دراسة مظهرية وخلوية وجزيئية لعدد من التراكيب الوراثية للرز Oryza sativa L.

رسالة ماجستير

اسم الباحث : بلقيس هادي هاشم الموسوي

اسم المشرف : أ. د. محمد احمد أبريهي الانباري : أ.م.د. نضال عبد الحسين البديري

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة

الاختصاص : علوم الحياة-النبات

سنة نشر البحث : 2019

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

بلقيس هادي هاشم الموسوي الخلاصة
تضمن البحث دراسة خمسة عشر تركيباً وراثيا من الرز ( محلية ومدخلة ) بهدف إجراء دراسة مظهرية وخلوية وجزيئية باستعمال عدد من المؤشرات . أجريت تجربة حقلية في محطة أبحاث الرز في المشخاب التابعة لمحافظة النجف الاشرف وخلال الموسم الزراعي الصيفي (2018) وحسب تصميم القطاعات العشوائية الكاملة Randomized Complete Block Design (RCBD) وبثلاث مكررات لتقييم أداء خمسة عشر تركيباً وراثيا من محصول الرزOryza sativa L.، وتحديد اكثر الصفات ارتباطا بحاصل الحبوب وعدها أدلة إنتخابية .
تم دراسة عدد من الصفات وهي عدد الأيام من الزراعة الى 50% تزهير، عدد الأيام من الزراعة وحتى النضج الفسلجي، ارتفاع النبات ، دليل المساحة الورقية ، طول الدالية ، عدد الافرع / الدالية ، عددالداليات/م2 ، عدد الحبوب المملوءة في الدالية ، النسبة المئوية لعدم الخصب ، ووزن 1000 حبة, الحاصل البايولوجي ، دليل الحصاد وحاصل الحبوب، قورنت المتوسطات باستعمال أقل فرق معنوي عند مستوى احتمالية 0.01 .
أوضحت النتائج أنًّ التراكيب الوراثية أثّرَّت معنوياً في الصفات المدروسة إذ أعطى التركيب الوراثي Gohar أعلى قيم لعدد الداليات/م2 ، وعدد الحبوب في الدالية. ومن جانب آخر أعطى أعلى قيمة في حاصل الحبوب. نسبة التوريث بالمدى الواسع كانت عالية ولجميع الصفات المدخلة عدا صفة نسبة عدم الخصب التي كانت متوسطة . تحققت أعلى التباينات الوراثية والمظهرية لجميع الصفات وكانت لارتفاع النبات ، عدد الداليات/م2 ، عدد الحبوب في الدالية ، والحاصل البايولوجي، وحاصل الحبوب لذا فأن فرص نجاح الانتخاب ستكون أكبر لهذه الصفات لوجود تغايرات كبيرة. حقق حاصل الحبوب أعلى أرتباط وراثي ومظهري معنوي موجب مع عدد دليل الحصاد ويليه عدد الحبوب في الدالية و بلغ 0.76 و0.73 بالتتابع لصفة دليل الحصاد و 0.49 و 0.38 بالتتابع لعدد الحبوب في الدالية .
بينت هذه الدراسة أنًّ زراعة التركيب الوراثي Gohar حقق أعلى حاصل ، ويمكن استعمال دليل الحصاد كمعيار إنتخابي لتحسين الحاصل الحبوبي لمحصول الرز بسبب تحقيق هذه الصفة أعلى ارتباطات وراثية ومظهرية وأعلى نسبة توريث .
أمًّا بالنسبة للدراسة الخلوية فقد تم اخذ التراكيب الوراثية وتنمية البادرات كافة في أطباق بتري حاوية على ورق ترشيح وبعد مرور 1-2 اسبوع استأصلت القمم النامية بهدف دراسة العدد الكروموسومي، عدد الخلايا الكلي، عدد الخلايا المنقسمة ودليل الانقسام الخلوي لقمم الجذور، ورصد بعض حالات الزيغ الكروموسومي وحساب النسبة المئوية للتشوهات الكروموسومية. أظهرت النتائج ان التراكيب الوراثية كانت بحالة استقرار وراثي على مستوى العدد الكروموسومي وفي حالة تضاعف حقيقي ، تفوق التركيب الوراثي Gohar معنوياً ، إذ أعطى أعلى معدل لكل من عدد الخلايا الكلي وبلغ 183.2 خلية ، وعدد الخلايا المنقسمة بلغت 15.20 خلية ، ومعدل دليل الانقسام بلغ 8.43 . وبينَّت النتائج أيضا وجود بعض الأنواع من التشوهات الكروموسومية.
