بخشی از مقاله
چکیده
تنوع ژنتیکی 20 ژنوتیپ گندم با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره بررسی شد. پس از استخراج و تکثیر DNA از برگهای جوان، محصولات تکثیری تفکیک و الگوی باندی آنها نمرهدهی شد. بر اساس دادههای حاصل میزان چندشکلی و تعداد آلل برای هر آغازگر محاسبه و در نهایت ژنوتیپها گرهبندی شدند . بر اساس نتایج حاصل در مجموع 11 آلل چندشکل با میانگین 5/5 آلل به ازای هر جایگاه ریزماهواره تولید شد.
نشانگر Xgwm160-4A با 7 آلل بیشترین و Xgwm538-4B با 4 آلل کمترین تعداد آلل را دارا بودند. میزان اطلاعات چندشکلی بین 0/2- 0/33 متغیر بود، کمترین و بیشترین میزان چندشکلی مربوط به نشانگرهای Xgwm160-4A و Xgwm538-4B تعلق داشت. فاصله ژنتیکی ژنوتیپهای مردنظر بررسی شد که پاکستان و هند کمترین فاصله ژنتیکی و ترکیه و ChS بیشترین فاصله ژنتیکی را دارند.
هدف از این پژوهش بررسی تنوع ژنتیکی ارقام گندم با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره و به دست آوردن تنوع موجود در بین این گندمها برای اهداف اصلاحی و همچنین تنوع ژنتیکی بین گونههای مختلف گندم میباشد.
.1 مقدمه
همگام با افزایش سریع جمعیت جهان و با این آهنگ رشد، بایستی برای تامین مواد غذایی بخصوص غلات چارهای اندیشید. آنچه علم کشاورزی عهدهدار آن است، عبارت است از تولید محصولات زیادتر و کیفیت بهتر است که بتواند جوابگوی این ازدیاد جمعیت باشد، تا بدین وسیله فقر غذایی را از میان ببرد. گندم مهمترین گیاه زراعی روی زمین است که هر روز از نقطهای از کره زمین کاشت و در نقطهای دیگر برداشت میشود. این امر حاکی از توانایی سازش بسیار زیاد این گیاه با اقلیمهای گوناگون است
گندم به خانواده گندمیان - گرامینه یا پوآسه - و جنس تریتیکوم - - Triticum تعلق دارد. گونههای وحشی و اهلی آن از لحاظ تعداد کروموزوم به سه دسته دیپلوئید DD - ، BB یا - 2n= 2x=14 AA، تتراپلویید AABB - ، - 2n=4x=28، هگزاپلویید - 2n 6x =42 AABBD - تقسیم میشوند
تنوع و انتخاب دو رکن اصلی هر برنامه اصلاحی بوده و انجام انتخاب منوط به وجود تنوع مطلوب از حیث هدف مورد بررسی میباشد. برای بهنژادی و تولید ارقام پر محصول، دسترسی به منابع ژنتیکی، اطلاع از ساختار ژنتیکی ژنوتیپ و نحوه توارث صفات ضروری است. منابع ژنتیکی تامین کننده ژنهای مطلوب هستند که در صورت بهرهبرداری صحیح از آنها میتوان ارقام جدید و مطلوب را تولید نمود. در واقع تنوع ژنتیکی مبنای گزینش در برنامههای اصلاحی برای بهبود صفات و تولید ارقام جدید و سازگار است. برای کشورهای با رشد جمعیت زیاد، داشتن اکوسیستم زراعی کارآمد، پایدار و پرتولید از اهمیت زیادی برخوردار است ودر این راستا حفظ و ایجاد تنوع ژنتیکی برای گونههای زراعی و استفاده بهینه از ذخایر ژنی مستلزم جمعآوری، نگهداری، توصیف و ارزیابی مواد ژنتیکی است. ایجاد تنوع ژنتیکی و ژرم پلاسم جدید در اصلاح گندم و بهبود بعضی از خصوصیات و ایجاد تیپهای ایدهآل گیاه نیز بسیار حائز اهمیت است
