked by early in days to poding (114 days), early in days to complete maturity (144.4 days). The average plant height was significantly higher for the genotypes X2011s242-230-3, X2013-21-2 (45.11, 41.2 cm respectively) without significant differences among them. The average first pod was significantly higher for the genotypes X2011s242-230-3, X2011s-110-23 (34.55, 33.74 cm respectively) without significant differences among them. The average number of main branches was significantly higher for the genotypes X2011s-130-1, X2013-126-54 (5.1, 5.163 branche. Plant-1 respectively) without significant differences among them. Idlib3 genotype marked by high relative water content (60.8%) and Low dry matter percentage (16.7%.( Salinity Susceptibility IndeX was significantly higher for the genotypes X2011s-59-20, X2011s-110-23, X2013-126-541.242،1.207) 1.115   respectively) without significant differences among them. And the concentration of the total soluble proteins was  significantly higher for the genotype X201s-130-1(48.7). In the genetic study that was conducted to determine the degree of genetic kinship between the studied Lentil genotypes using ISSR technique, a total number of 14 primer were used for this purpose which had proved its effectiveness in giving polymorphisms among the studied genotypes, as they resulted 66 bands, the number of bands per primer pair ranged between tow as the lowest number of bands for (ISSR-37) and siX bands as the highest number of bands for (ISSR25, ISSR28, ISSR32) primer, with an average of 4.576 band per primer. The average polymorphisms percentage was 97.14%. The poly-morphism information content (PIC) ranged from 0.3432 to 0.4998 with an average of 0.4650, as the used primers proved their ability to distinguish between the studied genotypes. It was found the percent agreement values (PAV) is 0.7546 among the two genotypes Idlib4 and X2011s-59-20 as the lowest value of PAV, which indicates that there is a variation of genetic relationship, while the highest value of PAV was 0.8657 between the two genotypes, Idlib3 and Idlib4 which indicates that they have a large  genetic degree between them.Genetic kinship tree split into two main branches; the one branch included most studied genotypes while the second branche included the genotypes X2013-126-54، X2011s-59-20. In the study of salinity stress genes allelic variations, CuZn SODI gene was superior in the number of  alleles it gave, amounting to 8 alleles with all the studied genotypes within one morphotype, followed by SOS3 gene with 6 alleles within one morphotypes, and Edlip4 and X2011s-242-230-3 genotypes had the largest number of alleles (6 alleles), followed by the Edlip3 genotype with 5 alleles, this indicates that they are more salinity stress tolerant genotypes, while the X2011s-110-23, X2013-126-54 genotypes  had the least number of alleles (only three).

 

Key word: salinity stress, induction, Lens, Genetic kinship, Polymorphism information, ISSR.

 

 

 

 

 

 

 



عداد الزوار / 5514191 /