مقاله جمع آوری ، احیاء و ارزیابی گونه های زراعی خانواده کدوئیان

بخشی از مقاله

چکیده
توده های بومی گونه های زراعی و خویشاوندان وحشی آنها، غنیترین ذخایر ژنتیکی در خصوص تحمل یا مقاومت به شرایط تنش های زنده و بخصوص غیر زنده از قبیل شوری، خشکی، سرما، گرما و… هستند. توسعه دانش مهندسی ژنتیک و امکان انتقال ژنهای مورد نظر از ژرم پلاسم گونه های وحشی به گونههای زراعی چشم انداز روشنی را در اصلاح و معرفی ارقام پرمحصول گشوده است. استان چهارمحال و بختیاری به لحاظ شرایط اقلیمی، توپوگرافی و خاک، رویشگاه گونه های متعدد گیاهی و از جمله غنیترین منابع گونههای زراعی و خویشاوندان وحشی آنها در کشور میباشد. متأسفانه دانش ما در خصوص خویشاوندان وحشی گونههای زراعی بسیار محدود است. همزمان فرسایش ژنتیکی نیز در بعضی از مناطق جهان و ایران به ویژه استان چهارمحال و بختیاری به طور هشدار دهندهای افزایش یافته است.

با توجه به تنوع ژنتیکی گونههای زراعی و فرسایش شدید و روز افزون، این گونه ها در معرض نابودی میباشند. لذا دلایل متعددی برای جمعآوری و احیاء گیاهان زراعی از جمله شناسایی، احیاء، طبقه بندی بتانیکی و نیز مطالعه تنوع ژنتیکی و حفاظت آنها وجود دارد.[11] گونههای مهم خانواده کدوئیان شامل هندوانه، خیار، خربزه و کدو اهمیت فراوانی در تغذیه و ایجاد اشتغال در بخش کشاورزی دارند. متاسفانه گزارش مدونی از سطح زیر کشت این گونهها در ایران وجود ندارد. قدمت کشت و کار آنها در ایران بسیار طولانی است به خصوص کشت خربزه و طالبی که مرکز تنوع اولیه اینها در ایران گزارش شده است.

این بررسی پنج ساله در راستای وظایف بانک ژن و تحقق اهداف فوق بوده که از سال 1386 شروع گردیده است. در سال اول با توجه به دستورالعملهای IPGRI نسبت به تقسیم بندی استان بر اساس نقشه پراکنش کشت و کار گیاهان این خانواده اقدام شد. با توجه به این تقسیمبندی طی سالهای زراعی 1386-89 از سطوح زراعی مناطق مختلف استان بصورت تکمیلی نقاطی که جمع آوری نگردیده بود، بازدید به عمل آمده و 12 نمونه از تودههایهندوانه Citrulus vulgaris ، 14 نمونه خیار Cucumis sativus ، 16 نمونه از ژنوتیپهای کدو Cucurbita spp. و 6 نمونه خربزه - Cucumis melo - شناسایی، جمعآوری و به همراه فرمهای اطلاعات نمونه به بانک ژن ملی گیاهی ایران ارسال گردید.

کلمات کلیدی: بانک ژن، احیاء، تنوع ژنتیکی، خویشاوندان وحشی

مقدمه 

یکی از مهم ترین و مشکلترین وظایفی که جمعآوری کنندگان ژرم پلاسم با آن روبرو هستند تعیین مناسب ترین استراتژی برای جمع آوری میباشد. این موضوع برای یک گونه و یک منطقه ویژه بسیار مهم است چون جمعآوری کنندگان در بین دو شرایط تنوع ژنتیکی که تاریخ برای ما گذاشته و آنچه باید در کلکسیونها برای استفاده حال و آینده جمعآوری شود، قرار میگیرند. براون و مارشال - 2 - استراتژی مناسبی برای نمونهگیری به منظور استفاده و حفاظت ژنتیکی گیاهان ارائه دادند.

