الفهرس 
INTRODUCTIONOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 169 |  |  |
| | | from | 169 | | |
Abstract
يعتبر نبات الأرز (Oryza sativa L.) واحدا من أهم محاصيل الحبوب فى العالم حيث يمد أكثر من نصف السكان بمصدر الكربوهيدرات. يعتبر كلا من اجهادى الجفاف وملوحة التربة من العوامل البيئية الهامة التى تحد من انتاج الارز لما تسببة سنويا من خسائر إقتصادية فى المحصول. لذلك كان الهدف الرئيسى لهذه الدراسة هو تقييم تراكيب وراثية في الأرز لتحمل اجهادى الجفاف والملوحة بالإضافة الى تقييم المحصول و الصفات المرتبطة به باستخدام التقييم الحقلى ومقاييس تحمل الجفاف والملوحة و التقنيات الجزيئية.
وكانت الأهداف كالاتى:
1- حساب مقاييس تحمل الجفاف والملوحة فى أربعة عشر تركيب ووراثي من الأرز وذلك من محصول الحبوب تحت كل من الظروف الطبيعية والاجهاد على مدى عامين ( الجيل الطفري السابع و الثامن).
2- تقييم اربعة عشر من التراكيب الوراثية للأرز للمحصول والصفات المرتبطة به تحت الظروف الطبيعية والاجهاد للجفاف والملوحة.
3- توصيف اربعة عشر من التراكيب الوراثية للأرز لتحمل الجفاف والملوحة على المستوى الجزيئي باستخدام تكنيكاتSCoT و CDDP.
تمت هذه الدراسة في وحدة التقنية الحيوية، قسم البحوث النباتية، مركز البحوث النووية، هيئة الطاقة الذرية المصرية فى إنشاص (محافظة الشرقية)، ومحافظة الفيوم بمصر فى الفترة من 2017 الى 2020.
وشملت التجارب الحقلية:
التقييم لتحمل الجفاف والملوحة من الجيل الطفرى الخامس الى الجيل الطفرى الثامن (2017-2020)
تم انتخاب عشرة طفرات من الأرز في الجيل الطفرى الرابع من الحبوب المشععة من صنفين من الأرز سخا101 و جيزة 178 بجرعات مختلفة من اشعة جاما (0، 200، 250، 300 جراى).
تم زراعة حبوب كل طفرة في الحقل تحت ظروف الري الجيد (WW، كل 4 أيام) والاجهاد المائي (WS1، كل 8 أيام و WS2، كل 12 يوما) والاجهاد الملحى (التربة الملحية) للحصول على نباتات الجيل الطفرى الخامس وتقييمها مع الاب (جيزة 178) وثلاثة أصناف فحص (سخا107، جيزة178، جيزة179) لتحمل اجهادات الجفاف والملوحة. عند الحصاد، تم أخذ القياسات على عشرة نباتات فردية ومحصول المتر المربع عشوائيا من كل قطعة تجريبية لكل مكررة وذلك لتسجيل الصفات الاتية: طول النبات (سم)، طول الدالية (سم)، عدد الفروع لكل نبات، عدد الحبوب لكل دالية، وزن 1000 حبه (جم)، وزن الدالية (جم)، عدد الداليات لكل متر مربع، عدد الأيام حتى النضج، محصول الحبوب لكل متر مربع. تم انتخاب افضل النباتات من كل طفرة بين وداخل العشائر على أساس التجانس، وتحمل الجفاف والملوحة، والنضج المبكر، والصفات المورفولوجية المتميزة والمرتبطة بالمحصول العالى.
