بخشی از مقاله
چکیده
علف گندمی بیابانی - Agropyron desertorum - یکی از گرامینههاي مهم مرتعی چند ساله براي ایجاد چراگاه و تولید علوفه خشک است. در این تحقیق الگوي پروتئینی 180 ژنوتیپ از 18 جمعیت علف گندمی بیابانی براي تعیین تنوع ژنتیکی موجود مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس الگو SDS-PAGE، تعداد 46 مشاهده گردید. اگرچه بسیاري از باندها در بسیاري از جمعیتها وجود داشتند ولی میزان تراکمپروتئین برخی باندها در برخی جمعیتها کاملاً متفاوت بود.بطوریکه در 18 جمعیت علف گندمی بیابانی پنجالگوي پروتئینی کاملاً متفاوتشناسایی شد. تفاوت این الگوها بسیار دور از انتظار و بیش از تفاوت الگو پروتئینی بین جمعیتهاي یک گونه بوده و ساختار جغرافیایی خاصی نیز نداشتند. بر اساس حضور و عدم حضور باندها جمعیتهاي همدان و اردبیل، و همدان و بوئین زهرا، که بیشترین فاصله ژنتیکی را درمیان 18 چمعیت مورد مطالعه داشتند براي ایجاد دورگی که از پتانسیل تنوع ژنتیکی بالایی برخوردار باشد براي دورگگیري معرفی شدند. در حالیکه بر اساس الگو پروتئینی حاصل از میزان رنگ باندها، تلاقی دو بدو بین جمعیتهاي پنج فرم مشاهده شده براي دورگگیري معرفی شدند. این نتایج نشان میدهند که در برنامههاي اصلاحی علف گندمی بیابانی میبایست تنوع ژنتیکی ارقام علف گندمی بیابانی بوسیله استفاده از والدین مختلف افزایش یابد. افزایش اساس ژنتیکی براي اصلاح علف گندمی بیابانی میتواند بوسیله کاربرد سیستماتیکی ژرمپلاسم که الگو پروتئینی متفاوتی داشته و ویژگیهاي کمی بهتري دارند حاصل شود.
کلمات کلیدي: علف گندمی بیابانی، Agropyron desertorum، تنوع ژنتیکی، الکتروفورز - SDS-PAGE -
مقدمه
جنس Agropyron Gaertn. متشکل از 10 تا 15 گونه است که به دلیل شباهت بسیار به یکدیگر به عنوان کمپلکس علف گندمی تاجدار شناخته میشوند . - Asay & Jensen 1996 - از میان گونههاي این جنس علف گندمی بیابانی - A. - desertorum از مهمترین گیاهان علوفهاي کشور بوده و اهمیت زیادي در تغذیه دام و افزایش فراوردههاي دامی دارد. A. desertorum گیاهی علفی چندساله بوده که سازگاري وسیعی به شرایط آب و هواي متفاوت ایران داشته و در سطح وسیعی از مراتع کشور شامل استانهاي شمالی و سلسله جبال البرز و زاگرس میروید . - Jafari et al, 2009 - با توجه به اهمیت A. desertorum حفاظت ژنتیکی و کاربرد علمی و صحیح آن کمک زیادي به احیاء مراتع و افزایش تولید علوفه کشور مینماید. مهمترین شرط کاربرد و اصلاح ذخایر گیاهی شناخت ساختار و تنوع ژنتیکی آنها است. بطوریکه زیربناي هر برنامه اصلاحی از طریق مظالعه پارامترهاي ژنتیکی پیریزي میگردد . - Kehr 1960 - وجود تنوع ژنتیکی در گیاهان نه تنها براي سازگاري در برابر تغییرات محیطی بلکه براي تولید ارقام جدید اهمیت دارد - Abdemishani and Bushehri . - 1997
گوناگونی ویژگیهاي مرفولوژیکی، زراعی و شیمیایی جمعیتهاي مختلف A. desertorum در ایران به خوبی بررسی شده است Jafari et al., 2008, 2009 - ؛ . - Farshadfar and Farshadfar, 2004 از میان روشهاي مختلف مطالعه تنوع ژنتیکی تکنیک الکتروفرز ژل سدیم دودسیل سولفات - پلیاکریلآمید - SDS-PAGE - بدلیل ارزانی و عدم تاثیرپذیري از شرایط محیطی و وجود پلیمورفیسم، کاربرد بالایی در ارزیابی روابط فنوتیپی در بین ذخایر گیاهی داشته و از آن به طور وسیعی در مطالعات ردهبندي جنسها و نیز ارزیابی تنوع بین گونهها و درون گونهها استفاده میشود. پژوهشگران میتوانند بوسیله اطلاعات حاصل از مارکر پروتئینی ژنوتیپهاي برتر را انتخاب کنند تا از آنها به عنوان والدین براي هیبریداسیون و معرفی جمعیتهاي جدید استفاده شود . - Ghafoor and Arshad, 2008 - از آنجاییکه فشار بر مراتع موجب فرسایش ژنتیکی شده و گرم شدن تدریجی زمین استفاده از انواع اصلاح شده گونه هاي مرتعی را ضروري می نماید، مطالعه ساختار ژنتیکی جمعیتهاي A. desertorum میتواند کمک شایانی به حفاظت، احیاء و توسعه این گونه با ارزش مرتعی نماید . هدف از انجام این تحقیق - 1 مطالعه تنوع و تمایز ژنتیکی موجود بین جمعیتهاي مختلف A. desertorum براساس نشانگر پروتئینی و - 2 معرفی جمعیت هایی است که از تلاقی آنها میتوان به بالاترین میزان هتروزیس رسید.