بنابر نظر ایشان استراتژی اولیه جمعآوری بر اساس چهار فاکتور زیر استوار است :
-نمونهگیری از حدود 50 جمعیت در یک منطقه جغرافیایی.
-نمونهگیری از حدود 50 گیاه در دو جمعیت.
-نمونهگیری تصادفی در دو منطقه برداشت و نمونهگیری جداگانه در داخل مناطق کوچک مجزا چنانچه رویشگاه در نقطه برداشت - Site - ناهمگون باشد.
-نمونهگیری کافی از بذور و یا مواد رویشی از هر بوته گیاه.

بسته به شرایط گونه های گیاهی از نظر تفاوت در فرم زندگی، شرایط اکولوژیکی و صفات ژنتیکی تغییراتی در استراتژی فوق داده می شود. پراکندگی گونهها اغلب نقش مهمی در محدودیت یا گسترش حق انتخاب برای جمعآوری کننده دارد. به علاوه برای گونههایی که در منطقه جغرافیایی محدودی یافت میشود، تعداد سایت کمتری نسبت به گونههایی که دارای گسترش جغرافیایی وسیع هستند، انتخاب می شود. همچنین برای گونههای کمیاب دقت زیادی صرف می شود . میزان مهاجرت در بین جمعیت نیز نقش اساسی در جمعآوری دارد. هر چه میزان مهاجرت در بین جمعیت ها بیشتر باشد احتمال اینکه دارای ژن های مشترک باشند بیشتر بوده و کمتر احتمال اختلاف وجود دارد.در این شرایط بایستی نمونهگیری کمتر اما جمعیت بیشتری جمعآوری شود . تنوع رویشگاهها یکی از فاکتورها است. گونههایی که در محدوده وسیعی از شرایط اکولوژیکی می رویند دارای تنوع ژنتیکی بیشتری در میان بوم های مختلف می باشند.

هندوانه : Citrulus vulgaris

اغلب ارقام زراعی و یا خوراکی هندوانه به این گونه تعلق دارد. خاستگاه اولیه این گونه زراعی به آفریقا بر می گردد که انواع وحشی آن نیز در آنجا پیدا شده است .[4] اهلی شدن این گونهتملح است که مقدمتاً در مصر قدیم انجام شده و بعداً به هند وارد شده باشد. اهلی شدن ثانویه آن در هند توسط ویتاکر و بمیس [16] گزارش شده است. هندوانه در بیشتر نقاط جهان کشت می شود لیکن خاورمیانه، ایالات متحده آمریکا، آفریقا، هند، ژاپن و اروپا مهمترین مناطق هستند.[5] سطح زیر کشت هندوانه در سال 1379-80 در ایران بالغ بر 82052 هکتار بوده است.هندوانه گیاهی است یکساله دارای ساقهای خزنده و طویل آن تا 6 متر میرسد.

با ریشه انشعابی و عمیقتر از سایر کدوئیان، دگرگشن، گلها زرد رنگ که تنها یک روز باز هستند. از ویژگیهای کمی هندوانه تعداد میوه قابل عرضه به بازار و وزن میوه است. عملکرد میوه دارای همبستگی مثبت معنی دار با طول ساقه اصلی، تعداد شاخههای اصلی، تاریخ ظهور اولین گل ماده و میانگین وزن میوه است .[1]نئوز و همکاران [12] گزارش دادند که 67 توده هندوانه که در اسپانیا جمع آوری شده تنوع زیادی از نظر ویژگیهای مورفولوژیکی نشان می دهند. نمونه های این مجموعه به آزمایشگاه نگهداری منابع ژنتیکی ملی USDA واقع در فورت کالنیز، کلرادو، امریکا ارسال شده است. در بانک ژن ایران 472 نمونه ژرم پلاسم هندوانه تحت شرایط 18 درجه سانتیگراد زیر صفر و رطوبت نسبی %40 نگهداری میشود. نسبت به احیا و ارزیابی این ژرم پلاسمها گزارشی منتشر نشده است.

خربزه : Cucumis melo L.

