در این تحقیق به منظور شناسایی نواحی ژنومی مرتبط با تحمل به دماهای پائین در برنج، یک جمعیت f2 متشکل از 124 بوته، حاصل از تلاقی لاین pr27137-cr153 (مقاوم به سرما) و رقم دمسیاه (حساس به سرما) در سال 1389 در مزرعه ی تحقیقاتی موسسه ی تحقیقات برنج کشور کشت و مورد ارزیابی قرار گرفت. از بین نشانگر های مورد استفاده، 20 نشانگر ssr و7 جفت نشانگر aflp چندشکلی خوبی در بین والدین داشتند. همچنین نتایج تجزیه ی پیوستگی نشان داد که نشانگر های چند شکل را می توان به 12 گروه پیوستگی منتسب نمود. ارتباط نشانگرها با صفات بر اساس روش های مکان یابی فاصله ای و مکان یابی فاصله ای مرکب ارزیابی شد. در روش مکان یابی فاصله ای 21 qtl روی 7 کروموزوم شامل 1، 2، 3، 4، ،8، 10 و12 مکان یابی شد. همچنین با استفاده از روش مکان یابی فاصله ای مرکب 23qtl برای صفات مورد نظر روی 6 کروموزوم قرار گرفت. که پنجqtl برای صفت cint (مقاومت به نکروزه شدن)، روی کروموزوم های 1، 3 (2qtl)، 10 و 12 برای صفت ciwt (مقاومت به پژمردگی)، سه qtl روی کروموزوم های 2، 8 و 12 و سه qtl برای صفت ciyt (مقاومت به زرد شدن)، روی کروموزوم های 1، 2 و 8 و برای صفت ct (مقاومت به سرما)، دو qtl روی کروموزوم های 3 و12 مکان یابی گردید، همچنین برای صفات میزان کلروفیل، سه qtl، روی کروموزوم-های 1، 8 و 10 و برای صفت درصدجوانه زنی، دو qtl روی کروموزوم های 1 و 10، و برای سرعت جوانه زنی سه qtl روی کروموزوم-های 2 (دوqtl) و 10 پیدا کردند.

به منظور ارزیابی قابلیت ترکیب پذیری تعدادی از ارقام برنج و برآورد هتروزیس مشاهده شده در نتاج حاصل، شش واریته برنج (هاشمی، واندانا، کادوس، حسنی، شاه پسند و ir36) به صورت طرح دای آلل کامل با یکدیگر تلاقی و نتاج f1 آن ها به همراه والدین در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در موسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) در سال 1390 کشت شدند. میانگین مربعات ژنوتیپ ها برای همه صفات مورد مطالعه در سطح احتمال یک درصد معنی دار شد. همچنین میانگین مربعات قابلیت ترکیب پذیری عمومی (gca) و قابلیت ترکیب پذیری خصوصی (sca) لاین ها از نظر کلیه صفات تحت بررسی در سطح احتمال یک درصد معنی دار گردید به استثنای صفت مساحت برگ پرچم که از نظر میانگین مربعات ترکیب پذیری عمومی در روش چهارم گریفینگ و صفت عرض شلتوک که از نظر میانگین مربعات ترکیب پذیری خصوصی در روش های سوم و چهارم گریفینگ غیرمعنی دار شدند. معنی داری اثرات متقابل در روش های اول و سوم گریفینگ برای همه صفات به استثنای صفت عرض شلتوک نشان داد که اغلب صفات مورد بررسی تحت کنترل اثرات مادری بودند. نتایج نشان دهنده آن بود که سهم اثر افزایشی در وراثت صفات وزن هزاردانه، ارتفاع بوته، طول خوشه، طول شلتوک و عرض شلتوک بیش از اثر غیرافزایشی بود اما در مورد صفات عملکرد دانه، تعداد خوشه در بوته، تعداد خوشه چه در خوشه، تعداد دانه پر در خوشه، روز تا 50% گلدهی، روز تا رسیدگی و مساحت برگ پرچم واریانس غیرافزایشی سهم بیشتری از واریانس ژنتیکی را به خود اختصاص داد. بررسی نتایج تجزیه گرافیکی wr-vr نشان دهنده حضور اثرات غالبیت ناقص در کنترل صفات وزن هزاردانه، طول شلتوک و عرض شلتوک بود، اما سایر صفات مورد بررسی به استثنای صفات روز تا 50% گلدهی و تعداد دانه پر در خوشه که به دلیل عدم صادق بودن فرضیات ژنتیکی روش هیمن آزمون نگردید، تحت تأثیر اثرات غالبیت کامل تا فوق غالبیت ژن بودند. ارقام واندانا، حسنی و ir36 دارای gca معنی دار و هیبریدهای حسنی × واندانا، ir36 × حسنی و شاه پسند × هاشمی دارای sca معنی دار برای اکثر صفات مورد مطالعه بودند. بنابراین، هیبریدهای ذکرشده که هتروزیس بالایی نیز برای بیشتر صفات به خصوص عملکرد و اجزای عملکرد دانه داشتند، به عنوان هیبریدهای برتر آزمایش معرفی شدند.

