\
Adabiyotlar sharxi
Allotetraploid turlari taxminan 1-2 million yil oldin G. herbaceum L. (2n = 2x = 26) turiga tegishli A-genom taksonining G. raimondii turiga tegishli D-genom taksoni bilan gibridlanishi natijasida paydo bo'lgan. Ulbrich va G. gossypioides L. (2n = 2x = 26) (Beasley JO (1940) The production of polyploids in Gossypium. J Hered 31:39–48),( Beasley JO (1942) Meiotic chromosome behaviour in species, species hybrids, haploids and induced polyploids of Gossypium. Genetics 27:25–54) (Wendel JF, Brubaker CL, Percival AE (1992) Genetic diversity in Gossypium hirsutum and the origin of Upland cotton. Am J Bot 79:1291–1310). "AD" allotetraploid (2n = 2x = 52) guruhi G. barbadense, G. darwinii Watt, G. hirsutum, G. tomentosum Nuttall va G. mustelinum Miers ex Watt (Percival AE, Wendel JF, Stewart JM (1999) Taxonomy and germplasm resources. In: Smith CW, Cothren JT (eds) Cotton origin, history, technology, and production. John Wiley and Sons Inc., New York, pp 33–63) turlaridan iborat.
Har qanday naslchilik dasturi uchun madaniy o'simliklarda genetik o'zgaruvchanlikning mavjudligi ba'zan cheklangan, ayniqsa genofondlarga kirish oson bo'lmaganda. Yovvoyi o'simlik turlaridan g'o'za navlarining salohiyatini oshirish uchun yangi kerakli xususiyatlarni o'z ichiga olish uchun uzoq vaqtdan beri genetik manba sifatida foydalanilgan [Stewart, J. Potential for crop improvement with exotic germplasm and genetic engineering. In Proceedings of the World Cotton Research Conference-I; Comtable, G.A., Forrester, N.W., Eds.; CSIRO: Melbourne, Australia, 1995; pp. 313–327]. Gavayi (G. tomentosum), Braziliya (G. mustelinum) va Galapagos (G. darwinii) orollaridan kelib chiqqan, faqat yovvoyi tabiatda mavjudligi maʼlum boʻlgan uchta allotetraploid gʻoʻza navi paxtachilikda har ikkala navni yaxshilash uchun keng va keng qoʻllanilgan. hosildorlik va tola sifati xususiyatlari. Vang va boshqalar. [Wang, B.; Nie, Y.; Lin, Z.; Zhang, X.; Liu, J.; Bai, J. Molecular diversity, genomic constitution, and QTL mapping of fiber quality by mapped SSRs in introgression lines derived from Gossypium hirsutum × G. darwinii Watt. Theor. Appl. Genet. 2012, 125, 1263–1274.] G. hirsutum va G. darwinii kesib oʻtish orqali 105 ta IL orasida 278 ta polimorf lokusni aniqladi. Vang va boshqalar. [Wang, B.; Draye, X.; Zhang, Z.; Zhuang, Z.; May, O.L.; Paterson, A.H.; Chee, P.W. Advanced backcross quantitative trait locus analysis of fiber elongation in a cross between Gossypium hirsutum and G. mustelinum. Crop Sci. 2016, 56, 1760–1768.] G. hirsutum va G. mustelinum oʻrtasidagi xochdan olingan ilgʻor teskari populyatsiyadan tola sifati belgilari uchun 29 QTLni aniqladi. G. tomentosum yovvoyi tetraploid turi boʻlib, madaniy allotetraploid turi G. hirsutum bilan juda chambarchas bogʻliq [Grover, C.E.; Gallagher, J.P.; Jareczek, J.J.; Page, J.T.; Udall, J.A.; Gore, M.A.; Wendel, J.F. Re-evaluating the phylogeny of allopolyploid Gossypium L. Mol. Phylogenet. Evol. 2015, 92, 45–52.]