علاوة على ذلك تم زراعة الحبوب الناتجة من نباتات الجيل الطفرى الخامس لعشرة طفرات تحت ظروف عدم الاجهاد والاجهاد المائى والملحى للحصول على نباتات الجيل الطفرى السادس وتقييمها لتحمل اجهاد الجفاف والملوحة بنفس الطرق المتبعة في الجيل الطفرى الخامس. كذلك تم زراعة الحبوب الناتجة من الجيل الطفرى السادس لعشرة طفرات للحصول على نباتات الجيل الطفرى السابع وتم تقييمها لتحمل اجهادات الجفاف والملوحة فى انشاص والفيوم على التوالى. عند الحصاد، تم أخذ 10 نباتات فردية ومحصول المتر المربع عشوائيا من كل قطعة تجريبية لكل مكررة وذلك لقياس الصفات المدروسة والتحليل الاحصائى. كما تم إنتخاب افضل النباتات من كل طفرة بين وداخل العشائر على أساس التجانس، وتحمل الجفاف والملوحة، والنضج المبكر، والصفات المورفولوجية المتميزة والمرتبطة بالمحصول العالى.
بالإضافة الى ذلك تم زراعة الحبوب الناتجه من الجيل الطفرى السابع لعشرة طفرات منتخبة للحصول على نباتات الجيل الطفرى الثامن وتم تقييمها لتحمل اجهادات الجفاف والملوحة فى تجارب حقلية بانشاص والفيوم على التوالى. وبناء على التقييم تحت ظروف الجفاف والملوحة تم انتخاب 10 طفرات (8 طفرات مشتقة من الصنف جيزة 178 و 2 طفرة مشتقة من الصنف سخا 101) بالإضافة الى صنف جيزة 178 كأب وثلاثة أصناف فحص (سخا107، جيزة 179،IET1444) وذلك لتحليل SCoTو CDDP للتعرف على صفات تحمل الجفاف والملوحة والصفات المرتبطة بالمحصول والصفات المورفولوجية المتميزة على المستوى الوراثي الجزيئي.
1- يمكن تلخيص نتائج تأثيراجهادات الجفاف والملوحة على الصفات المدروسه على مدى سنتين (الجيل الطفرى السابع والجيل الطفرى الثامن) على النحو التالى:
1.1. تحليل التباين للصفات المدروسة
1.1.1. تأثير الاجهاد المائي، أظهرت النتائج فروق معنوية بين التراكيب الوراثية ومعاملات الاجهاد المائى لجميع الصفات المدروسة. علاوة على ذلك، كان للتفاعل بين التراكيب الوراثية ومعاملات الاجهاد المائى تاثيرات معنوية فقط على كل من طول النبات، عدد الفروع لكل متر مربع، محصول الحبوب لكل متر مربع.
1.1.2. تأثير الاجهاد الملحي، أظهرت النتائج فروق معنوية بين التراكيب الوراثية ومعاملات الملوحة لجميع الصفات المدروسة. كماأظهرالتفاعل بين التراكيب الوراثية ومعاملات الملوحة فروق معنوية لكل الصفات المدروسة فيما عدا صفة عدد الفروع لكل متر مربع، طول الدالية، وزن الدالية وعدد الأيام حتى النضج حيث أظهرت فروق غير معنوية.
1.2. مقاييس تحمل الجفاف
1.2.1. تم تسجيل أعلى قيم لمقياس تحمل الجفاف (STI)والمحصول تحت ظروف الرى الطبيعى (YP)والمحصول تحت ظروف الاجهاد ( (YSلطفرات EN24و EN25 و EN26 و EN27 و EN32 والصنف IET1444،مما يشير الى انها قد تكون الأكثر تحملا، بينما لوحظت أقل قيم للصنف جيزة 178 والطفرتين EN46 و EN28 مما يوضح عدم تحملها للجفاف.
1.2.2. اظهرت قيم مقياس تحمل الجفاف (STI) ومقياس متوسط الانتاجية ((MP ومقياس متوسط الانتاج الحسابى (GMP) بتمييز بعض التراكيب الوراثية بتحمل الاجهاد المائى (طفرات EN25 وEN27 و EN24 والصنف IET1444) بقيم عالية من STI وMP و GMP وبعض التراكيب الوراثية حساسة للاجهاد المائى مثل (الصنف جيزة 178 والطفرتين EN28 وEN46) بقيم منخفضة لهذه المؤشرات.
