پژوهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان و دوروم ديم با استفاده از نشانگرهای چکیده و محمد رضوانی 4 رضا میردريکوند 1 * اسما خیرالهی 2 آسا ابراهیمی 3 1- استادیار گروه زراعت و اصالح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسالمی واحد خرمآباد خرم آباد 2- دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه زراعت و اصالح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسالمی واحد خرمآباد خرم آباد 5- استادیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات تهران 4- استادیار گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه پیام نور مرکز تهران شرق تهران )تاریخ دریافت: 1535/10/11 تاریخ پذیرش: 1535/11/23( این پژوهش به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی 23 ژنوتیپ گندم نان و دوروم دیم با استفاده از 21 جفت آغازگر انجام شد. از روش CTAB برای استخراج DNA تعداد آلل تکثیر شده توسط آغازگرها از 2 آلل )آغازگرهای استفاده شد. در مجموع 93 آلل مختلف در تمام ژنوتیپها تکثیر و شناسایی گردید. و Xgwm369 )Xcfd40 تا 3 آلل )آغازگر )Xbarc54 متغیر بود. میانگین تعداد آلل 5/43 آلل در هر مکان ژنی بود. در این مطالعه بیشترین و کمترین میزان اطالعات چندشکلی )( به ترتیب مربوط به آغازگرهای Xbarc178 Xgwm350 Xcfd168 Xcfd40 مورد مطالعه با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و روش Xgwm30 و UPGMA بود. ماتریس تشابه بین ژنوتیپهای تشکیل گردید. بر اساس ضرایب تشابه به دست آمده ارزشهای تشابه دامنهای از 1/14 تا 1/69 درصد را نشان دادند. بیشترین تشابه ژنتیکی بین ژنوتیپهای کمترین آن بین ژنوتیپهای Seri و Seri82 Baviacora و Sita/chil و به ترتیب به میزان 1/69 و 1/14 مشاهده شد. تجزیه خوشهای توانست ژنوتیپهای گندم بهاره و زمستانه و ژنوتیپهای گندم نان و دوروم را از هم تفکیک نماید. با توجه به تنوع ژنتیکی که با استفاده از نشانگرهای به دست آمد میتوان از فواصل ژنتیکی بطور مطلوب در برنامههای بهنژادی گندم استفاده کرد. واژگان کلیدی: اطالعات چندشکلی تنوع ژنتیکی گندم دیم نشانگر * نويسنده مسئول آدرس پست الکترونیکی: mirderikvand@khoiau.ac.ir 53
میردريکوند و همکاران بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان و مقدمه گندم )Triticum sp L.( از خانوادهی پواسه با )Poaceae( اهمیت حیاتی و اقتصادی در جهان و مهمترین غله در تامین کالری تغذیهای بشر میباشد (Ijaz and Khan,.(2009 اهمیت ارزیابی تنوع ژنتیکی آن بدان دلیل است که یکی از پیامدهای اجتناب ناپذیر کشاورزی نوین که مبتنی بر استفاده از واریتههای اصالح شده با حداکثر عملکرد و کیفیت قابل قبول میباشد باعث کاهش تنوع ذخایر ژنتیکی شده است. یکنواختی ژنتیکی در گیاهان زراعی نامطلوب بوده و این پدیده باعث آسیب پذیری گیاهان نسبت به اپیدمیها و متغیرهای محیطی میشود )Garner et al., 1994( استفاده از نشانگرهای ملکولی برای ارزیابی تنوع ژنتیکی بسیار شایع بوده و توالیهای ساده تکراری )s( به طور وسیعی در گندم به علت داشتن سطح باالیی از چندشکلی )Polymorphism( وراثت همبارز و توزیع یکسان در ژنوم گندم مورد استفاده قرار میگیرند ( Roder et al., 1995; Parker et al., )2002 نشانگر دارای مزایای فراوانی است