. Chjan va boshqalar. [Zhang, Z.; Rong, J.; Waghmare, V.N.; Chee, P.W.; May, O.L.; Wright, R.J.; Gannaway, J.R.; Paterson, A.H. QTL alleles for improved fiber quality from a wild Hawaiian cotton, Gossypium tomentosum. Theor. Appl. Genet. 2011, 123, 1075–1088.] G. hirsutum × G. tomentosum dan ishlab chiqilgan ilg'or teskari populyatsiyadan foydalanib, tola sifatini yaxshilash uchun QTL allellaridan foydalangan. Zheng va boshqalar. [Zheng, J.Y.; Oluoch, G.; Riaz Khan, M.K.; Wang, X.X.; Cai, X.Y.; Zhou, Z.L.; Wang, C.Y.; Wang, Y.H.; Li, X.Y.; Liu, F.; et al. Mapping QTLs for drought tolerance in an F2:3 population from an inter-specific cross between Gossypium tomentosum and Gossypium hirsutum. Genet. Mol. Res. 2016, 15.] G. tomentosum va Togʻli paxta CRI-12 oʻrtasidagi turlararo xochdan qurgʻoqchilik bilan bogʻliq belgilar uchun QTLlarni aniqlash uchun 1295 ta oddiy ketma-ketlikni takrorlash (SSR) belgilaridan foydalangan holda genetik xaritani tuzdilar.
Xaritaga asoslangan molekulyar markerlarning paydo bo'lishi va tegishli QTL xaritasi yovvoyi turlarda mavjud bo'lgan ijobiy allellardan samarali foydalanish uchun yangi molekulyar yondashuvlarning tarqalishini tasdiqladi [Fonceka, D.; Tossim, H.-A.; Rivallan, R.; Vignes, H.; Lacut, E.; de Bellis, F.; Faye, I.; Ndoye, O.; Leal-Bertioli, S.C.M.; Valls, J.F.M.; et al. Construction of chromosome segment substitution lines in peanut (Arachis hypogaea L.) using a wild synthetic and qtl mapping for plant morphology. PLoS ONE 2012, 7, e48642]. Introgressiya liniyasi (IL) kutubxonalari o'stiriladigan turlar orasida fonda yovvoyi turlarning ba'zi segmentlarini olib yuradigan molekulyar markerlar bilan tekshirildi, bu butun yovvoyi turlarning genomlarini taqdim etishga imkon beradi [Zamir, D. OPINION: Improving plant breeding with exotic genetic libraries. Nat. Rev. Genet. 2001, 2, 983–989.][Wan, X.Y.; Wan, J.M.; Su, C.C.; Wang, C.M.; Shen, W.B.; Li, J.M.; Wang, H.L.; Jiang, L.; Liu, S.J.; Chen, L.M.; et al. QTL detection for eating quality of cooked rice in a population of chromosome segment substitution lines. Theor. Appl. Genet. 2004, 110, 71–79]. Bu chiziqlar uning takrorlanuvchi ota-onasiga bir necha marta uzluksiz teskari o'tish orqali olinadi. ILning rivojlanishi yovvoyi turlarning naslchilikda genetik salohiyatidan yaxshi foydalanish uchun qulay imkoniyat yaratadi. Ushbu ILlar, ayniqsa, murakkab belgilarni xaritalash uchun foydalidir, chunki ular doimiy populyatsiyalar va ko'plab muhitlarda baholanishi mumkin. Bundan tashqari, yovvoyi qarindosh donor ota-onaning allel ta'siri donor allellari o'rtasidagi o'zaro ta'sirni yengillashtiradigan bir hil kultivatsiya genetik fonida o'stiriladi [Yano, M. Genetic and molecular dissection of naturally occurring variation. Curr. Opin. Plant Biol. 2001, 4, 130–135][Grandillo, S.; Tanksley, S.D.; Zamir, D. Exploitation of natural biodiversity through genomics. In Genomics-Assisted Crop Improvement; Varshney, R.K., Tuberosa, R., Eds.; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2007; pp. 121–150.].