این گونه متعلق به خانواده کدوئیان، شامل خربزه، طالبی، خیار چنبر و دستنبو میباشد. خربزه یک گونه گرمسیری است که احتمالاً از افریقا منشاء گرفته است .[3] کشورهای ایران، افغانستان، ترکیه، روسیه، عربستان، هند و چین از مراکز مهم ژنی هستند که سبب ایجاد ارقام زراعی آن شده اند[8]به طوری که ایران، ترکیه، افغانستان و روسیه مراکز تنوع اولیه و چین، کره، پرتغال و اسپانیا مراکز ثانویه تنوع آن می باشد .[4]سطح زیر کشت خربزه ایران در سال 1380، 66740 هکتار بوده است.. خربزه گیاهی است خزنده با ریشههای گسترده و نسبتاً عمیق، برگها با طول 8-15 سانتیمتر با حاشیه های صاف و لبهدار، گلها به صورت نر و ماده و کامل بوده که صبح هنگام باز میشوند و به وسیله زنبور گرده افشانی می گردند.

کدو : Cucurbita spp

کدو با بیش از 20 گونه خاستگاهش مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری آمریکا می باشد. قدمت کشت آن در جنوب مکزیک و جنوب غرب امریکا به 8000 سال قبل از میلاد میرسد.[1] آسیا و چین مناطق ثانویه کشت کدو می باشند. از مناطق عمده تولید کدو مسمائی منطقه مدیترانه خاورمیانه و بیشتر کشورهای اروپایی می باشند. تولید جهانی کدو در سال1997، 8400 هزار تن، آسیا 3950 هزار تن و ترکیه 340 هزار تن بوده است.[15] انواع کدوهای زراعی، گیاهانی یک پایه و شاخه رونده هستند. بعضی از آنها مثل کدو مسمائی کوتاه و بوته ای هستند. کدوها دگرگشن و گلهای آنها برنگ زرد،سفید و نارنجی دیده می شوند. گلها به صورت نر، ماده و یا کامل می باشند. نسبت گلهای نر به ماده 1 به 2/5 و بیشتر است و زمان گلدهی اگرچه ارثی است ولی محیط بر آن مؤثر است. گزارش گردیده که رنگ میوه بصورت تک ژن اما زودرسی به صورت چند ژنی کنترل می شود.[9] برتری آللهای غالب برای کنترل عملکرد در ارقام میوه بلند، توسط سی روحی و همکاران [14] گزارش شده است. لیکن بر پایه نتایج رابینسون [13] اثرات افزایشی و غیر افزایشی ژن در توارث صفات اقتصادی مختلف اهمیت یکسان دارند. به علاوه جاناکی رام و سی روحی [7] فوق غالبیت را برای طول ساقه، تعداد روز تا اولین گل نر، تعداد روز تا برداشت اول، قطر استوایی میوه، تعداد میوه در بوته، ورن میوه و عملکرد در هر بوته را در 45 دورگ میوه گرد گزارش کردند.

خیار : Cucumis sativus

یکی از اعضای خانواده کدوئیان است و از قدیمی ترین سبزی های زراعی است. بیش از پنج هزار سال تاریخ شناخته شده دارد و احتمالاً از هند منشأ گرفته [10]و از هند به چین و آسیای ضغیر و آفریقا گسترش یافته است.خیار تقریباً در تمام کشورهای مناطق معتدل کشت می شود. گیاهی است گرما دوست و حساس به سرما. خیار چهارمین سبزی مهم در جهان است و سطح کشت آن در جهان 860000 هکتار است.[15] خیار گیاهی است یکساله و در اصل یک پایه با دوره رشد و تولید میوه 8-10 هفته که دگرگشن بوده و بوسیله زنبور گرده افشانی می شود.تنوع ژنتیکی خیار در حد کافی نیست تا بتواند مشکلات کشت و اصلاح آنرا حل نماید [9] لذا جمعآوری تنوع هرچه بیشتر و وارد کردن ژن های مناسب بخصوص صفات کمی برای مقاومت به عوامل زنده و غیر زنده حائز اهمیت است. بسیاری از کشورها تاکنون اقدام به جمع آوری کرده اند از جمله روسیه با 3380، هلند 2400، امریکا در مراکز مختلف تا 1400 و بلغارستان 521 فیلیپین 461 و آلمان 374 و ترکیه 345 و ایران 154 نمونه جمع آوری کرده اند. [6]

