بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه بصورت عمومی پذیرفته شده که جوي زراعی از Hordeum vulgare L. subsp. spontaneum منشاء گرفته است، با این جودو هنوز دقیقاً مشخص نیست که فرآینداهلی شدن این گیاه فقط در منطقه هلال حاصلخیز اتفاق افتاده و یا این فرآیند در نقاط مختلفی از جهان به صورت همزمان به وقوع پیوسته است. در تحقیق حاضر از چند شکلی پروتئین هاي ذخیره اي به منظور تعیین روابط بین تنوع ژنتیکی و جغرافیایی 116 ژنوتیپ بومی جو از مناطقی واقع در هلال حاصلخیز - سوریه، ترکیه و ایران - و خارج از این منطقه - تاجیکستان، قرقیزستان و قزاقستان - استفاده شد.
در آنالیز پرولامین هاي مونومریک در مجموع 87 الگوي مختلف دیده شد که در ناحیه ω، 32 الگو، در ناحیه β، 30 الگو و در ناحیه α، 27 الگو مشاهده شد. در آنالیز هوردئین ها نیز براي هوردئین هاي D ، C و B به ترتیب 5، 23 و 30 الگوي متفاوت مشاهده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که تنوع ژنتیکی مشاهده شده در میان جمعیت هاي مورد بررسی تا حدودي از تنوع جغرافیایی تبعیت می کرد. چرا که در آنالیز پروتئین هاي ذخیره اي بسیاري از الگوها فقط در نواحی خاص جغرافیایی مشاهده شد، که این نشان می دهد ژن هایی که این پروتئین ها را کد می کنند با بعضی از نواحی جغرافیایی سازگار - آداپته - شده اند.
پارامترهاي ژنتیکی، نظیر تعداد الگو و شاخص تنوع ژنتیکی نشان داد که در میان نمونه هاي مورد بررسی، نمونه هاي مطالعه شده از مناطق غرب ایران، جنوب ترکیه و سوریه در مقایسه با نمونه هاي سایر مناطق از تنوع بیشتري برخوردار بودند. وجود چنین ساختار ژنتیکی در میان جمعیت هایی از منطقه هلال حاصلخیز این فرضیه را تقویت می کند که احتمالاً لاله حاصلخیز اولین و مهمترین مرکز براي اهلی شدن گیاه جو می باشد.
مقدمه:
جو - Hordeum vulgare L. - یکی از پنج گیاه زراعی مهم دنیاست که به صورت گسترده در تغذیه حیوانات، انسان و تهیه مالت مورد استفاده قرار میگیرد. اگرچه امروزه این نظریه که جوي زراعی از جوي وحشی دو ردیفه Hordeum vulgare L. subsp. spontaneum منشاء گرفته، در میان غالب دانشمندان پذیرفته شده است، بحثها در زمینه مرکز و یا مراکز اهلی شدن این گیاه هنوز ادامه دارد.
نتایج جستجوهاي باستانشناسی در نواحی مختلفی از هلال حاصلخیز - از فلسطین و اردن تا جنوب ترکیه، کردستان عراق و جنوب غربی ایران - نشان میدهد که فرآیند اهلی شدن گیاه جو - و همچنین شروع کشاورزي - در حدود 10 هزار سال قبل به همراه گندمهاي اولیه ایمرو اینکورن از همین مناطق آغاز شده است . - 14 - این در حالیست که شواهدي از اهلی شدن این گیاه در مناطق دیگر نظیر جنوب شرقی ایران، افغانستان، تاجیکستان، هیمالیا و حتی مراکش، اتیوپی، مصر و یونان نیز بدست آمده است
کاربرد چند شکلی پروتئینهاي ذخیرهاي در جو - هوردئینها و پرولامینهاي مونومریک - تا به حال در مطالعات مختلف ژنتیکی از جمله تعیین ساختار تنوع، شناسایی ژنوتیپها و مطالعات فیلوژنتیک به اثبات رسیده است
هوردئینها براساس تحرك الکتروفورتیک و ترکیب اسیدهاي آمینه به سه گروه اصلی D، C و B تقسیم میشوند. این پروتئین ها به ترتیب توسط ژنهاي Hor3، Hor1 و Hor2 که همگی آنها در کروموزوم 5 قرار گرفتهاند کنترل میشوند . این در حالیست که پرولامینهاي مونومریک نیز - مطابق با نواحی چهارگانه گلیادین در گندم - براساس وزن مولکولی به چهار گروه ، ، و قابل گروهبندي میباشند . - 10 - این تحقیق با هدف ارزیابی تنوع و تعیین مرکز و یا مراکز اولیه اهلی شدن گیاه جو، از طریق مطالعه پروتئینهاي ذخیره مورد اجرا قرار گرفت.
مواد و روش ها:
مواد آزمایشی در این تحقیق شامل 116 ژنوتیپ بومی جو از مناطقی واقع در هلال حاصلخیز - غرب ایران، جنوب ترکیه و مرکز سوریه - و خارج از آن - شمال تاجیکستان، جنوب قرقیزستان و شمال قزاقستان - بود. استخراج و الکتروفورز پرولامین هاي مونومریک مطابق با روش پاپرلیا - 12 - انجام شد. استخراج و الکتروفورز هوردئین ها نیز توسط روش پاپرلیا و موژارنکو - 13 - صورت گرفت. پس از تشخیص باندها الگوهاي متمایز در میان ژنوتیپ ها شناخته شد و با استفاده از فراوانی هر الگو براي جمعیت هاي مورد بررسی شاخص تنوع ژنتیکی با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد.
H = 1-ΣPi2
که :H شاخص تنوع ژنتیکی و :Pi فراوانی هر یک از الگوهاي باندي موجود براي هر جمعیت می باشد.