کیفیت دانه برنج در جلب رضایت مصرف کننده نقش مهمی را ایفا می کند. کیفیت دانه بعد از عملکرد به عنوان دومین ویژگی از اهداف اصلی اصلاحی برای بهبود محصول است. یکی از فاکتورهای مهم تعیین کننده کیفیت دانه برنج عطر است. ویژگی عطر به طور عمده ای به وسیله ی ژن fgr روی کروموزوم 8 کنترل می شود و مشخص شده وجود یک حذف 8 جفت بازی و سه snp در اگزون 7 بر این صفت موثر است. در این مطالعه 31 رقم برنج ایرانی برای صفت عطر مقایسه شدند. برای متمایز کردن برنج معطر و غیرعطری از تست پخت، تست بویایی koh 7/1 درصد روی برگ و دانه و آنالیز نشانگر مولکولی استفاده شد. تست کیفی سنجش عطر ارقام ایرانی را به دو گروه معطر و غیرعطری تقسیم نمود که 13 رقم عطری و 18 رقم غیرعطری تشخیص داده شد. ارقام شاخص معطر دم سیاه، علی کاظمی، فجر، بینام، هاشمی و ارقام شاخص غیرعطری نعمت، خزر، ندا، سفیدرود و دشت بودند. آنالیز مربوط به دو نشانگر 5537-8 و 4463-l413 و بررسی ارتباط آن ها با مکان ژنی عطر در این ارقام نشان داد که 4463-l413 در ارقام معطر و غیرعطری چندشکل بود. بر این اساس نتایج نشان داد که 13 رقم معطر و سایر ارقام غیرعطری بودند که نتایج این نشانگر با نتایج سنجش کیفی عطر کاملاً مطابقت داشت. نشانگر 5537-8 در این ارقام هیچگونه چندشکلی نشان نداد بنابراین نتایج آن مورد استفاده قرار نگرفت. نشانگر اختصاصی سوم که قادر به تمایز ارقام معطر و غیرعطری می باشد، نوعی نشانگر تکثیر اختصاصی آلل (asa) بود. بر اساس نتایج این نشانگر 13 رقم معطر هموزیگوت، 7 رقم غیرعطری هتروزیگوت و سایر ارقام غیرعطری هموزیگوت بودند. آنالیز توالی اگزون 7 ژن عطر (fgr) روی کروموزوم 8 برای 12رقم متفاوت معطر و غیرعطری نشان داد که 5 رقم معطر سه snp و حذف 8 جفت باز در اگزون 7 را داشتند و 6 رقم از ارقام غیرعطری توالی شبیه توالی موجود برای nipponbare که یک رقم غیرعطری ژاپونیکا است نشان دادند. یک رقم استثناء از آن ها بجار بود که حذف 8 جفت باز و snp 3 را داشت اما غیرعطری بود. نتایج کلی نشان داد که نشانگر 4463-l413 که یک نشانگر ssr است با دقت بالایی می تواند ارقام برنج معطر و غیرعطری ایرانی را متمایز نماید. بنابراین می تواند به عنوان یک نشانگر کارا برای ارزیابی و غربال گری ابتدایی ژنوتیپ ها در جمعیت مورد استفاده قرار گیرد. آزمون asa که بر اساس حذف 8 جفت باز طراحی شده است علاوه بر پیش بینی ارقام معطر و غیرعطری هموزیگوت می تواند بوته های غیرعطری هتروزیگوت برنج را نیز شناسایی کند. بنابراین می تواند در مکان یابی ژنی جمعیت های در حال تفرق برای عطر به عنوان یک نشانگر همبارز توصیه شود. توالی یابی نیز با تعیین ترادف نوکلئوتیدهای یک ژن می تواند اطلاعات ارزشمندی را در خصوص ماهیت و کارکرد ژن فراهم نماید.