Gossypium tomentosum (yovvoyi g‘o‘za) ning qurg‘oqchilik sharoitlariga munosabatini tushunish uning qurg‘oqchilikka chidamli madaniy g‘o‘za navlarini ko‘paytirishda imkoniyatlaridan foydalanishda muhim ahamiyatga ega. Mana uning javobini batafsil o'rganish:
Gossypium tomentosumdagi qurg'oqchilikka ta'sir qilish mexanizmlari
1. Morfologik moslashuvlar
Barglarning morfologiyasi: G. tomentosum barg hajmining kichikligi, kesikulaning qalinlashishi va barg tukligining oshishi (trixomalar) kabi moslashuvlarni namoyon qiladi. Bu xususiyatlar transpiratsiya orqali suv yo'qotilishini kamaytiradi va ortiqcha quyosh nurlaridan himoya qiladi.
Ildiz arxitekturasi: Chuqurroq va kengroq ildiz tizimlari tuproqning chuqur qatlamlaridan suv olishni kuchaytiradi va qurg'oqchilik davrida chidamlilikni ta'minlaydi.
2. Fiziologik moslashuvlar
Stomatal tartibga solish: G. tomentosum, ehtimol, qurg'oqchilik stressi ostida stomataning yopilishini yanada samarali tartibga soladi va fotosintez uchun gaz almashinuvini saqlab, suv yo'qotilishini minimallashtiradi.
Osmotik sozlash: Prolin va shakar kabi mos eriydigan moddalarning (osmolitlar) to'planishi hujayra turgor bosimini saqlashga yordam beradi va suv tanqisligi sharoitida oqsillarni barqarorlashtiradi.
Antioksidant himoyasi: Kengaytirilgan antioksidant ferment faolligi (masalan, superoksid dismutaza, katalaza) qurg'oqchilikdan kelib chiqqan reaktiv kislorod turlaridan kelib chiqadigan oksidlovchi stressni yumshatadi.
3. Qurg‘oqchilikka chidamlilikning genetik asoslari
Genetik xilma-xillik: G. tomentosum qurg'oqchilikka chidamlilik belgilari uchun boy genetik rezervuarga ega. Madaniy paxta (G. hirsutum) va keyingi RIL populyatsiyalari bilan xochlar genetik xaritalash va qurg'oqchilikka javob beradigan QTLlarni aniqlash imkonini beradi.
QTL identifikatsiyasi: Genetik xaritalash tadqiqotlari orqali qurg'oqchilikka chidamlilik xususiyatlari bilan bog'liq bo'lgan o'ziga xos genomik hududlarni aniqlash mumkin (masalan, suvdan foydalanish samaradorligi, barglarning solinishiga qarshilik).
4. Molekulyar javoblar
Gen ifodasi: Transkriptomik tadqiqotlar qurg'oqchilik signalizatsiya yo'llari (masalan, ABA biosintezi va signalizatsiya) bilan bog'liq bo'lgan oqsillarni kodlaydigan stressga javob beradigan genlarning yuqori regulyatsiyasini aniqlaydi.
Metabolik moslashuvlar: Metabolomik profillash qurg'oqchilik sharoitida osmotik moslashuvga va energiya almashinuviga hissa qo'shadigan metabolitlar profilidagi (masalan, aminokislotalar, shakar) o'zgarishlarni aniqlaydi.
5. Maydonda ishlash
Hosildorlik va sifat: G. tomentosumning qurgʻoqchilik sharoitida hosildorlik va tola sifatini saqlab qolish qobiliyati dala sinovlari orqali baholanadi. Baholash tola uzunligi, mustahkamligi, mikroneyr va urug 'hosildorligi parametrlarini o'z ichiga oladi.