نتایج و بحث:
در آنالیز هوردئینها در مجموع31 باند چند شکل مشاهده شد. دامنه تعداد باند در هر ژنوتیپ از 7 تا 19 و با میانگین 12/5 بود. در هریک از نواحی هوردئین D، C و B به ترتیب 5، 14 و 12 باند شناسایی شد و فراوانی باندها دامنه اي از 1/7 تا 76/7 درصد داشت. در آنالیز این پروتئینها همچنین 58 الگو با تحرك الکتروفورتیک مختلف بدست آمد که در شکل 1 قابل مشاهده میباشند. در ناحیه D، 5، در ناحیه C، 23 و در ناحیه B، 30 الگوي مختلف مشاهده شد. اگرچه پلتونن و همکاران - 11 - و عشقی و آخوندوا - 6 - پلیمورفسیمی براي هوردئینهاي D مشاهده نکردند، آتاناسوف و همکاران - 1 - و لیسترومیت و پاپلاسکین - 8 - براي این پروتئینها به ترتیب 4 و3 الگوي مختلف گزارش کردهاند. براي هوردئینهاي C از 5 الگو - 11 - تا 15 الگو - 7 - و براي هوردئینهاي B از 8 الگو - 15 - تا 24 الگو - 17 - گزارش شده است.
در میان جمعیتهاي مورد مطالعه و براساس چند شکلی مشاهده شده براي هوردئینها بیشترین شاخص تنوع ژنتیکی مربوط به نمونههاي بومی از کشور سوریه - H = 0/85 - و پس از آن ایران - H = 0/79 - و ترکیه - H = 0/78 - بود. کمترین تنوع ژنتیکی نیز در میان نمونههاي مناطق شمالی کشور قزاقستان - H=0/59 - دیده شد
شکل :1 ایدیوگرام الگوهاي مختلف پرولامین هاي مونومریک و هوردئین مشاهده شده در نمونه هاي مورد بررسی
براساس تجزیه پرولامینهاي مونومریک در میان 116 نمونه مورد بررسیمجموعاً، 30 باند چند شکل مشاهده شد. دامنه تعداد باند به ازاء هر ژنوتیپ از 9 تا 19 بود. این در حالیست که بیشترین فراوانی، مربوط به ژنوتیپهایی بود که 15 باند داشتند 22 - ژنوتیپ - . در این آنالیز در مجموع 87 الگوي مختلف دیده شد که در ناحیه ، 32 الگو، در ناحیه ، 30 الگو و در ناحیه ، 27 الگو مشاهده شد. در این آزمایش هیچ باندي در ناحیه مشاهده نشد.
عشقی و آخوندوا 33 - 6 - باند و 57 الگو و پان و همکارانش 43 - 10 - باند و 76 الگو را در جمعیتهاي مختلف جو براي این پروتئین ها گزارش کردهاند. در ارتباط با ناحیه ، نتایج مشابهی در تحقیقات آلوارز و همکاران 2 - و - 3 قابل مشاهده است.
ایدیوگرام الگوهاي مختلف مشاهده شده در آنالیز پرولامین هاي مونومریک در شکل 1 آورده شده است. در ناحیه الگوهاي 18، 19، 27 و 32، در ناحیه الگوهاي 2 و 12 و در ناحیه الگوهاي 6 و 9 و 17 بیشترین فراوانی را داشتند. همانگونه که در جدول 1 میبینیم در میان جمعیتهاي مورد مطالعه بیشترین تنوع ژنتیکی براساس پرولامینهاي مونومریک مربوط به نمونههاي بومی کشور سوریه و پس از آن ترکیه و ایران بود. نمونههاي کشور قزاقستان کمترین تنوع را داشتند.
جدول :1 شاخص هاي تنوع ژنتیکی و تعداد الگوي جمعیت هاي مورد بررسی بر اساس پروتئین هاي ذخیره اي
نتایج بررسی جمعیتهاي مورد مطالعه از طریق چند شکلی هوردئینها و پرولامینهاي مونومریک نشان داد که بسیاري از الگوها در جمعیتهاي خاصی مشاهده شدهاند. الگوهاي پرولامین شماره 18، 22 و 29، پرولامین شماره 5، 12 و 19 و پرولامین شماره 3 و 17 که تنها در نمونههاي کشور قزاقستان و پرولامین شماره 1، 2، 4، 13 و 24، پرولامین شماره 3، 17، 21 و 22 و پرولامین شماره 2 و 25 که فقط در نمونههاي کشور ترکیه مشاهده شدهاند مثالهایی از این دست میباشند.
نتایج مشابهی براي نمونههاي کشورهاي ایران، سوریه، تاجیکستان و قرقیزستان نیز مشاهده شد. این نتایج نشان میدهد که الگوي تنوع مشاهده شده در آنالیز پروتئینهاي ذخیرهاي و به خصوص پرولامینهاي مونومریک تا حد زیادي از تنوع جغرافیایی تبعیت میکند.
علت آن می تواند این باشد که چون این نمونهها همگی بومی اند،احتمالاً در طی سالیان دراز ژنهایی که این پروتئینها را کد میکنند با نواحی جغرافیایی خاصی سازگار - آداپته - شدهاند . شکل 2 فاصله ژنتیکی جمعیتهاي جوي مورد مطالعه را براساس چند شکلی هوردئینها و پرولامینهاي مونومریک نشان میدهد. همان گونه که مشاهده میشود نتایج دندروگرام حاصل از بررسی پرولامینهاي مونومریک نشان میدهد که نمونههاي جوي بومی شمال قزاقستان که به لحاظ جغرافیایی از بقیه نمونهها دورتر است، از لحاظ ژنتیکی نیز از بیشترین فاصله با نمونههاي مناطق دیگر دارا است.