مواد و روشها
بذور 18 جمعیت وحشی A. desertorum از بانک ژن منابع طبیعی ایران تهیه شد. از 180 ژنوتیپ متعلق به 18 جمعیت مورد مطالعه - هر جمعیت 10 ژنوتیپ - به میزان یک گرم برگ از هر ژنوتیپ جدا گردید . در این تحقیق الکتروفورز پروتئینهاي کل به روش SDS-PAGE - الکتروفورز ژل پلیاکریلآمید دودسیل سولفات - انجام شد . - Laemmli, 1970 - اطلاعات حاصل از پروتیینهاي کل به صورت باند هاي مجزاي پروتئینی براي بذور مختلف روي صفحه ژل پلی اکریل آمید نمایان گردید. جایگاه هر یک از این باند ها بر روي ژل از طریق حرکت نسبی آنها مشخص و به صورت اعداد کمی بیان گردید. بر اساس وجود - عدد یک - یا عدم وجود هر باند - عدد صفر - در فواصل مختلف، نسبت به تشکیل ماتریس داده ها اقدام گردید. فراوانی باندها، نسبت تعداد باندهاي پلیموف نسبت به تعداد کل باندها و پلیمورفیسم باندها با نرم افزار NTSYS-pc - Rohlf, 2004 - محاسبه شد. تسهیم گوناگونی ژنتیکی درون و میان گروهی توسط آزمون واریانس ملکولی AMOVA - ؛ - Excoffier et al., 1992 و برنامه نرم افزاري ARLEQUIN 1.1 - ؛ - Schnieder et al., 1997 تعیین شد. فاصله ژنتیکی میان جمعیتها بر اساس معادله نی - Nei, 1978 - برآورد شد. از روش PCA تجزیه به مختصات اصلی - Gower, - 1966 براي تفسیر ماتریکس فاصله ژنتیکی استفاده شد. بررسی همبستگی فاصله هاي جغرافیایی با صفات ژنتیکی از تست مانتل - Mantel, 1967 - استفاده شد.
نتایج و بحث
تعداد 46 باند در 18 جمعیت A. desertorum مورد مطالعه مشاهده گردید که در 3 منطقه اصلی و باندهاي بین منطقهاي گروهبندي شدند. اگرچه بسیاري از باندها در بسیاري از جمعیتها وجود داشتند ولی میزان پروتئین برخی باندها در برخی جمعیتها کاملاً متفاوت بود.الگو پروتئینی 18 جمعیت تفاوتهاي بسیار زیادي از نظر میزان و تراکم پروتئین در برخی باندها نشان دادند بطوریکه توانستیم 5الگوي پروتئینی کاملاً متفاوت تشخیص دهیم - شکل . - 1 الگو :1 باندهاي منطقه الف بسیار پررنگ و باندهاي منطقه ب کم رنگ است - در جمعیتهاي بوئین زهرا و اردبیل مشاهده شد. - ؛ الگو : 2 کلیه باندهاي سه منطقه کم رنگ است در حالیکه باندهاي بین منطقهاي رنگ مشابهی با نمونه هاي سایر الگوها دارند - در جمعیتهاي دماوند1، کرج، زنجان، اسدآباد و بانک ژن 1 مشاهده شد. - ؛ الگو : 3 باندهاي منطقه الف کم رنگ بوده در حالیکه منطقه ب داراي چهار باند بسیار پررنگ است - فقط در جمعیت بانک ژن 3 مشاهده شد. - ؛ الگو :4 منطقه الف داراي دو باند بسیارپررنگ و منطقه ب داراي چهار باند بسیار پررنگ است - در جمعیتهاي قروه، بجنورد، همدان و فریدن مشاهده شد . - ؛
