Iranian Journal of Seed Research

fa تعیین کارایی نشانگر درون ژن ZmGLP به عنوان شاخص مناسب ارزیابی بنیه بذر ذرت Determining the performance of ZmGLP functional marker as a suitable index to evaluate maize seed vigor فیزیولوژی بذر Seed Physiology كاربردي Applicable <h1 dir="RTL" style="text-indent: 0cm; text-align: justify;">چکیده مبسوط</h1> <div style="text-align: justify;">مقدمه: تولید بذر مرغوب جهت تثبیت عملکرد محصول برای به‌نژادگران یک چالش مهم بشمار می‌رود و یکی از پاسخ‌های مهم این چالش، شفاف‌سازی سازوکار‌های مولکولی مرتبط با صفات بنیه بذر می‌تواند باشد. پروتئین‌های عملکردی خانواده بزرگ کوپین یکی از مولکول‌های مسیر انتقال پیام می‌باشد. درتحقیقات قبلی مشخص شده بود که در ذرت، پروتئین ذخیره‌ای مشابه پروتئین عملکردی سوپرخانواده کوپین با نام ZmGLP در جوانه‌زنی بذر مؤثر است. اما در آزمایش‌های انجام گرفته قبلی، از شاخص‌های مناسبی برای ارزیابی قدرت بذر و نیز ارتباط آن با استقرار در مزرعه استفاده نشده بود و برای تکمیل تحقیقات قبلی، نیاز بود که کارایی نشانگر ZmGLP در پیش‌بینی سبز شدن بذر در مزرعه نیز بررسی شود. مواد و روش‌ها: آزمایش روی 14 نمونه لاین خالص تجاری ذرت انجام شد. در این آزمایش علاوه بر ارزیابی آزمایشگاهی جوانه‌زنی بذر، شاخص‌های مزرعه‌ای کیفیت فیزیولوژیک بذر شامل درصد ظهور گیاهچه در مزرعه، زمان تا 50 درصد ظهور گیاهچه، زمان تا 90 درصد ظهور گیاهچه، وزن خشک گیاهچه ظاهر شده، ارتفاع گیاهچه و ضریب تغییرات ارتفاع گیاهچه نیز ارزیابی شد. در واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز از دو جفت آغازگر (آغازگرهای CF/CR و IDF/IDR) برای شناسایی توالی DNA پروتئین کوپین استفاده گردید. یافته‌ها: بذرها از نظر کیفیت فیزیولوژیک در آزمایشگاه و بنیه بذر در مزرعه متفاوت بوده‌اند. کمترین درصد جوانه زنی آزمایشگاه مربوط به لاین K1264/1 بود در حالیکه کمترین کیفیت فیزیولوژیک بذر در شاخص‌های مزرعه‌ای در لاین K1263/17 مشاهده شد. آزمون مولکولی، وجود آلل مطلوب در سایت InDel9 ژن مرتبط با بنیه را در نمونه‌های سه لاین B73، K1264/1 و K1264/5-1 تائید نمود، اما در تمام نمونه بذرهای لاین K1263/17 باند تکثیری سایت InDel9 مشاهده نگردید. با توجه به اینکه لاین K1264/1 که کمترین درصد جوانه‌زنی در آزمایشگاه را دارا بود در سایت مرتبط با بنیه دارای باند تکثیری بود بنابراین اکتفا به نتایج جوانه‌زنی آزمایشگاهی در بررسی رابطه این ژن با بنیه بذر قابل اطمینان نخواهد بود و ضرورت استفاده از آزمون‌های بنیه بذر که پیش بینی خوبی از سبز شدن با مزرعه دارند، وجود دارد. نتیجهگیری: با توجه به نتایج مطالعه حاضر، برای ارزیابی بنیه بخصوص زمانی که به‌نژادگر اقدام به به‌نژادی لاین یا هیبرید جدیدی می‌نماید نشانگرهای مولکولی عملکردی براساس سایت InDel9 می‌تواند کارآمد باشد و به روند پیش‌بینی سبز شدن بذر در مزرعه و غربالگری لاین‌ها سرعت بخشد تا بنیه ژنتیکی جوانه‌زنی لاین‌ها به خصوص ژرم‌پلاسم‌های معتدله ذرت اطمینان حاصل شود. در نهایت لازم است آستانه بنیه پایین در بررسی کیفیت بذر در ارقام مختلف مشخص شود و ارتباط با وجود یا عدم وجود سایت InDel9 در تحقیقات بعدی لحاظ گردد. جنبه‌های نوآوری:</div> <ol> <li dir="RTL" style="margin-right: 19px; text-align: justify;">استفاده از نشانگر مولکولی برای تعیین بنیه بذر لاین‌های ذرت در مزرعه برای اولین بار امکان‌سنجی و بهینه سازی شد.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 19px; text-align: justify;">از نتایج ارزیابی کیفیت فیزیولوژیک بذر در مزرعه برای مطالعات رابطه نشانگرهای مولکولی با بنیه بذر برای اولین بار استفاده گردید.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 19px; text-align: justify;">سایت InDel9 و نشانگرهای مولکولی مرتبط با بنیه بذر در مزرعه معرفی شد.</li> </ol> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract:  Introduction: Production of high-quality seeds to stabilize crop yield is an important challenge for breeders. One of the most important answers to this challenge is to clarify the molecular mechanisms associated with seed vigor characteristics. Functional proteins of Cupin superfamily are among the molecules in signaling pathway. Previous research has shown that in maize, a storage protein similar to the functional Cupin superfamily protein called ZmGLP is effective in seed germination. However, in the previous experiments, suitable indicators were not used to assess seed vigor and its relationship with field establishment. So, it is needed to study the performance of ZmGLP in predicting field emergence to complete the previous research.  