روش تحقیق

جمع آوری براساس روش و دستورالعمل IPGRI صورت گرفت. این دستورالعمل برای جمع آوری بذر گیاهان زراعی و خویشاوندان وحشی حاوی نکاتی به شرح ذیل است که در جمع آوری به آن توجه شد. برای انتخاب محل جمع آوری، اختلاف ارتفاع، وضعیت توپوگرافی و عرض جغرافیایی که تغییرات آب و هوایی را باعث می شوند، مورد توجه قرارگرفته و زمان مسافرت جمع آوری موقعی انتخاب شد که محصول حداکثر رسیدگی را داشت. مسیر جمع آوری با استفاده از نقشه های دارای خطوط تراز به مقیاس 1:500000 و نقشه جاده تعیین شد. برای ورود به مناطقی که اجازه رسمی لازم بود، این مجوز اخذ گردید. نمونه گیری به صورت تصادفی انجام شد. واحد جمع آوری توده بود که مجموع نمونهها با هم مخلوط شدند و در صورت مشاهده مورفوتیپ نمونه های مجزا تهیه شد. از هر محل نمونه گیری بذر 50 تا 100 بوته، بسته به نوع سبزی جمع آوری گردید.

در صورتی که در مزرعه ای محصول آن برداشت شده بود ، با مراجعه به منازل کشاورزان اقدام به تهیه بذر شد. ضمناً در کلیه نمونه گیریها فرم جمع آوری شامل اطلاعات اقلیمی، پوشش گیاهی توپوگرافی، وضعیت خاک و… یادداشت گردید. جمع آوری هر ساله از مکانهای مختلف در فصل رشدتولید بذر گیاه صورت گرفت. بدیهی است باتوجه به روند منحنی پراکنش و تراکم آن سبزی اقدام به برنامه ریزی و اولویت بندی مناطق بعدی نمودههر ساله قسمتی از استان تا انجام کامل جمع آوری دنبال شد.نمونه های جمع آوری شده در صورت نیاز به احیاء در شرایط ایزوله در ایستگاه تحقیقاتی چهارتخته شهرکرد کشت گردیده و پس از احیاء همراه با فرم اطلاعات مربوط به جمع آوری به بانک ژن ملی گیاهی ایران - کرج - ارسال گردیدند.

نتایج و بحث

به منظور جمعآوری، شناسایی و حفاظت ژرم پلاسم خانواده کدوئیان شامل هندوانه، خیار، خربزه و کدو، این بررسی طی سالهای زراعی -89 1386 انجام شد. در هرجمعآوری بر اساس روشی که در قسمت مواد و روش ها ذکر شد، برنامه سفر آغاز و پس از توقف در محل های جمعآوری مورد نظر، اطلاعات لازم شامل مشخصات منطقه، محل برداشت، فرم زمین، ارتفاع از سطح دریا، نما یا منظره، عوامل فرساینده ژنتیکی، جامعه گیاهی، آدرس دقیق، نوع نمونه و مشخصات گیاهشناسی آن در فرم اطلاعات مربوطه ثبت شد.در هر نقطه انتخاب محل های جمعآوری - تعیین سایت - ، با توجه به تغییر شرایط اکولوژیکی - اختلاف ارتفاع، وضعیت توپوگرافی و عرض جغرافیایی - که تغییرات آب و هوایی را باعث می شوند، صورت گرفت.

در زیست مرزها یا به عبارت دیگر هر جا که شرایط اقلیمی و اکولوژیک تغییر میکرد مانند رسیدن از دشت به منطقه کوهستانی و یا از خشکی به رودخانه و یا افزایش و کاهش ارتفاع بدون رعایت فاصله اقدام به انتخاب نقطه محلهای جمعآوری جدید و برداشت نمونه شد. هر جا گونه جدیدی مشاهده میشد بدون در نظر گرفتن فاصله یا ارتفاع اقدام به برداشت نمونه گردید . نمونهها به طور تصادفی و بر اساس دستورالعمل IPGRI برداشت شد.در این بررسی تعداد 12 نمونه از توده های هندوانه، 14 نمونه خیار، 16 نمونه از ژنوتیپهای کدو و 6 نمونه خربزه جمعآوری و با ثبت کلیه اطلاعات در فرم های اطلاعات نمونه به بانک ژن ملی گیاهی ایران ارسال گردید.