Atrof-muhitga moslashish: Turli muhitlardagi keng ko'lamli dala kuzatuvlari G. tomentosumning moslashuvchanlik diapazoni va uning chidamli paxta navlarini ko'paytirish imkoniyatlari haqida tushuncha beradi.
Qiyinchiliklar va kelajakdagi tadqiqot yo'nalishlari
Atrof-muhitning o'zgaruvchanligi: qurg'oqchilikka chidamlilik belgilarining keng qo'llanilishini ta'minlash uchun genotip-atrof-muhit o'zaro ta'sirini tushunish.
Omiks yondashuvlarining integratsiyasi: qurg'oqchilik reaktsiyasi asosidagi molekulyar mexanizmlarni har tomonlama tushunish uchun multi-omik ma'lumotlar integratsiyasidan foydalanish.
Naslchilik strategiyalari: Suv tanqisligiga chidamli yangi gʻoʻza navlarini yaratish uchun qurgʻoqchilikka chidamlilik QTL larini marker yordamida seleksiya (MAS) orqali naslchilik dasturlariga kiritish.
Xulosa
Gossypium tomentosum morfologik, fiziologik va molekulyar moslashuvlar kombinatsiyasi orqali mustahkam qurg'oqchilikka chidamlilik mexanizmlarini namoyish etadi. Bu xususiyatlarni ilg‘or naslchilik texnikasi orqali qo‘llash suv bilan cheklangan hududlarda barqaror qishloq xo‘jaligi uchun muhim bo‘lgan yetishtiriladigan paxtaning qurg‘oqchilikka chidamliligini oshirishning istiqbolli yo‘llarini taklif etadi. Uning genetik asoslari va dala ko'rsatkichlari bo'yicha olib borilayotgan izlanishlar uning o'zgaruvchan iqlim sharoitida global paxta yetishtirishga qo'shadigan potentsial hissasini yanada yoritadi.
Gossypium tomentosum L. va Gossypium mustelinum L. dan olingan rekombinant inbred liniyalarda (QTL) qurgʻoqchilikka chidamli miqdoriy belgi lokuslarini (QTL) aniqlash genetik xaritalash, qurgʻoqchilikning statistik stressida fenotipik baholash va tahlillarni oʻz ichiga olgan tizimli yondashuvni oʻz ichiga oladi. Bunga qanday yondashish mumkinligi haqida batafsil ma'lumot:
Kirish
Gossypium tomentosum L. va Gossypium mustelinum L. qurgʻoqchilikka chidamlilik xususiyatlari bilan mashhur yovvoyi paxta turlari. RIL populyatsiyalari orqali ushbu turlarning qurg'oqchilikka chidamliligining genetik asoslarini tushunish paxta navlarida qurg'oqchilikka chidamliligini oshirish uchun QTLlarni aniqlashga olib kelishi mumkin.
Uslubiy yondashuv
1. RIL aholisining rivojlanishi
Krossing va qarindoshlik: RILlarning rivojlanishi G. tomentosum va G. mustelinumni yetishtirilgan gʻoʻza (Gossypium hirsutum) bilan kesib oʻtib, gomozigotalikka erishish uchun oʻz-oʻzini changlatishning bir necha avlodini oʻz ichiga oladi.
Populyatsiya hajmi: genetik xilma-xillikni qo'lga kiritish uchun etarlicha katta, ammo fenotiplash va genotiplash uchun boshqariladi.
2. Qurg'oqchilik stressi sharoitida fenotipik baholash
Eksperimental loyiha: Nazorat sifatida nazorat qilinadigan qurg'oqchilik sharoitida va yaxshi sug'orilgan sharoitda dala sinovlarini o'tkazing.
Belgilarni o'lchash: Barglarning so'lishi darajasi, nisbiy suv miqdori, fotosintetik samaradorlik va hosil komponentlari (tola hosildorligi, urug'lik hosildorligi) kabi qurg'oqchilik bilan bog'liq tegishli xususiyatlarni miqdoriy aniqlash.
