مقاله بررسی های کاریولوژیک برخی از ژنوتیپ های زراعی سیب زمینی

بخشی از مقاله

بررسي هاي کاريولوژيک برخي از ژنوتيپ هاي زراعي سيب زميني
چکيده
تنوع کاريوتيپي ١٢ سيب زميني ، S. tuberosum در سطح کشور شامل : آريندا، آتلانتيک ، کاسموس ، کنبک ، ديامانت ، کايزر، کنکورد، مارکيز، پيکاسو، ساتينا، سوناته و وايت دزيره ، مورد بررسي قرار گرفت . نتايج حاصله ، نشان داد که عـدد پايه ي
کـرومـوزومي در همه ي ژنوتيپ ها مـورد بررسي ١٢=x و تعـداد کـروموزوم ٤٨=x٤=n٢ بوده و کـروموزوم ها از نوع
مـتاسنتريک و ساب متاسنتريک مي باشند. تجزيه ي واريانس در قالب يک طرح آشيانه اي نشان داد که اختلاف معني داري بين ژنوتيپ ها در سطح يک درصد وجود دارد که اين امر، مؤيد وجود تنوع کروموزومي در ژنوتيپ هاي مورد آزمون مي باشد. تجزيه ي آماري داده ها توسط نرم ا فـزار SAS و مقايسه ي ميانگين ها با آزمـون چند دامنه اي دانکن (DMRT) صورت پذيرفت . تجزيه ي، کاريوتيپي ژنوتيپ ها نيز با استفاده از پـارامترهاي طول نسبي کوتاه ترين کـروموزوم ( S%)، شکل کلي کاريوتيپ (%TF) و اختلاف دامـنه طول نسبـي کـروموزوم (DRL) تعيين شد. شکل کلـي کاريوتيپ هـا حاکي از تقارن نسبي هـر دوازده ژنوتيپ است .
ولي، بررسي طول نسبي کوتاه ترين کروموزوم (S%) و اختلاف دامـنه طول نسبي کـروموزوم (DRL)، مشخص نمود که ژنوتيپ هاي آريندا و ساتينا به ترت يب داراي نامتقارن ترين کاريوت يپ بوده و ژنوتيپ هاي آتلانتيک و پيکاسو به ترت يب داراي متقارن ترين کاريوت يپ هستند. تجزيه ي خوشه اي ژنوتيپ ها براساس صفات کاريوتيپي، به روش Ward’s ژنوتيپ هاي مربوطه را از لحاظ تکاملي در دو گروه متمايز آماري قرار داد. دو ژنوتيپ آريندا و کاسموس کمترين مقدار فاصله ژنتيکي را داشته و بيشترين مقدار فاصله ژنتيکي بين دو ژنوتيپ آريندا و کنبک مشاهده شد.
واژه هاي کليدي: سيب زميني، سيتوژنتيک ، کاريوتيپ ، کروموزوم ، ژنوتيپ

مقدمه
سيب زميني با نام علمي Solanum tuberosum يکي از محصولات مهم و استراتژيک بوده و به عـلت داشتن ارزش غـذايي بالا، محصولـي بسيار مهم در تغذيه ي کشورهاي در حال توسعه جهان مي باشد. اين گياه در منطقه پرو و بوليوي اهلي شده و سابقه ي کشت آن با استفاده از بقاياي باستاني که توسط کربن راديواکتيو از نظر سني تخمين زده شده است ، نشان از وجود آن در ٧٠٠٠ سال قبل ميباشد، هاوکز(١٩٩٠ ,Hawkes) . در ابتداي قرن ١٩ سرجان ملکم سفير وقت انگلستان در ايران ، سيب زميني را به ايران وارد کرد. که بنام "Malcolm's plum" و در ايران بنام "earth apple" شناخته شد. سپس ، سيب زميني در مناطق کوهستاني شمال کشت و به نام پشندي يا استامبولي شهرت يافت جرج (١٩٧٨ ,George).