الگو :5 منطقه ب داراي دو باند بسیار پررنگ بوده و باندهاي منطقه الف در برخی نمونه ها پر رنگ و در برخی نمونه ها کم رنگ است - در جمعیتهاي بافت 1 و 2، دماوند 2، شهرکرد و بانک ژن 2 و 4 مشاهده شد. - . تفاوت این الگوها بسیار دور از انتظار و بیش از تفاوت الگو پروتئینی بین جمعیتهاي یک گونه بوده و ساختار جغرافیایی خاصی نیز ندارند. تفسیر وجود چنین تفاوتی میتواند ناشی از ماهیت پیدایش A. desertorum در جمعیت خاص باشد. بطوریکه طبق مطالعات موجود، A. desertorum میتواند ناشی از اتوپلوئیدي .A. cristatum و یا آمفیپلوئیدي A. cristatum با سایر گونههاي نزدیک باشد - Knowles 1955; Dewey . - 1969; Taylor & McCoy 1973; Tzvelv 1976 ; Asay et al. 1992 طبق نتایج حاصل از این پژوهش و با توجه به مشاهده پنج فرم مختلف پروتئینی میتوان اظهار نمود که منشاء پیدایش هر یک از جمعیتهاي مورد مطالعه میتواند متفاوت باشد. اظهار نظر دقیقتر نیازمند مطالعه همه جانبه بوسیله مارکرهاي بیشتري است.
مطالعه الگو پروتئینی صرف نظر از میزان رنگ باندها بر اساس حضور و عدم حضور باندها و مقایسه تعداد باند در میان جمعیتهاي مختلف A. desertorum نشان میدهد که جمعیتها داراي تعداد بسیار متفاوتی باند از 14 باند - در جمعیت همدان - تا 32 باند - در جمعیت بافت - 2 می باشند - جدول . - 1 براي تشریح الگوي تمایز، فاصله ژنتیکی بین جمعیتها براساس برآورد نااریب فاصله ژنتیکی Nei در بذور جمعیتهاي مناطق مختلف محاسبه شد. از فاصله ژنتیکی بین جمعیتها براي آنالیز تجزیه به مولفههاي اصلی - - PCA استفاده شد - شکل . - 2 با توجه به اینکه که حدود 77/44 درصد گوناگونی در میان سه مولفه اصلی قرار دارد، این سه مولفه به عنوان مولفههاي اصلی در نظر گرفته میشوند. جمعیتهاي مختلف فاصله ژنتیکی قابل ملاحظهاي از یکدیگر داشتند. بطوریکه توسط مولفه اصلی اول که 49/93 درصد از گوناگونی کل را به خود اختصاص میدهد از یکدیگر جدا شدند.
بر این اساس جمعیتهاي اردبیل، بوئینزهرا، فریدن، کرج، دماوند2 ، بانک ژن3 و قروه از باقی جمعیتها جدا شدند. مولفه اصلی دوم 15/70 درصد از گوناگونی کل را به خود اختصاص میداد. بر اساس پلات PCA ساختار جغرافیایی خاصی در بین جمعیتهاي مورد مطالعه مشاهده نشد و امکان اختصاص الگوي پروتئینی خاصی به هر یک از جمعیتها و یا برخی جمعیتها بوجود نیامد. درحالیکه بوسیله مطالعه کیفی و بر اساس تراکم رنگ باندها جمعیتهاي A. desertorum به گونه بسیار آشکاري الگو متفاوتی نشان دادندبر. اساس تراکم رنگ باندها پنج الگو کاملاً مشخص شناسایی شد کهمیتوان به وسیله تلاقی بین آنها به هتروزیس قابل ملاحظهاي رسید. بدین ترتیب بر اساس حضور و عدم حضور باندها جمعیتهاي همدان و اردبیل، و همدان و بوئین زهرا، که بیشترین فاصله ژنتیکی را درمیان 18 چمعیت مورد مطالعه داشتند براي ایجاد دورگی که از پتانسیل تنوع ژنتیکی بالایی برخوردار باشد براي دورگگیري معرفی شدند. در حالیکه بر اساس پروفیل پروتئینی حاصل از میزان رنگ باندها، تلاقی دو بدو بین جمعیتهاي پنج فرم مشاهده شده براي دورگگیري پیشنهاد شدند.