1.2.3. اظهر مؤشرالتحمل (TOL) قيم عالية في التراكيب الوراثية الحساسة للاجهاد المائى كما فى الطفرات EN7 و EN27 و EN28 بينما سجلت اقل قيم في الطفرات EN32و EN24 و EN25و EN14 و EN17 والاصناف سخا107 وجيزة 179 و IET1444 مما يشير الى تحملها للجفاف.
1.2.4. الطفرات التي تحتوي على قيم مقاييس الحساسية للجفاف (SSI) و (SDI) اعلى من 1 مثل طفرات EN32و EN25 و EN24وايضا أصناف جيزة 179و IET1444 تعتبرمتحملة للجفاف مقارنة بقيم مقاييس الحساسية للجفاف الأقل من 1 مثل طفرات EN28 و .EN7 على العكس من ذلك الطفرات التي تحتوى علي قيم مقياس المحصول الناتج (YI)ومقياس تحمل الجفاف ((STI اقل من 1 يمكن اعتبارها متحملة للجفاف مقارنة بقيم مقاييس الحساسية للجفاف الاعلى من 1.
1.2.5. سجلت اعلى قيم لمقاييس تحمل الجفاف مقياس ثبات المحصول ((YSI ومقياس الجفاف النسبى (RDI) فى التراكيب الوراثية المتحملة بينما كانت القيم الأقل للحساسة فقط.
1.3. مقاييس تحمل الملوحة
1.3.1. اظهرت معظم طفرات الارز ( EN14و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 وEN27 وEN32 والاصناف جيزة 179 و (IET1444 تحمل للملوحة من خلال قيم اقل من 10% لمقياس الانخفاض النسبى للمحصول (RD%) بينما اظهرت الطفرات EN7)وEN46 وEN28 والاصناف جيزة178 وسخا107) حساسية للملوحة من خلال قيم اعلى من 10% لمقياس RD%.
1.3.2. كانت قيم مقياس متوسط الانتاجية (MP) ومقياس متوسط الانتاج الحسابى (GMP) اعلى من 4 فى التراكيب الوراثية المتحملة للملوحة (الطفرات EN7 و EN14 و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 و EN27 و EN28 و EN32). بينما كانت قيم MP و GMP اقل من 4 فى التراكيب الوراثية الحساسة للملوحة (الطفرة EN46 والاصناف جيزة 178 و سخا107).
1.3.3. اظهر مقياس التحمل للملوحة (TOL) قيم اعلى من 1 لكل من الطفرتين EN7 و EN46 والصنف سخا107مبينة الحساسية للملوحة بينما سجلت القيم الأقل من 1 في الطفرات EN14 و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 و EN27 و EN28 و EN32 والاصناف جيزة178 و جيزة 179 و IET1444 موضحة تحملها للملوحة.
1.3.4. اوضح مقياس ثبات المحصول (YSI) درجة ثبات عالية للتراكيب الوراثية EN14و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 و EN27 و EN28 و EN32 وجيزة 178 وجيزة 179و IET1444 من خلال القيم العالية لمقياس YSI والتي تتراوح من 0.81 في الطفرة EN28 الى 0.97 في الطفرة EN14 والصنف جيزة 179 بينما كانت التراكيب الوراثية المتبقية اقل ثباتا من خلال قيمة YSI الأقل من 0.70كما اوضحت هذه التراكيب الوراثية نفس السلوك مع مقياس المحصول الناتج .(YI)
1.3.5. أظهرت التراكيب الوراثية EN14 و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 و EN27 و EN32 وجيزة 178 وجيزة 179و IET1444 تحملها العالى للملوحة من خلال قيم مقياس الحساسية للملوحة ((SSI الأقل من 1 ، بينما عكست قيم SSI الأعلى من 1 حساسية التراكيب الوراثية EN28 و EN7 و EN46 وسخا107 لاجهاد الملوحة. علاوة على ذلك، ظهرت اعلى درجات تحمل الملوحة في التراكيب الوراثية EN24 و EN25 و EN27 و IET1444 من خلال قيم مقياس تحمل الملوحة (STI) الأعلى من 1.
