…………….1

1-2-.اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3

1-3-.فرض‌های تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3

 

فصل دوم: مروری بر پژوهش‌های انجام شده

2-1- سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4

2-2-  گیاهشناسی سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4

2-3-موارد مصرف سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

2-4- تنش‌های محیطی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

2-5- تنش شوری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5

2-5-1- طبقه‌بندی خاک‌ها بر اساس هدایت الکتریکی……………………………………………………………………………………………………….6

2-5- 2-واکنش گیاهان به تنش شوری………………………………………………………………………………………………………………………………..6

2-5-3- واکنش گیاهان به یون‌های ویژه……………………………………………………………………………………………………………………………..8

2-5-3-1- واکنش گیاهان به یون‌های سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم……………………………………………………………………………8

2-5- 4-اثر شوری بر پرولین برگ……………………………………………………………………………………………………………………………………..10

2-5-6- اثر شوری بر قندهای محلول گیاه…………………………………………………………………………………………………………………………10

2-5- 7-اثر تنش شوری بر صفات رویشی گیاه………………………………………………………………………………………………………………….11

2-5-7-1- سطح برگ و طول ساقه……………………………………………………………………………………………………………………………………11

2-5-8- گروه‌بندی گیاهان از نظر تحمل به شوری……………………………………………………………………………………………………………12

2-6- اهمیت تنوع ژنتیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………….13

2-7- نشانگرهای ژنتیکی و انواع آن……………………………………………………………………………………………………………………………………14

2-7-1- نشانگرهای ظاهری………………………………………………………………………………………………………………………………………………..14

2-7-2- نشانگرهای مولکولی………………………………………………………………………………………………………………………………………………15

2-7-2-1- نشانگرهای پروتئینی………………………………………………………………………………………………………………………………………..15

2-7-2-2- نشانگرهای DNA……………………………………………………………………………………………………………………………………………..15

2-7-2-3-  نشانگرهای ریزماهواره……………………………………………………………………………………………………………………………………..16

2-8- شاخص‌های مهم در مطالعه تنوع ژنتیکی مولکولی………………………………………………………………………………………………….17

2-9-مروری بر پژوهش‌های انجام شده با نشانگر SSR.   …………………………………………………………………………………………………….18

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1- زمان و موقعیت آزمایش…………………………………………………………………………………………………………………………………………….19

3-2- آزمایش اول: بررسی تحمل به شوری در مرحله‌ گیاهچه‌ای…………………………………………………………………………………….19

3-2- 1- مشخصات تیمارهای آزمایشی و ژنوتیپ‌های مورد بررسی…………………………………………………………………………………19

3-3- روش اجرای آزمایش ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..19

3-4- فرمول غذایی هوگلند………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

3-5- روش‌های نمونه‌برداری و اندازه‌گیری صفات مورد بررسی………………………………………………………………………………………..21

3-5-1- اندازه‌گیری سطح برگ………………………………………………………………………………………………………………………………………….21

3-5-2- اندازه‌گیری وزن خشک برگ………………………………………………………………………………………………………………………………..21

3- 5-3- اندازه‌گیری پرولین و قندهای محلول کل…………………………………………………………………………………………………………..21

3-5-3-1- تهیه عصاره الکلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….21

3-5-3-2-اندازه‌گیری پرولین…………………………………………………………………………………………………………………………………………….22

3-5-3-3-اندازه‌گیری قندهای محلول کل((TSS…………………………………………………………………………………………………………….23

3- 5-4- مواد معدنی برگ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….24

3-5-4-1- طرز تهیه استاندارد پتاسیم………………………………………………………………………………………………………………………………24

3-5-4-2- طرز تهیه استاندارد سدیم………………………………………………………………………………………………………………………………..24

3-5-5-تجزیه و تحلیل داده‌های آزمایش اول……………………………………………………………………………………………………………………25

3-6-آزمایش دوم: بررسی تنوع ژنتیکی به کمک نشانگرSSR…………………………………………………………………………………………..26

3-6- 1- استخراج DNA ژنومی از نمونه‌های گیاهی مورد بررسی………………………………………………………………………………….26

3-6-2-بررسی کیفیت و کمیت DNA…………………………………………………………………………………………………………………………….27

3-6- 2-1-بررسی کمیت DNA به روش اسپکتروفتومتری …………………………………………………………………………………………..27

3-7-PCR…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..28

3-7-1- الگوی دمایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………30

3-7-2- امتیازبندی داده‌های مولکولی و تجزیه و تحلیل‌های آماری آن‌ها……………………………………………………………………….30