که میتوان به فراوانی باال در ژنوم و کاربرد آسان با استفاده از اشاره کرد PCR.)Kuleung et al., 2004( برای تمایز بین ارقام مختلف از جمله: برنج از این نشانگر Rahman et ( )Fujita et al., 2009( گندم )al., 2009 (Tantasawat et al., 2011( شده است. همچنین از نشانگر سویا و سایر محصوالت استفاده بطور گسترده برای تعیین نقشه مکانهای کمی کنترل کننده صفات گندم نان استفاده شده است در گندم با استفاده از نشانگر.)Somers et al., 2004( تنوع ژنتیکی در مطالعات زیادی مورد بررسی قرار گرفته که به چند مورد از آنها اشاره میشود. احمد )2002 )Ahmad, در مطالعهای که برای برآورد تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپهای گندم نان با استفاده از نشانگرهای گندم را با استفاده از 45 آغازگر انجام داد سیزده ژنوتیپ مختلف مورد بررسی قرار داد. نتایج بدست آمده نشان داد که به طور کلی 139 آلل در 45 مکان ژنی تکثیر شدند. تعداد آللهای هر مکان ژنی بین 2 تا 3 متغیر بود و به طور متوسط 5/9 آلل برای هر مکان ژنی وجود داشت. میزان اطالعات چند شکلی آغازگرها )Polymorphic Information Content( Xgwm264 و Xgwm577 1/11 برای آغازگر آغازگرهای Xgwm471 بین تا 1/63 برای متغیر بود. دامنهی متغیر تا 1/31 شباهت ژنتیکی بین ژنوتیپها از 1/51 بود. راسل و همکاران )2005 al., )Roussel et تنوع ژنتیکی 461 نمونه از واریته های گندم نان را که از اروپا منشاء گرفته بودند با 53 آغازگر مورد بررسی قرار دادند. تعداد آللها برای هر مکان ژنی بین 4 تا 41 متغیر بود و به طور میانگین 19/4 آلل برای برای هر مکان شناسایی شد. در تحقیقی دیگر سالم و همکاران ( Salem et al., )2008 آغازگر تنوع ژنتیکی هفت واریته گندم را با استفاده از 46 و 3 خصوصیت مورفولوژیکی مورد بررسی قرار دادند که آغازگرها 13 مکان ژنی در 13 کروموزوم را شناسایی کردند و 46 مکان آللی با میانگین 5/2 برای هر مکان مشخص شد. تعدادی از جفت آللها در محدودهی مکانهای ژنی 2 تا 0 بودند و میزان محتوی چندشکلی در محدودهی 1/20 )برای آغازگر )Xgwm95 تا 1/61 )برای آغازگر )Xgwm437 و با میانگین 1/34 بود. دریکوند و همکاران )2013 al., )Drikvand et در پژوهشی تنوع ژنتیکی 32 رقم گندم نان را با استفاده از 41 آغازگر مورد بررسی قرار دادند که 61 آلل تکثیر گردید و 2 آلل برای هر مکان ژنی تشخیص داده شد. میزان اطالعات چند شکلی آغازگرها از 1/12 تا 1/61 متغیر و بطور میانگین برابر 1/32 بود و ارزش تشابه ژنتیکی دارای محدودهی 1/10 تا 1/66 بود. هدف از انجام این تحقیق بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم دیم کشت شده در ایران با استفاده از نشانگر بود. مطالعهی تنوع برخی از این ژنوتیپها با استفاده از این نشانگر تا کنون انجام نشده است. 59
پژوهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 مواد و روشها مواد گیاهی: جمعیت مورد استفاده در این تحقیق شامل 23 ژنوتیپ گندم دیم بود که در ایران کشت میشوند یا در دست معرفی قرار دارند. ارقام شاهیوندی و سیمره دوروم و مابقی گندم نان هستند )جدول 1(. بذور از مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان تهیه شد. از هر کدام از ارقام 21 بذر در گلدان کشت شد و برای جلوگیری از آلودگی احتمالی خاک گلدانها از قبل بررسی شد تا عاری از سایر