أمًّا بخصوص الدراسة الجزيئية فقد تم استعمال مؤشرات التكرار المتسلسل البسيطة Simple Sequence Repeat (SSR)والمعتمدة على تفاعلات انزيم البلمرة المتسلسل Polymerase Chain Reactions ( PCR) اذ تم عزل DNA من أوراق التراكيب الوراثية من الرز بعد 25 يوم من زراعتها . أظهرت نتائج التشخيص الحصول على 21اليل باستعمال 4 من البوادئ وتراوحت أحجامها الجزيئية بين 142.947- 344.366 زوج قاعدي ، بلغ أكبر عدد اليلات 7 اليل سجله البادئ RM171 ، فيما بلغ أقل عدد اليلات 4 اليل سجلها كل من البادئ 216RM و RM8085 .اما محتوى التنوع الوراثي Polymorphism information content (PIC) الذي يمثل انعكاس للتنوع الاليلي بين التراكيب الوراثية فتراوحت قيمته بين 0.5198- 0.8006 ، فيما تراوحت قيم التنوع الوراثي بين 0.5711-0.8244 وسجل البادئ RM171أعلى قيم لمتباينة الزيجة Heterozygote بلغت 0.4000 .
وتباينت البادئات في إعطاء البصمة الوراثية المميزة للتراكيب فيما بينها إذ أعطى البادئ RM171 بصمة وراثية مميزة لأربعة من التراكيب الوراثية، هي عنبر بغداد ، عنبر مناذرة ، برنامج 4 و Neda، فيما لم يعطِ البادئ RM8085 بصمة لأي تركيب وراثي . سجل أقل بعد وراثي بين التركيب الوراثي Neda وNemat بلغ 0.13279 وهذا يعني وجود تشابه بدرجة عالية بين التركيبين الوراثين .
إنًّ نسبة التشابه الوراثي لجميع التراكيب الوراثية تراوحت بين 296470. و 0.86721 اعتمادا على قيم الأبعاد الوراثية التي تراوحت بين 0.13279 – 70353 0. والتي تشير الى نسبة التنوع الوراثي الكبير التي تراوحت بين 29 % 86- وهذا يكشف عن تباين وراثي عالي بين التراكيب الوراثية مما يجعلها مصادر وراثية مهمة . بينت نتائج التحليل التجميعي عن تكون مجموعتين رئيستين Main Cluster ضمت الاولى 12 تركيبا وراثيا فيما ضمت الثانية ثلاثة تراكيب وراثية، ولم توزع التراكيب الوراثية بشكل عشوائي بل وزعت اعتمادا على الأصل او السلف المشترك ، وهذا يرجع الى كفاءة مؤشرات SSR في الكشف عن التنوع الوراثي في نبات الرز، أمكن بواسطة مؤشرات التكرار المتسلسل البسيطة من الكشف عن مواقع الصفات الكمية المرتبطة بصفة تحمل الجفاف والملوحة والجينات الخاصة بإعادة الخصوبة . وتم استعمال تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل Polymerase chain reaction (PCR) وتحديد التتابع النيوكلوتيدي (Nucleotide sequence) لحزم الحامض النووي المضاعفة باستعمال البادئ RM171 .
أظهرت نتائج تحليل تسلسل القواعد النيتروجينية لنواتج PCR products المضاعفة وباستعمال برنامج Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) ان جميع التراكيب الوراثية المشخصة هي عائدة الى جنس ال L. Oryza sativa ، اذ بينت الدراسة وجود تباين وراثي فيما بينها من جهة وبين التراكيب الوراثية الاخرى العائدة للنبات نفسِهِ والمثبتة في قاعدة بيانات المركز الوطني لمعلومات التقنية الحياتية National Center for Biotechnology Information (NCBI) . أثبتتْ النتائج أنًّ خمسة تراكيب وراثية من بين التراكيب الوراثية للرز قيد الدراسة هي غير مسجلة سابقا في المركز الوطني لمعلومات التقنية الحياتية (NCBI ) ، وهي سومر ، عنبر فرات ، Khazar ، Neda وعنبر بغداد ، لذا تم تسجيلها وتحت ارقام الادخال التالية Accession number : وهي MK419157 و MK419158 و MK419159 و MK419160 و MK419161 وعلى التوالي.