روشهای مختلفی برای برآورد تنوع ژنتیکی وجود دارد و از جمله مهمترین آنها روشهای آماری چند متغییره میباشد که بطور همزمان از اطلاعات چندین صفت در کلیه افراد استفاده مینمایند و بطور وسیعی در تجزیه و تحلیل تنوع ژنتیکی بر پایه دادههای مورفولوژیک، بیوشیمیایی، مولکولی کاربرد دارند. از بین روشهای آماری چند متغیره روشهای تجزیه خوشهای و تجزیه به مؤلفههای اصلی در بیان و تشریح تنوع ژنتیکی کاربرد زیادی دارد
نشانگرهای مولکولی ، کاربردی در انسان، حیوان و گیاه استفاده شده است - نقوی و همکاران، . - 1392 یک نشانگر ایدهال باید دارای جایگاههایی با تغییرپذیری بالا، رتبهدهی آسان وآللهای همبارز بوده و به طور یکنواخت در سراسر ژنوم توزیع شده باشد. ریزماهوارهها از این خصوصیات بهطور یکجا برخوردار بوده اند - بوتستین و همکاران، . - 2001 توالی خاصی از DNA هستند که به راحتی آشکار میشوند و توارث آنها به سادگی قابل رؤیت است
. از نشانگرهای مولکولی DNA برای مطالعات پایه ای و این توالیها بهطور متوسط در ذپستانداران در هر 6 کیلو جفت باز و در گیاهان در هر23/3 کیلو جفت باز یافت میشود. تکرارهای - GT - n در پستانداران و تکرارهای - AT - n در گیاهان فراوانتر میباشد. فراوانی ریزماهوارهها در گیاهان تک لپه و دو لپه متفاوت است. بهطور متوسط در گیاهان تک لپه در هر 64/4 کیلو جفت باز 1 تکرار و در دو لپهایها در هر 21/2 کیلو جفت باز 1 تکرار وجود دارد - وانگ و همکاران، . - 2010 ریزماهوارهها به علت سطح چندشکلی بالا، فراوانی زیاد، وراثتپذیری همبارز، تجزیه و تحلیل آسان و قابلیت انتقال راحت یکی از سودمندترین نشانگرهای DNA میباشد
تنوع ژنتیکی برای 33 رقم گندم هگزاپلوئید جمعآوری شده از مصر با 17 نشانگر ریزماهواره مورد بررسی قرار گرفت که در مجموع 95 آلل مشاهده شد و دامنه تعداد آلل ها از 3- 11 و میانگین آللها برای هر لوکوس برابر5/59 میباشد. بالاترین میانگین تعداد آلل در هر لوکوس برای ژنوم B برابر6/00 در مقایسه با ژنوم A و D به ترتیب 5/67 و 5/00 میباشد. تنوع ژنی محاسبه شده دامنه ای بین 0/845-0/339 بوده و میانگین تنوع ژنی برابر 0/653 میباشد. تنوع ژنی برای سه ژنوم A، B و D به ترتیب برابر0/549، 0/718 و 0/674 محاسبه شده است.
ضریب همبستگی معنیداری بین تنوع ژنی با تعداد آلل و ژنوم و گروه homoeologon بالا بوده، که به ترتیب برابر0/649، 0/988 و 0/272 میباشد. تنوع ژنی با افزایش تعداد آلل افزایش مییابد. براساس محاسبات انجام گرفته محتوای اطلاعات چندشکل - - PIC برابر 0/653 بوده و دارای تنوع ژنتیکی بالایی هستند
براساس تحقیقات انجام گرفته توسط بوستین وهمکاران، PIC> 0/5 دارای تنوع ژنتیکی بالا و 0/25<PIC< 0/5 دارای تنوع ژنتیکی متوسط و PIC< 0/25 تنوع ژنتیکی کمتری دارد. تنوع ژنتیکی مجموعهای از ارقام گندم که از 68 کشور جمعآوری شده است، با 24 نشانگر ریزماهواره بررسی شد که در مجموع 470 آلل شناسایی شد که میانگین آلل برای هر جایگاه ژنی 18/1 محاسبه شد.