هيگمنز و همکاران (٢٠٠٧ ,.Hijmans et al)، در مطالعه ميدان توسعه جغرافيايي و محيطي پلي پلوييدي در سيب زميني هاي وحشي اظهار کردند که گروهي از آن ها داراي عدد پايه ي کروموزمي ١٢=X مي باشد و شامل گروه هاي ديپلوييد ٢=x٢=n٢ ، تريپلوييد (٣٦=n٢)، تتراپلوييد (٤٨=n٢) ، پنتاپلوييد (٦٠=n٢) و هگزاپلوييد (٧٢=n٢) مي باشند. هوگاز و همکاران با تحقيقات انجام شده در اين خصوص گزارش نمودند که هدف از انجام مطالعات سيتوژنتيکي در رابطه با سيب زميني، فراهم آوردن فضايي براي بحث در زمينه ي برنامه هاي اصلاحي و شفاف سازي در رابطه با اطلاعات جديد حاصله بوده و هم چنين ، يافتن ابزاي سريع براي انتقال ژرم پلاسم هاي با ارزش و دست يابي به اطلاعات و مواد وروش ها براي کمک به برنامه هاي اصلاحي براي توليد سيب زميني به وسيله ي متخصصين اصلاح نباتات مي باشد هوگاس (١٩٥٩ ,.Hougas et al).تجزيه ي کاريوتيپي برخي از گونه هاي سولانوم و Lycianathes rantnnei (سولاناسه ) مربوط به امريکاي جنوبي نشان داد که کليه ي گونه هاي مورد بررسي داراي کاريوتيپ هاي نامتقارن با کروموزم هاي کو چکتر از ٤ ميکرون بوده و کليه ي گونه هاي مورد بررسي داراي کروموزم هاي متاسانتريک (٦٩%)، ساب متاسانتريک (٢٤%) و يا به ندرت ساب تلو سنتريک (٧%) مشاهده شده اند آکوستا و برنالدو(Acosta and Bernardello٢٠٠٥).
لذا، با توجه به اهميت موضوع ، مطالعاتي روي برخي از ارقام تجاري و مورد کشت در کشور انجام گرديد. هدف از اين مطالعات بررسي هاي جامع در خصوص چگونگي وضعيت کاريوتيپي اين ارقام بوده که به توان نتايج مربوطه را جهت اطلاع بيشتر از ژنتيک آن ها و هم چنين استفاده در پيش برد برنامه هاي اصلاحي جهت ارتقاي ارقام برتر از نظر کمي و کيفي به کار گرفت .
روش بررسي :
جهت بررسي سيتوژنتيک ارقام سيب زميني و براي مطالعه ي کروموزوم هاي متافازي، از سلول هاي مريستمي نوک ريشه با استفاده از روش رنگ آميزي استو- آهن هماتوکسيلين استفاده شد. از هر ژنوتيپ تعداد ١٠ غده ي بذري سالم انتخاب شد و ابتدا به مدت ٥ دقيقه در محلول قارچ کش ويتاواکس به نسبت دو در هزار ضد عفوني شد، پس از آن غده ها در گلدان هاي ضدعفوني شده با استفاده از خاک استريل کشت و پس از گذشت زمان لازم و توليد ريشه ، به آرامي غده ها را از گلدان خارج نموده و پس از
شستشوي آن ها جهت مطالعه کروموزوم هاي متافازي سلول هاي مريستمي نوک ريشه ، ريشه هايي با طول ٢ الي ٢.٥ سانتي متر انتخاب و با استفاده از کاغذ صافي آب اضافي آن ها گرفته شد و سپس به منظور پيش تيمار در محلول آلفا برومونفتالين به مدت دو ساعت قرار گرفتند. پس از آن ريشه ها ، به مدت ٤ ساعت در زير جريان مداوم آب شستشو و با استفاده از کاغـذ هاي صافي خشک شدند. در اين مطالعه از محلول لويتسکي براي تثبيت و جلوگيري از کوتاه شدن بيش از حد کروموزم ها استفاده شد. (اين ماده مخلوطي از اسيدکروميک يک درصد و فرمالدئيد ده درصد به نسبت دو به يک مي باشد) . مدت زمان لازم براي تثبيت هـيجده ساعـت و در دماي چهار درجه سانتي گراد بود. سپس ريشه ها به مدت سه ساعت با آب شهر شستشو شدند. به منظور نگهداري طولاني مدت نمونه ها و مطالعه آن ها در فرصت مناسب پس از اتمام مرحله تثبيت نمونه ها دو بار با آب مقطر شستشو داده و با کاغذ صافي آب اضافي آن ها را گرفته و بلافاصله آن ها را در الکل ٧٠ درصد در دماي ٤ درجه سانتي گراد قرار داده شد.
براي استفاده از ريشه هاي نگه داري شده پس از خروج آن ها از يخچال ، آن ها را به مدت نيم ساعت در زير جريان آب شهر شستشو داده و پس از زمان مذکور خشک گرديد. جهت هيدروليز از محلول يک نرمال هـيدروکسيد سديم در حمام بخار آب در دماي شصت درجه ي سانتي گراد و به مدت هشت دقـيقه استفاده شد. پس از هـيدروليز، ريشه ها به مدت نيم ساعت با آب شهر شستشو شده ، و سپس به وسيله ي رنگ استو آهن - هماتوکسيلين در دماي بيست و پنج درجه ي سانتي گراد و به مدت هشت ساعت رنگ آميزي گرديد و پس از رنگ آميزي ريشه ها به مدت نيم ساعت در زير جريان آب مورد شستشو قرار گرفتند آگايو(١٩٩٦,Agayev).