2. تقييم طفرات الارز المستحدثة بالاشعاع واصناف المقارنة لتحمل الجفاف والملوحة
2.1. تقييم تحمل الاجهاد المائى
تم تقييم عشرة طفرات منتخبة، مع الصنف الاب و3 أصناف مقارنة على مدى عامين (الجيل الطفري السابع والثامن) لتحمل الاجهاد المائي تحت ظروف الري الجيد ( WW، كل 4 أيام)، الاجهاد المائي 1( WS1، كل 8 أيام)، والاجهاد المائي 2 ( WS2، كل 12يوما) في موقع انشاص الشرقية لمدة عامين.
ويمكن تلخيص نتائج تقييم تحمل الاجهاد المائى على النحو التالى:
2.1.1. وجدت جميع طفرات الأرز متحملة للجفاف فيما عدا الطفرتين EN7 و EN46 ومع ذلك، فان الطفرة (EN46) الناتجة من صنف سخا 101 اظهرت تبكير بمقدار 23.5 يوم عن الاب سخا 101 (140 يوم) في النضج. بينما أعطت هذه الطفرة مع الطفرة EN7 قيم عالية للصفات المدروسة تحت ظروف الرى الجيد فقط.
2.1.2. سجلت الطفرة EN25 اعلي متوسط لعدد الداليات لكل متر مربع (531.5) واعلى متوسط لمحصول الحبوب لكل متر مربع (1.689جم) بين جميع التراكيب الوراثية، بما في ذلك جميع أصناف المقارنة تحت ظروف الاجهاد المائى.
2.1.3. الطفرة EN28 أعطت أعلى متوسط لطول النبات (97.22 سم) يلية الطفرة EN25 (95.77 سم). وأيضا، الطفرة EN27 أعطت اقصى وزن للدالية (4.601 جم) يتبعها كلا من الطفرة EN14(3.850 جم) و الطفرة EN25 (3.840 جم) و الطفرة EN26(3.838 جم) ;وعدد الحبوب لكل دالية (180.6) يتبعها كل من الطفرة EN32 (159.9) والطفرة EN14 (157.8) تحت ظروف الاجهاد المائى.
2.1.4. أظهرت الطفرة EN14 أقصى طول للدالية (27.82 سم) مقارنة بجميع التراكيب الوراثية الأخرى. سجلت الصنف سخا 107 أكبر وزن لل 1000 حبه (27.67 جم)، يليها كلا من الطفرة EN7 (26.53 جم) والطفرة EN25 (25.42 جم).
2.1.5. اظهرت الطفرة EN25 زيادة معنوية في محصول الحبوب لكل متر مربع مقارنة باصناف المقارنة وذلك نتيجة لزيادة كلا من عدد الداليات لكل متر مربع ، وطول الدالية، ووزن الالف حبة، وعدد الحبوب لكل دالية.
2.2. تقييم تحمل الاجهاد الملحى
تم تقييم الطفرات المنتخبة مع الصنف الاب و3 أصناف مقارنة على مدى عامين (الجيل الطفرى السابع والثامن) لتحمل اجهاد الملوحة تحت التربة العادية والمالحة في مزرعة مركز البحوث النووية بالفيوم لمدة عامين.
يمكن تلخيص نتائج تقييم تحمل الملوحة على النحو التالى:
2.2.1. جميع الطفرات كانت متحملة للملوحة باستثناء الطفرتين EN7 و EN46. بينما كانت الطفرة EN46 ابكر 24.7 يوم في النضج مقارنه بالاب سخا 101 (140 يوم)، حيث كان لها اقل قيم لمتوسط عدد الأيام حتى النضج وذلك تحت ظروف الاجهاد وعدم الاجهاد.
2.2.2. تم تسجيل اعلى قيم لمتوسط طول النبات في الطفرة EN28 (97.95سم) يليها الطفرة EN24 (96.37سم) مقارنة بالتراكيب الوراثية الأخرى تحت الاجهاد الملحى.