Replikatsiya: Atrof-muhit o'zgaruvchanligini hisobga olish uchun etarli replikatsiyani ta'minlang.
3. Genetik xaritalash va QTL tahlili
Molekulyar markerlar: SSR (oddiy ketma-ketlikni takrorlash), SNP (yagona nukleotid polimorfizmlari) yoki genetik xaritalash uchun mos keladigan boshqa genomik vositalardan foydalaning.
Genotiplash: genetik bog'lanish xaritasini yaratish uchun genom bo'ylab joylashgan markerlardan foydalangan holda genotip RILlar.
QTLni aniqlash: qurg'oqchilikka chidamlilik bilan bog'liq genomik hududlarni aniqlash uchun kompozit intervalli xaritalash (CIM), intervalli xaritalash (IM) yoki ko'p atrof-muhit QTL tahlili (MQTL) kabi statistik usullar.
4. Validatsiya va nomzod genini aniqlash
Tasdiqlash: mustahkamlikni tasdiqlash uchun bir nechta muhit va RIL populyatsiyalarida aniqlangan QTLlarni tasdiqlang.
Nomzod genini identifikatsiyalash: QTL hududlarini izohlash uchun genomik resurslardan foydalaning va qurg'oqchilikka javob yo'llari bilan bog'liq nomzod genlarini (masalan, suvdan foydalanish samaradorligi, osmotik tartibga solish va stress signalizatsiyasi bilan bog'liq genlar) aniqlang.
Misollar va misollar
Qurg'oqchilikka chidamli QTLlar: G. tomentosum va G. mustelinumdan olingan RILlardan aniqlangan qurg'oqchilikka chidamlilik bilan bog'liq o'ziga xos genomik hududlarni yoki markerlarni ajratib ko'rsatish.
Belgilar assotsiatsiyasi: Ushbu QTLlar paxtaning qurg'oqchilikka chidamliligini oshirishga qanday hissa qo'shishiga misollar keltiring.
Qiyinchiliklar va kelajak yo'nalishlari
Atrof-muhitning o'zgaruvchanligi: QTLlarning turli xil o'sayotgan sharoitlarda samarali bo'lishini ta'minlash uchun genotip bo'yicha atrof-muhit o'zaro ta'sirini ko'rib chiqish.
Omiks yondashuvlarining integratsiyasi: qurg'oqchilikka chidamlilik asosidagi molekulyar mexanizmlarni tushunishni chuqurlashtirish uchun transkriptomika, proteomika va metabolomikani o'z ichiga oladi.
Naslchilik ilovalari: qurg'oqchilikka chidamli g'o'za navlarini rivojlantirishni tezlashtirish uchun marker yordamida seleksiyada (MAS) aniqlangan QTLlardan foydalanish.
Xulosa
G. tomentosum va G. mustelinum dan olingan RIL populyatsiyalarida qurg'oqchilikka chidamli QTL lokuslarini aniqlash yetishtiriladigan paxta navlarida qurg'oqchilikka chidamlilikni oshirish yo'lidagi muhim qadamdir. Genetik xaritalash, nazorat qilinadigan sharoitlarda fenotipik baholash va ilg'or genomik vositalardan foydalangan holda, tadqiqotchilar suv cheklangan muhitga mos keladigan chidamli paxta navlarini yaratish uchun muhim bo'lgan genetik belgilar va nomzod genlarni aniqlay oladilar.
Bunday yondashuv nafaqat barqaror paxta yetishtirishga hissa qo'shadi, balki iqlim muammolariga duch keladigan qishloq xo'jaligi ekinlarining genetik bazasi va chidamliligini kengaytirishda yovvoyi qarindoshlarning muhimligini ham ta'kidlaydi.
|