3-7-2-1- محتوای اطلاعات چندشکلی……………………………………………………………………………………………………………………………31

3-7-2-2- محاسبه تعداد آلل مشاهده شده (Na) و تعداد آلل مؤثر (Ne)……………………………………………………………………31

3-7-2-3- محاسبه تنوع ژنوتیپی………………………………………………………………………………………………………………………………………31

3-7-2-4- تجزیه خوشه‌ای…………………………………………………………………………………………………………………………………………………31

3-7 -2-5- تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA)………………………………………………………………………………………………………………..31

 

فصل چهارم: نتایج، بحث و پیشنهادها

4-1-آزمایش اول: تجزیه و تحلیل مشاهدات در مرحله گیاهچه­ای…………………………………………………………………………………..32

4-1-1-آمار توصیفی  برآورد اجزاء واریانس، دامنه تغییرات، ضرایب تنوع و توارث­پذیری عمومی صفات مورد بررسی….32

4-1-2- تأثیر شوری بر صفات مورفولوژیکی ارقام مختلف سورگوم………………………………………………………………………………….34

4-1-2- 1-طول ساقه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………34

4-1-2-2-سطح برگ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….35

4-1-2- 3-وزن خشک برگ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….35

4-1-2-4- وزن خشک ریشه………………………………………………………………………………………………………………………………………………36

4-1-3-تأثیر شوری بر صفات فیزیولوژیک(پرولین و قندهای محلول) در ارقام مختلف سورگوم…………………………………….38

– غاظت پرولین برگ…………………………………………………………………………………………………………………………………………..38

4-1-3-2- غلظت قندهای محلول……………………………………………………………………………………………………………………………………..39

4-1-4-بررسی تغییرات عناصر معدنی ارقام مختلف سورگوم تحت تنش شوری……………………………………………………………..41

4-1-4-1- تأثیر شوری بر میزان پتاسیم…………………………………………. ………………………………………………………………………………41

4-1-4-2- میزان کلسیم …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42

4-1-4-3-میزان منیزیم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………43

4-1-4-4- تأثیر شوری بر میزان سدیم برگ…………………………………………………………………………………………………………………….43

4-1-4-5- تأثیر شوری بر میزان نسبت سدیم به پتاسیم…………………………………………………………………………………………………44

4-1-5-همبستگی ژنتیکی و فنوتیپی بین صفات………………………………………………………………………………………………………………46

4-1-6-.گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها در شرایط تنش و بدون تنش با بهره گرفتن از شاخص STI …………………………………………………48

4-2-آزمایش دوم: بررسی چندشکلی با بهره گرفتن از نشانگرهای SSR………………………………………………………………………………50

2-4-1- گروهبندی ژنوتیپ‌ها بر اساس داده‌های SSR……………………………………………………………………………………………………53

4-2-2- نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی…………………………………………………………………………………………………………..54

4-3- ارتباط بین نشانگر‌های مولکولی و ویژگی‌های اندازه‌گیری شده در مرحله گیاهچه‌ای…………………………………………….56

4-4- نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..59

4-5- پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….59

منابع………………………………………………………………………………………..61

 

فهرست جدول‌ها

جدول 3-1-  مشخصات ژنوتیپ‌های سورگوم مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………….19

جدول 3-2-  طرز تهیه محلول نیم هوگلند……………………………………………………………………………………………………………………….20

جدول 3-3- جم محلول مادری و آب دو بار تقطیر مورد نیاز جهت تهیه استانداردهای پرولین با غلظت‌های مشخص ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23

جدول 3-4- فهرست آغازگرهای استفاده شده و توالی آنها……………………………………………………………………………………………….29

جدول 3-5- الگوی دمای PCR در آزمایش……………………………………………………………………………………………………………………..29

جدول 4-1- آمار توصیفی، برآورد ضرایب تنوع فنوتیپی،  ژنوتیپی و توارث­پذیری عمومی برای صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک در شرایط تنش و بدون تنش…………………………………………………………………………………………………………………………..33

  جدول 4-2-  میانگین مربعات منابع تغییر براب پارامترهای ظاهری اندازه‌گیری شده در ارقام سورگوم ……………………..36

جدول 4-3- میانگین مربعات حاصل از برش­دهی سطوح مختلف شوری برای پارامترهای ظاهری اندازه ­گیری شده در ارقام مختلف سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..36

جدول 4-4- مقایسه میانگین ارقام برای صفات ظاهری اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری……………………………….37

جدول 4-5- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس برای صفات پرولین برگ و قندهای محلول در ارقام سورگوم…..39