2.2.3. لقد أعطت الطفرة EN25 اعلى قيم لكل من محصول الحبوب لكل متر مربع (1.733جم)، وزن الدالية (3.882جم)، عدد الداليات لكل نبات (42.05)، وعدد الداليات لكل متر مربع (548) مقارنة باصناف المقارنة والطفرات المتبقية. وعلاوة على ذلك، سجلت الطفرة EN27 اعلى متوسط لوزن الدالية (4.652جم) يليها كل من الطفرة EN14 (3.938جم) والطفرة EN25 (3.882جم) والطفرة EN26 (3.876جم) بين جميع التراكيب الوراثية. كما انتج الصنف IET1444 الحد الأقصى لمتوسط عدد الداليات لكل نبات(43.96) يلية الطفرة EN25 (42.05) والطفرة EN28 (37.97) تحت ظروف الملوحة.
2.2.4. أظهرت الطفرة EN14 أطول دالية (27.42سم) مقارنة بالتراكيب الوراثية المدروسة. كما تم تسجيل اعلى متوسط لعدد الحبوب في الدالية فى الطفرة EN27 (183.3) يليها الطفرة EN32 (161.8) تحت الاجهاد الملحى.
2.2.5. اعطى الصنف سخا 107 الحد الأقصى لمتوسط وزن الالف الحبة (27.27جم) بين جميع التراكيب الوراثية يليها الطفرة EN7 (26.07جم) والطفرة EN25 (25.47جم) تحت ظروف الملوحة.
2.2.6. اظهر الطفرتين EN25 وEN27 زيادة معنوية في محصول الحبوب لكل متر مربع مقارنة باصناف الفحص بسبب زيادة كل من عدد الداليات لكل متر مربع وطول الدالية ووزن 1000 حبة وعدد الحبوب لكل دالية تحت الاجهاد الملحى.
3. التحليل الوراثى الجزيئى
تم استخدام 46 بادئ SCoT و 21 بادئ CDDP لكشف التباين الوراثي و العلاقة الوراثية بين 10 طفرات و الصنف الاب و3 أصناف مقارنة.
3.1. التحليل باستخدام معلمات SCoT
يمكن تلخيص نتائج التحليل باستخدام معلمات SCoT على النحو التالي:
3.1.1. أنتج 34 بادئ SCoT 377 أليل (حزمة) منها 53 حزمة مميزة. ومن جهة أخرى، تراوح عدد الأليلات لكل موقع من 4 أليلات مع البادئ (SCoT24) الى 19 أليل مع البادئ ( SCoT12) بمتوسط 11.08 أليل لكل موقع.
3.1.2. كانت أعلى نسبة تشابه وراثي باستخدام بادئات SCoT (78%) بين الطفرتين EN26 و EN28، بينما كانت أقل نسبة تشابه (17%) بين الصنف سخا107والطفرةEN27 .
3.1.3. قسمت علاقة القرابة الوراثية من خلال بادئات SCoT جميع التراكيب الوراثية الاربعة عشر الى مجموعتين رئيسيتين: المجموعة الأولى ضمت 13 تركيب وراثي (10 طفرات، الصنف الاب جيزة178 من النوع indica لمعظم هذه الطفرات، و صنفان للمقارنة جيزة 179 و IET1444 بينما المجموعة الثانية التي ضمت الصنف سخا 107 فقط (صنف مقارنة لتحمل الجفاف من النوع japonica).
3.1.4. أنتج كلا من البادئات SCoT (5، 7، 9، 16، 23، 31، 37، 39، 42) حزمة واحدة موجبة فريدة، بنما أنتج كلا من البادئات SCoT (6، 8، 10، 11، 12، 13، 29، 32، 33، 35، 36)- اثنان حزمة موجبة فريدة.