بذور به ویژه بذر غالت باشند. پس از گذشت 11 روز از هر رقم تعدادی برگ جمعآوری شده و با استفاده از ازت مایع پودر گردیده و در تیوپهای دو شجره میلیلیتری ریخته شده و در سپس جدول 1- اسامی تیپ رشد و شجر یه فریزر 61- نگهداری شدند. تعداد 21 جفت آغازگر برای بررسی تنوع ژنوتیپها مورد استفاده قرار گرفت )جدول 2(. آغازگرها بر اساس مطالعات قبلی انجام شده بر روی جنس گندم انتخاب شدند. توالی دمای اتصال و سایر خصوصیات نشانی است. استخراج تمام آغازگرها در پایگاه اینترنتی به http://wheat.pw.usda.gov/gg2 :DNA استخراج DNA انجام شد CTAB غلظت نمونههای قابل دسترسی با استفاده از روش.)http://www.diversityarrays.com( DNA با دستگاه پیکودراپ مدل Pico )ساخت شرکت 200 Picodrop انگلستان( اندازه گیری شد. سپس نمونهها با غلظت 31 نانوگرم رقیق شدند. ژنوتیپهای گندم دیم Table 1. Names, growth habitation and pedigree of rainfed wheat genotypes تیپ رشد شجره تیپ رشد ژنوتیپ شماره Growth type Pedigree No. Genotype Growth type Pedigree ژنوتیپ Genotype شماره No. 14 Berkut BERKUT CM96 حاصل کراس با ژنوتیپ های داخلی 1 Azar2 Winter Progenies of the coss by internal genotype 15 Florkawa-2 FLORKWA- 2/KAUZ1CA94 خالص سازی شده از گندم بومی منطقه کردستان 2 Sardari Winter Purification of local wheat in the Kurdistan Region 16 16-Hamam-4 HAMAM-4-1CA92 از توده های بومی استان لرستان 3 Shahivandi Landraces of Lorestan province 17 Zemamra-8 ZEMAMRA-8-ICW91 رقم معرفی شده با منشا ICARDA 4 5 6 7 8 9 Symareh TV2 Nestor Seri/Rayon Chamran Pastor Cultivar from ICARDA TEV2/3/URES/FUN/KAUZ-CM NESTOR/3/HE1/3 * CNO72//2 * SERI/CMS92 SERI/RAYON CRG 2753 (ATTILA).(CM85836-50Y-OM- OY-3M-OY PASTORCM(CM=CIMMYT) 18 19 20 21 22 23 Irena Chen/Agilops Pigo Seri Croc Seri-82 IRENA/BABAKAS/PAS TOR-CM CHEN/AGILOPS.SQUA ROSA(TAUS)BCN3/NE E PASTOR CM95 SERI/3//RL10/4 * YR CM96 CROC_1/AE.SGUARO SA. SERI82/SHUA"S"ISW8 9. رقم معرفی شده با منشا ICARDA 10 Zagros Cultivar from ICARDA 24 Bavicora BAVIACORA M92 CM 92... SITTA/CHIL/IRENA/C M رقم معرفی شده با منشا ICARDA 11 12 Ghahar Maroon Cultivar from ICARDA Avd*Pchu((28mt54A*N10-Brv21-1c/Kt54B) Nar59> 1093))7 25 Sitta/Chil رقم معرفی شده با منشا ICARDA 13 Koohdasht Cultivar from ICARDA 50
میردريکوند و همکاران بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان و جدول 2- نام توالی دمای اتصال و محل کروموزومی آغازگرهای مورد استفاده در این آزمایش Table 2. Name, sequence, annealing temperature and chromosomal location of primers used in this study نام نشانگر شماره توالی آغازگرها محل کروموزومی دمای اتصال )سانتیگراد( No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Marker XGWM30 XGWM155 XGWM265 XGWM577 XGWM99 XGWM159 XGWM124 XGWM369 XGWM149 XGWM344 XGWM350 XGWM129 XBARC13 XBARC148 XBARC54 XBARC178 XCFA2164 XCFD168 XCFD5 XCFD40 Primer sequence (5-3 ) ATCTTAGCATAGAAGGGAGTGGG TTCTGCACCCTGGGTGAT CAATCATTTCCCCCTCCC AATCATTGGAAATCCATATGCC TGTTGCGGATGGTCACTATT GAGTACACATTTGGCCTCTGC