در پايان از هر ژنوتيپ تعدادي لام تهيه و با ميکروسکوپ نوري مجهز به دوربين Canon مورد بررسي قرار گرفت و متافازهاي مناسب با بزرگ نمايي صد ميکروسکوپ شناسايي و از آن ها عکس تهيه گرديد. تعـداد پنج عـدد متافاز مناسب از هر ژنوتيپ عکس برداري شد که جهت تهيه ي کاريوتيپ مورد استفاده قــرار گرفـت . اين کار به وسيله ي برنامه کامپيوتري Adobe photoshop انجام ، و در هر کاريوتيپ ويژگي هاي ذيل با استفاده از نرم افزار کامپيوتري Micro Measure محاسبه و مورد بررسي قرار گرفت ويژگي هاي مورد بررس طول بازوي بلند کروموزوم ،طول بازوي کوتاه کروموزوم ، طول کل کروموزوم ، ميانگين نسبت بازوها (Arm Ratio)، شاخص سانترومري و طول کل ژنــوم محاسبه گرديد. همچنين با استفاده از طول بلند و طول کوتاه کروموزوم ، طرح نموداري (شرح تفسيري ) کاريوگرام براي آشکار کردن بهتر تفاوت هاي کروموزومي بااستفاده از برنامه Excel رسم گرديد.
سينگ (٢٠٠٣ ,Sing).جهت بررسي تقارن کاريوتيپ ها از کميت هاي درصد فرم کلي (%TF)، طول نسبي کوتاه ترين کروموزوم
(%S)، اختلاف دامنه ي طول نسبي کروموزوم (DRL) ، انديس نامتقارن بودن درون کروموزومي (A١) و انديس نامتقارن بودن بين کروموزومي (A٢) استفاده شد. به منظور تجزيه ي اطلاعات ميتوزي حاصله از طرح هاي آماري شامل آشيانه اي (Nested) استفاده شد که در آن فاکتور ژنوتيپ در دوازده سطح و کروموزوم (ژنوتيپ ) با دوازده سطح بود. با توجه به معني دار شدن ژنوتيپ ها از نظر پاره اي از مؤلفه ها در بين کروموزم ها، انجام تجزيه و تحليل هاي تکميلي ضرورت يافت . لذا، براي دسته بندي ميانگين ها در بين ژنوتيپ ها و کروموزم ها از آزمون چند دامنه ي دانکن و گروه بندي آن ها از تجزيه ي خوشه اي، با استفاده از نرم افزار هاي SAS و SPSS استفاده گرديد از نظر کليه ي ويژگي هاي مورد مطالعه مورد دسته بندي قرار گرفتند(١٩٩٦ ,SAS institute).
نتايج و بحث :
بررسي هاي انجام شده در خصوص ويژگي هاي سيتوژنتيک ژنوتيپ هاي تجاري سيب زميني مورد آزمون به طور ميانگين و به اختصار به شرح ذيل به تفکيک ارايه گرديده است . نتايج حاصل از تجزيه ي واريانس ، اختلاف معني داري را بين ژنوتيپ ها مختلف از نظر کليه ي صفات تحـت بررسي در سطح احتمال يک در صد نشان داد .
بين سطوح مختلف هـر دو فـاکتور ژنوتيپ و کروموزوم (ژنوتيپ ) تفــاوت معني داري وجود دارد (٠.٠١ = P) که نشان مي دهد، ژنوتيپ هاي مـورد بررسي از نظر اندازه ي کروموزومي با يکديگر متفاوت مي باشند. که اين تفاوت در طول بازوي کوتاه ، طول بازوي بلند و طول کل کروموزوم ها و هم چنين نسبت بين بازوهاي کوتاه و بلند در هر ژنوتيپ و کروموزوم هاي آن به طور معني داري وجود دارد. معني دار شدن فاکتور کرموزوم (ژنوتيپ ) به اين مفهوم است که تغييرات اندازه ي کروموزومي در ژنوتيپ هاي مختلف ثابت نبوده و به يک نسبت صورت نمي گيرد. در نتيجه ، اندازه ي اجزاي کروموزوم هاي هم شماره در ژنوتيپ ها مختلف تغييراتي نا هماهنگ دارد.
مطالعات کاريوتيپي نشان داد که کليه ي ژنوتيپ هاي موجود از گونه ي سيب زميني مورد کشت با نام علمي S. tuberosum
مـورد بررسي در اين تحقيق از لحاظ سطح پلوييدي، تتراپلوييد و داراي ٤٨=x٤=n٢ کروموزوم و از نوع مـتاسنتريک و ساب مـتاسنتريک مي باشند. ازآن جايي که ميانگين طول کروموزوم ها در اين بررسي حداقل ٢.٠١٤ و حداکثر ٢.٦٦٦ ميکرون است ، مي توان نتيجه گيري نمود که ژنوتيپ ها مورد مطالعه داراي کروموزوم هاي نسبتا کوچکي هستند. بررسي سنجش تقارن کاريوتيپ ژنوتيپ ها مورد آزمون به لحاظ مولـفه ي درصد شکل کلي(%TF)، نشان مي دهد که کمترين ميزان %TF مربوط به