3.1.5. ظهرت جينات التحمل للجفاف والملوحة المرتبطة مع البادئات SCoT44 (pb 878) و SCoT8 (pb 1674) في كل التراكيب الوراثية (78.6%) فيما عدا أنواع Japonica، الطفرتين الحساسين (EN7 و (EN46 والصنف سخا 107 بينما باقى جينات التحمل أظهرت مستوى عالى من التباين بين 10 طفرات و الصنف الاب و 3 أصناف مقارنة.
3.1.6. تضمنت ثمانية طفرات متحملة (EN7 و EN14 و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 و EN27 و EN28 و (EN32 على مزيج من جينات تحمل الجفاف والملوحة المرتبطة بمعلمات SCoT تتراوح من 9 الى 13 جين مرتبطة بمعلمات SCoT والتي تمنح التحمل الدائم لجميع الاجهادات، حيث ان هذه الطفرات عالية المحصول تحت الظروف العادية والاجهاد المائي والملحي باستثناء الطفرة EN28 كان لها محصول حبوب منخفض نسبيا تحت الاجهاد.
3.1.7. تمتلك الأصناف جيزة 179 و IET1444 المتحملان للجفاف والملوحة ثلاثة عشر جينا مرتبطة بمعلمات SCoT مشتركه مع الطفرات EN7 و EN14 و EN17 و EN24 و EN25 و EN26 و EN27 و EN28 وEN32 بينما الطفرات EN7 و EN46 حساسة لإجهادات الجفاف والملوحة لعدم وجود هذه الجينات.
3.2. التحليل باستخدام معلمات CDDP
يمكن تلخيص نتائج التحليل باستدام معلمات CDDP على النحو التالى:
3.2.1. أنتج 18 بادئ CDDP 263 أليل (حزمة) منها 17 حزمة مميزة. ومن جهة أخرى، تراوح عدد الأليلات لكل موقع من 8 أليلات مع البادئ (Myb1) الى 21 أليل مع البادئ (KNOX-1) بمتوسط 14.61 أليل لكل موقع.
3.2.2. نسبة التشابه الوراثى باستخدام بادئات CDDP تراوحت من (46%) بين الطفرة EN46 والصنف جيزة 179، الي (85%) بين الطفرة EN26 وكل من الطفرتين EN25 و EN28.
3.2.3. قسمت علاقة القرابة الوراثية من خلال بادئات CDDP جميع التراكيب الوراثية 14 في الأرز الى مجموعتين رئيسيتين. المجموعة الأولى ضمت 10 تراكيب وراثية (8 طفرات، والأب الأصلي لها جيزة 178، و صنف الفحص indica جيزة 179، بينما المجموعة الثانية ضمت الأصناف سخا 107 مع IET1444 في المجموعة الرئيسية الفرعية الأولى، بينما كانت الطفرتين EN7 و EN46 في المجموعة الفرعية الرئيسية الثانية.
3.2.4. أنتج كلا من البادئ WRKY-R1 و MADS-1 و MADS-4 2 حزمة موجبة فريدة، كذلك أنتج كلا من البادئ WRKY-R2 و Myb2 و ERF2 و KNOX-3 و MADS-2 حزمة واحدة موجبة فريدة.
3.2.5. ظهرت جينات التحمل للجفاف والملوحةWRKY وREF المرتبطة مع البادئات WRKY-R2 و ERF1، على التوالي في كل التراكيب الوراثية بينما باقى جينات التحمل أظهرت مستوى عالى من التباين بين 10 طفرات و الصنف الاب و 3 أصناف مقارنة.
3.2.6. أظهر البادئ WRKY-R3 3حزم فريدة للطفرة EN26 عند وزن جزيئى 556 و 829 و 995، كما اظهر البادئ WRKY-R1 2 حزمة فريدة للطفرة EN32 عند وزن جزيئي 1076 و 1150 وحزمة واحدة فقط مع البادئ WRKY-R2 عند وزن جزيئى 1452 في الصنف IET1444 والمرتبط بعائلة الجين WORKY في الكروموسوم رقم 1 والذى يمنح عامل النسخ للوظائف الفسيولوجية والتطورية في الأرز.