Materials and Methods: An experiment was performed on 14 samples of commercial inbred maize lines. In this experiment, in addition to the laboratory evaluation of seed germination, field indices of physiological seed quality including the percentage of seedling emergence in the field, time to 50% seedling emergence, time to 90% seedling emergence, seedling dry weight, seedling height and coefficient of variation of seedling height was also assessed. In the polymerase chain reaction, two pairs of primers (CF / CR primers and IDF / IDR primers) were used to identify the DNA sequence of the Cupin. Results: The results show that the seeds were different in terms of physiological quality. The lowest percentage of germination in laboratory was related to K1264/1, while the lowest physiological quality of seeds in field indices was observed in K1263/17. The molecular test confirmed the presence of the desired allele at the InDel9 site of vigor-related genes in the three samples of B73, K1264/1, and K1264/5-1, but no amplification band of the InDel9 site was observed in all K1263/17 seed samples. Due to the fact that line K1264/1, which had the lowest germination percentage in the laboratory, had an amplification band at this related site to vigor, it is not enough to rely on the results of the laboratory germination test to investigate the relationship between this gene and seed vigor. The field emergence test and seed vigor test that have a good prediction of field emergence must be used in these studies. Conclusions: According to the results of this experiment, molecular tests with functional markers based on Indel9 can be used to accelerate the evaluation of vigor, especially when the breeder is breeding a new line or hybrid. It is a useful, rapid, and effective molecular method to predict seed emergence in the field and screen the lines to ensure the genetic strength of the germination of the lines, especially in the temperate germplasms of corn. Finally, it is necessary to determine the threshold of low vigor during seed quality investigation in different cultivars, and relationship between the presence or absence InDel9 site should be considered in future research. Highlights: 1- The feasibility of using molecular markers to determine the seed vigor of corn lines in the field was studied and optimized for the first time. 2- The results of physiological quality assessment of seeds in the field for the studies related to the relationship between molecular markers and seed vigor were exploited for the first time. 3- The Indel9 site and molecular markers related to seed vigor in the field were introduced. </div> بنیه, سبز شدن, ذرت, عملکرد, لاین, کوپین, نشانگر مولکولی Emergence, Functional, Line, Maize, Marker, Vigor 113 124 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-352-2&slc_lang=fa&sid=1 Enayat Rezvani Khorshidi عنایت رضوانی خورشیدی e.rezvani@areeo.ac.ir 5799870328 100319475328460011932 Yes Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج Mohammad Reza Jazayeri محمدرضا جزائری m.jazayeri@areeo.ac.ir 100319475328460011933 100319475328460011933 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج Leila Sadeghi لیلا صادقی Leilasadeghi94@gmail.com 100319475328460011934 100319475328460011934 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج Mohammad Rahmani محمد رحمانی mo.rahmani@areeo.ac.ir 100319475328460011935 100319475328460011935 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج Farshid Hasani فرشید حسنی f.hassani@areeo.ac.ir 100319475328460011936 100319475328460011936 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج Bita Oskoee بیتا اسکویی b.oskoee@areeo.ac.ir 100319475328460011937 100319475328460011937 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج Seied Hosein Jamali سید حسین جمالی jamaly.h@gmail.com 100319475328460011938 100319475328460011938 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج AmirAli Karimi امیر علی کریمی amiralikarime@gmail.com 100319475328460011939 100319475328460011939 No Agricultural Research Education & Extention Organization, Seed and Plant Certification & Registration Institute, Karaj, Iran سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال، کرج