Morphological, Cytological and Molecular Study on many Rice ( Oryza sativa L.) Genotypes

Summary
The study included fifteen genotypes of rice (local and introduced) for the study of morphological, cytological and molecular studies using a number of parameters . A field experiment was conducted at the Rice Research Station in Mashkhab governorate of Najaf Governorate and during the (2018) summer season by Randomized Complete Block Design (RCBD), and arrangement three replicates to evaluate the performance of 15 genotypes from the rice crop Oryza sativa L., and to determine the best characteristics as selection indices with grain yield.
A number of traits were studied: number of days from planting to 50% flowering, number of days from planting to maturity, Plant height, Leaf area index, length of panicle, number of branches / panicle, number of panicles / m2, number of grains filled in panicle , sterility percentage, weight of 1000 grains, biological yield, harvest index and grain yield. Using Least Significant Differences ( L.S.D.) p= 0.01.
The results showed that the genotypes significantly affected the studied traits. Gohar genotype gave the highest values for the number of panicles / m 2 and the number of grains in the panicle. On the other hand gave the highest value in the grains yield. The broad – sense heritability in the wide range was high and all the traits entered except for the sterility percentage, which was medium. Results showed that higher genotypic and phenotypic variation were obtained for all plant height, number of panicles / m 2, number of grains in panicles, biological yield and grain yield, so the chances of success of the selection will be the largest of these qualities to the presence of variation great.
Results showed that highest genotypic and phenotypic correlations are positively and significantly between grain yield with harvest index gaving 0.76 and 0.73 followed by the number of grains in the panicles was 0.49 and 0.38 respectively. Conclude from this study that the growing cultivar of the Gohar genotype achieved the highest yield. Harvest index can be adopted as selection indices because that was given the higher genotypic and phenotypic correlation and higher heritability. used as an experimental criterion to improve the cereal yield of the rice crop. As for the cytological study, all genotypes and seedling development were taken in the Petri dishes on filter paper. After 1 to 2 weeks of growth , the developing root tip were removed from the study of total cells number, divided cells number and mitotic index were studied of somatic chromosomes in the meristematic cells of the root tip. Chromosomal aberration and calculation of the percentage of chromosomal abnormalities.
Results showed that the genotypes they were in genetic stability on the level of chromosomal number and in a state of Euploid in all the investigated genotypes. This revealed that the Gohar had a significant increase compared with genotype for it gave the highest total cells number (183.2) , divided cells number (15.20) and mitotic index ( 8.43)% The results also showed a number of chromosomal abnormalities.
As for the molecular study, the use polymerase chain reactions (PCR) based on the marker Simple Sequence Repeat (SSR), The DNA was isolated from fresh leaves of the rice genotypes after 25 days from seedling using Genomic DNA plant kit protocol. Results showed that there were 21 alleles using 4 primers. The range of molecular sizes from 142,947 to 344,366 base pairs (bp). RM171 primer was the highest number of alleles 7 produced while the lowest number of alleles was 4 alleles recorded by RM216 and RM8085 primers.
The Polymorphism information content (PIC), which is the a reflection of allelic diversity and allelic repetition between genotypes ranged value from 0.5198 to 0.8006, As range of genetic diversity values ranged from 0.5711 to 0.8244. RM171 primer produced the highest value of Heterozygote with 0.4000, RM171 primers gave a distinctive genetic fingerprinting of 4 genotypes, under study while the RM8085 did not gave a fingerprint to any genotypes. The lowest genetic distance 0.13279 between Neda and Nemat genotypes, which means that there is a high degree of similarity between these genotypes. Genetic similarity of percent all genotypes ranged between (296470 – 0.86721) depending on the genetic distance that ranging from (0.13279 – 70353) which refers to the large genetic diversity ranged from 29% – 86%. This reveals a high genetic variation between genotypes, making hereditary good sources.
Results also showed that Cluster analysis of two main groups. The first included 12 genotypes, the second included three genotypes. They were not distributed randomly, but its distribution was common ancestor. This is due to the efficiency of the SSR marker in the detection of genetic diversity in rice plant. By using SSR it is possible able to detect of quantitative traits loci that associated drought tolerance and salinity with fertility restorer genes.
Results of the (PCR) test using the RM171 primer determination of the nucleotide sequence (nitrogen bases) generated from PCR-amplified products using the Basic Local Alignment Search Tool (BLAST). From the comparison of the nucleotide sequences analysis obtained from the identified rice genotypes with the nucleotide sequences deposited at the National Center for Biotechnology Information (NCBl), it was revealed that the identified genotypes that all in this study were related to Oryza sativa L. (rice). As found by comparing the nucleotide sequence with the data available at the National Center for Biotechnology Information (NCBI) and showed that the genetic similarity between them, but five of the genotypes, Sumer, Anbar furat, Khazar, Neda, and the Anber Baghdad are not previously, so registered at (NCBI). Therefore; the five identified sequences have been deposited and recorded in GenBank database (NCBI) under the accession numbers: MK419157, MK419158, MK419159, MK419160 and MK419161, respectively .