بالاترین تعداد آلل برای ژنوم B برابر 19/9 در مقایسه با ژنوم A و B که به ترتیب 17/4 و 16/5محاسبه شده است. تنوع ژنی محاسبه شده با توجه به شاخص نئی برای جایگاههای ژنی 24 ریزماهواره 0/43-0/94 بوده و میانگین تنوع ژنی برابر 0/77 میباشد. مطالعه حاضر نشان میدهد که نشانگر ریزماهواره جهت جمعآوری ژرم پلاسم به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی اطلاعات سریع و بالایی را در اختیار قرار میدهد
این مطالعه به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 54 رقم قدیمی گندم سیبری با استفاده از 22 نشانگر ریزماهواره انجام گرفت که در مجموع 151 آلل با میانگین 6/6 تشخیص داده شد که شامل 3 تا 11 آلل برای هر جایگاه بوده است. محتوای اطلاعات چند شکلی محاسبه شده برابر 0/70 بود. ارزش شباهت ژنتیکی بین ارقام در محدوده 0/19-0/96 بوده است
.2 مواد و روشها
بذرهای 20 رقم گندم ایرانی و خارجی در گلخانه در سینیهای نشا کشت شد - جدول - 1-2 و گیاهچههای سه هفتهای بدست آمده از کشت بذرها برای استخراج DNA استفاده شدند. استخراج DNA به روش CTAB - دویول و همکاران، - 1987 و به صورت تودهای انجام گرفت. برای تعیین کمیت و کیفیت DNA استخراج شده از ژل آگارز 1٪ استفاده شد. و برای بررسی تنوع ژنتیکی بین20 رقم با 2 جفت آغازگر ریزماهواره مورد استفاده قرار گرفت - جدول . - 2-2 حجم نهایی واکنش 15میکرولیتر بود که شامل 5 میکرولیتر مسترمیکس، 5 میکرولیتر آب مقطر، 3 میکرولیتر DNA و 1 میکرولیتر از هر پرایمرهای فوروارد و ریورس بود.
جدول-1-2 اطلاعات محل جمع آوری نمونه های گندمهای مورد استفاده در این پژوهش.
جدول -2 مشخصات آغازگرهای مورد استفاده
چرخه های PCR در 35 چرخه دمایی 2 - دقیقه دمای 94 درجه سانتیگراد، 1 دقیقه دمای 57، 58 درجه سانتیگراد و 30 ثانیه دمای 72 درجه سانتیگراد - اجرا شد. محصولات PCR به مدت 2 تا 3 ساعت روی ژل اکریلآمید 6 درصد تفکیک و با استفاده از روش رنگآمیزی نیترات نقره ظاهرسازی و رؤیت شدند. حضور باندها و عدم حضور آنها به ترتیب با یک و صفر امتیازبندی شد. از نرم افزار NTSYS، Excel، POPGEN و GenALEx برای تجزیه و تحلیل دادهها و گروهبندی ژنوتیپها استفاده گردید. برای تجزیه خوشهای ژنوتیپهای گندم از ماتریس تشابه به دست آمده بر اساس ضریب تشابه جاکارد استفاده شد.
علت انتخاب این ضریب به عنوان ضریب مناسب برای تشکیل ماتریس تشابه آن است کهاولاً ضریب کوفنتیک مربوط به آن بالا بود - r= 0/91 - وثانیاً این ضریب از قابلیت بالایی برای تجزیه و تحلیل نشانگرهای هم بارز برخوردار است. برای انجام این محاسبه ها از نرم افزار NTSYS استفاده شد . به منظور بررسی قدرت تفکیک نشانگرها، محتوای اطلاعاتی پلی مورفیک هر نشانگر با استفاده از نرم افزار Excel و روش اندرسون و همکاران - 1993 - محاسبه شد:
در اینجا بیانگر فراوانی الگوی jام برای نشانگر iام است که برای n الگو باهم جمع زده میشوند
.3 نتایج و بحث
-1-3 ارزیابیهای ژنوتیپی
بر اساس نتایج حاصل از این 2 جفت نشانگر ریزماهواره، در مجموع 11 آلل بدست آمد. تعداد آلل ها در مکانهای چندشکل بین 4-7 آلل متغیر بود و میانگین آلل در هر مکان برابر 5/5 آلل بود - جدول. - 1-3 بیش ترین تعداد آلل مربوط به نشانگر Xgwm160-4A با 7 آلل بود. از آنجا که مناسب بودن هر مکان ژنی برای تخمین تنوع ژنتیکی براساس میانگین تعداد آلل هر نشانگر ریزماهواره میباشد