جدول 4-6- میانگین مربعات حاصل از برش­دهی سطوح مختلف شوری برای پارامترهای پرولین و قندهای محلول در ارقام مختلف سورگوم….. ………..40

جدول 4-7- مقایسه میانگین ارقام برای صفات پرولین و قندهای محلول در سطوح مختلف شوری………………………………40

جدول 4-8- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس برای عناصر معدنی اندازه‌گیری شده در ارقام مختلف سورگوم…44

جدول 4-9- میانگین مربعات حاصل از برش­دهی سطوح مختلف شوری برای عناصر معدنی اندازه ­گیری شده در ارقام مختلف سورگوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………45

جدول 4-10- مقایسه میانگین ارقام برای عناصر معدنی اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری………………………………45

جدول 4-11- ضرایب همبستگی فنوتیپی (بالای قطر) و ژنتیکی (زیر قطر )  صفات در شرایط تنش شوری………………. 47

جدول 4-12- ضرایب  همبستگی فنوتیپی (بالای قطر) و ژنتیکی (پایین  قطر) صفات  در شرایط عدم  تنش   …………48

جدول 4-13- شاخص‌های تنوع ژنتیکی به‌دست آمده در ژنوتیپ‌های سورگوم  با بهره گرفتن از 7 نشانگر SSR…………….. 53

جدول 4-14- ماتریس تشابه برای تجزیه داده‌های مولکولی……………………………………………………………………………………………..53

جدول 4-15- مقادیر مؤلفه‌های اصلی برای بخش مولکولی ………………………………………………… …………………………………………55

جدول 4-16- ضرایب تأثیر B در تجزیه لجستیک دوتایی بین صفات گیاه سورگوم و آلل‌های SSR  در شرایط تنش………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………….57

جدول 4-17- ضرایب تأثیر B در تجزیه لجستیک دوتایی بین صفات گیاه سورگوم و آلل‌های SSR  در شرایط بدون تنش………….58

فهرست شکل‌ها

شکل 4-1-گروهبندی ژنوتیپ­های سورگوم  با بهره گرفتن از نمودار سه بعدی STI، Yp و Ys…………………………………………..50

شکل 4-2- الگوی باند آغازگر XTxp258 با 10 رقم سورگوم و DNA Ladder 50bp RTU………………………………52

شکل-4- 3- گرهبندی ارقام سورگوم مورد مطالعه بر اساس مشاهدات مولکولی نشانگرSSR  به روش UPGMA…..54

شکل4-4- نمودار پراکنش ژنوتیپ‌های سورگوم به‌وسیله دو مؤلفه اول بر اساس مشاهدات نشانگرهای SSR …………….55

فهرست ضمیمه‌ها

ضمیمه 1- طرز ساختن محلول‌ها

طرز ساختن محلول اتیلن دیامین تترا استیک اسید (EDTA) یک مولار………………………………………………………………………73

طرز ساختن بافر تریس بورات اتیلن دیامین تترا استیک اسید (TBE)……………………………………………………………………………73

طرز ساختن بافر CTAB…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..73

ضمیمه 2- جداول مقایسه میانگین ارقام

جدول 6-1- مقایسه میانگین ارقام برای صفات ظاهری اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری……………………………….74

جدول 6-2- مقایسه میانگین ارقام برای صفات پرولین و قندهای محلول در سطوح مختلف شوری………………………………75

جدول 6-3- مقایسه میانگین ارقام برای عناصر معدنی اندازه‌گیری شده در سطوح مختلف شوری…………………………………76

 مقدمه و هدف

-1- اهمیت سورگوم

سورگوم با نام علمی(Sorghum bicolor L.) ، گیاهی است از گروه C4، یك ساله كه از خانواده‌ی غلات می‌باشد(دوگت،[1] 1970). سورگوم گیاهی است كم توقع و پر محصول كه حتی در زمینهای فقیر از نظر عناصر غذایی و یا شور و قلیایی كشت می‌گردد، به طوری كه از نظر استقامت و قناعت از آن به عنوان شتر گیاهی نام می‌برند (کریمی، 1996). همچنین گیاهی است روز کوتاه، عموماً یکساله، که از قرن‌ها قبل توسط بومی‌های آفریقا، خاور نزدیک و خاورمیانه مورد کشت و کار قرار می‌گرفته است. سورگوم از نظر میزان تولید در بین غلات در درجه پنجم اهمیت بعد از گندم، برنج، ذرت و جو قرار دارد (امام، 1386). سورگوم غله‌ اصلی در آفریقا، هند، قسمت‌هایی از چین، آمریکای