به منظور ارزیابی عمل ژن ها و وراثت پذیری صفات و نیز ارزیابی ترکیب پذیری عمومی و خصوصی تعدادی از ارقام برنج برای خصوصیات فیزیکی و کیفیت تبدیل دانه، از یک طرح دای آلل کامل با تعداد پنج والد (ارقام هاشمی، واندانا، کادوس، شاه پسند و ir36) استفاده شد. والدین و نتاج آنها (25 ژنوتیپ) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در موسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) در سال 1390 کشت شدند و تعداد دوازده صفت در آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان از تفاوت های ژنتیکی معنی دار بین تیمارها و نیز ترکیب پذیری عمومی والدین و خصوصی هیبریدها برای بیشتر صفات مورد مطالعه داشت و از این رو نقش اثرات افزایشی و غیرافزایشی ژن ها در کنترل صفات مورد بررسی مشخص گردید. معنی دار شدن اثر تلاقی های معکوس برای تمامی صفات فیزیکی نقش اثرات مادری را در کنترل این صفات نشان داد، در حالی که این اثرات برای بیشتر صفات تبدیل غیرمعنی دار بود. معنی دار شدن نسبت msgca/mssca، نسبت بیکر نزدیک یک و میزان وراثت پذیری خصوصی بالا برای خصوصیات فیزیکی دانه نشان دهنده-ی سهم بیشتر اثرات افزایشی نسبت به اثرات غیرافزایشی ژن ها در کنترل این صفات بود، در حالی که معنی دار نشدن msgca/mssca، نسبت بیکر پایین تر از یک و میزان وراثت پذیری خصوصی کم برای صفات تبدیل نشان دهنده ی اهمیت اثرات غیرافزایشی ژن ها در کنترل این صفات بود. نتایج حاصل از روش هیمن نیز همانند نتایج تجزیه های قبلی بود و نشان داد که کلیه خصوصیات فیزیکی مرتبط با کیفیت دانه تحت کنترل عمل غالبیت ناقص ژن ها و تمامی خصوصیات تبدیل تحت کنترل عمل فوق غالبیت ژن ها قرار داشتند. به این ترتیب، جمع بندی نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که گزینش نتاج برتر می تواند خصوصیات فیزیکی دانه ها را در جمعیت مورد مطالعه بهبود بخشد، اما برای خصوصیات تبدیل روش گزینش موثر نبوده و بهتر است از عمل غیرافزایشی ژن ها استفاده و هیبریدها را تولید نمود که برتر از والدین مطالعه شده می باشند.

انتخاب والدین مناسب به منظور تهیه هیبرید های برنج با عمکرد دانه و کیفیت پخت بالا اهمیت زیادی دارد. در این مطالعه از 24 نشانگر ریز ماهواره در 50 ژنوتیپ برنج بومی، اصلاح شده و خارجی برای گروه بندی ارقام برنج استفاده شد. همچنین 11 صفت مرتبط به عملکرد دانه و 3 صفت مرتبط با کیفیت پخت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تمامی صفات مورد مطالعه شامل تعداد روز تا 50% گلدهی، تعداد پنجه بارور، ارتفاع بوته، طول خوشه، طول و عرض برگ پرچم، وزن هزار دانه، تعداد دانه پر و پوک در خوشه، درصد باروری خوشه، میزان آمیلوز، قوام ژل و دمای ژلاتینه شدن دارای اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد بودند. نتایج تجزیه رگرسیون بین عملکرد و سایر صفات مورد بررسی نشان داد که تعداد پنجه بارور، تعداد دانه پر در خوشه و ارتفاع بوته به ترتیب بیشترین میزان تغییرات عملکرد را توجیه کردند. تجزیه خوشه ای به روش وارد، ژنوتیپ های مورد مطالعه را به 3 گروه تقسیم کرد. گروه اول شامل 20 رقم بومی، 3 رقم خارجی و 1 رقم اصلاح شده. گروه دوم شامل 3 رقم خارجی و 2 رقم اصلاح شده و گروه سوم شامل11 رقم اصلاح شده، 5 رقم خارجی و 5 رقم بومی بود. گروه اول و سوم بیشترین فاصله را از هم داشتند. بر اساس اطلاعات حاصل از24 نشانگر مورد بررسی مشاهده گردید که در مجموع 117 آلل چند شکل با میانگین 875/4 آلل به ازای هر جفت آغازگر تکثیر شد. کمترین تعداد مربوط به نشانگر های rm5654 و rm26 با 2 آلل و بیشترین آن به ترتیب مربوط به نشانگر های rm228 و rm229 با 9 و 8 آلل بود. میانگین تعداد آلل موثر 248/3 بود که rm26 وrm5654 به ترتیب با داشتن مقادیر 04/1 و 083/1 کمترین و نشانگر های rm210 و rm229 با داشتن مقادیر 538/5 و 347/5 بیشترین مقادیر را دارا بودند. میزان تنوع ژنی و محتوای اطلاعات چند شکل نشان داد که نشانگر های rm210 و rm229 بالاترین و نشانگر های rm5654 و rm26 کمترین میزان را داشتند. دسته بندی ژنوتیپ ها با استفاده ازتجزیه خوشه ای با ضریب تشابه جاکارد و روش upgma ژنوتیپ ها را در 7 گروه تقسیم بندی کرد. محاسبه ضریب مانتل نشان داد که میزان ارتباط بین ماتریس های تشابه حاصل از صفات کمی و داده های مولکولی برابر با 025/0 می باشد. تلاقی بین ژنوتیپ های صدری × ir36، صدری × norin 22، آبجی بوجی × ir36، آمل 3 ir36 ×، دم سیاه × ir36، سپید رود × آمل 3، آمل 3 × دم سیاه، خزر × norin 22، دم سیاه × norin 22 و صالح × دم سیاه را برای حصول هیبرد هایی با عملکرد دانه وکیفیت پخت بالا را می توان مناسب دانست.