ATGGCATAATTTGGTGAAATTG TGTTTCAAGCCCAACTTCTATT AAGATGGACGTATGCATCACA GCCATATTTGATGACGCATA GGGCCAACACTGGAACAC GCAGAAGCTTGTTGGTAGGC GCCATGGCTATCACCCAG ACTGTTCGGTGCAATTTGAG CTGCAGGCCATGATGATG ACCGTGGGTGTTGTGAGC CATTGTTTTCTGCCTCTAGCC CTAGCATCGAACCTGAACAAG CAAGGAAATAGGCGGTAACT ATTTGAGTCTGAAGTTTGCA ACCTCATCCACATGTTCTACG GCATGGATAGGACGCCC TCAGTGGGCAAGCTACACAG AAAACTTAGTAGCCGCGT GCAGGAACAACCACGCCATCTTAC GCGTCGCAATTTGAAGAAAATCAT C GCGCAACCACAATGTATGCT GGGGTGTTTTCCTATTTCTT GCGAACAGGAGGACAGAGGGCAC GAGAG GCGCTTTCCCACGTTCCATGTTTCT GCGTATTAGCAAAACAGAAGTGAG GCGACTAGTACGAACACCACAAAA GGGTTGGTGCCTAGATTGAA TCAAGGTGCCAACACTTACG CTTCGCAAATCGAGGATGAT TTCACGCCCAGTATTAAGGC TGCCCTGTCCACAGTGAAG TTGCCAGTTCCAAGGAGAAT GCGACAAGTAATTCAGAACGG CGCTTCGGTAAAGTTTTTGC Annealing temperature ( C) 54.5 55 55 54.5 66.2 61.1 58 55 55 50 40 52 Chromosomal location 2D 3A 2A 7B 1A 2B 1B 3A 4B 7B 7D 2B 2B 1A 3A 6B 3A 2D 6D 5D واکنشهای :PCR برای انجام واکنشهای PCR از روش رودر و همکاران )1998 al., )Roder et به این صورت استفاده شد: یک چرخه در دمای 34 درجه و به مدت 4 دقیقه 53 چرخه در دمای 34 درجه و به مدت 1 دقیقه اتصال آغازگرها به مدت 1 دقیقه و در دمای بین 41 تا 90 درجه )بسته به نوع آغازگر( سپس تکثیر نمونهها به مدت 1 دقیقه و در دمای 02 درجه و تکثیر نهایی در همین دما و به مدت 11 دقیقه انجام شد. واکنش در حجم 13 میکرولیتر با استفاده از دستگاه ترموسایکلر )ساخت کمپانی Bio Rad آمریکا( انجام شد. 56
پژوهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 الکتروفورز مشاهده نوارهای تکثیر شده و تحلیل دادهها: پس از انجام مراحل با استفاده از بافر PCR ژل 5/3 درصد آگارز TBE از محلول رنگ آمیزی ژل رد تهیه شد. به هر نمونه 5 میکرولیتر )Gel Red( )Loading buffer( و بافر بارگیری )به نسبت 1/3 1/3: میکرولیتر( افزوده شد. سپس نمونهها در چاهکها بارگیری شدند. الکتروفورز با ولتاژ 111 و به مدت 131 دقیقه اجرا شد. برای تعیین اندازهی قطعات از نشانگر با باندهای 31bp استاندارد استفاده شد. مشاهده و عکس برداری باندهای تکثیر شده به کمک دستگاه ژل خوان Bio ( XR Rad آمریکا( انجام شد. پس از تشکیل ماتریس تشابه تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار NTSYS انجام شد. اطالعات چند شکلی آغازگرها با استفاده از = 1- رابطهی ΣPij 2 محاسبه گردید ( Anderson et.)al., 1993 نتايج و بحث بررسی کیفیت نمونههای DNA استخراج شده با استفاده از ژل آگارز )شکل 1( و دستگاه پیکودراپ نشان داد که DNAها از کیفیت مطلوبی برخوردارند. آغازگرهای مورد استفاده در مجموع 93 آلل را در تمام ژنوتیپها برای هر مکان شناسایی و تکثیر کردند تعداد آلل تکثیر شده توسط آغازگرها از 2 آلل )آغازگرهای Xgwm369 وXcfd40 ( تا 3 آلل )آغازگر )Xbarc54 متغیر بود. میانگین تعداد آلل 5/43 آلل در هر مکان ژنی بود و واکنشهای PCR استفاده از آغازگرهای با قطعاتی را تکثیر کرد که طول آنها بین 31 تا 531 جفت باز متغیر بود. آغازگرهای Xcfa2164 Xbarc148 Xbarc54 و بر روی کروموزوم موجود بر روی کروموزوم 3A و در تمام ژنوتیپها 1A مکانی برای تکثیر داشتند به طوری که در تمام ژنوتیپها باند قابل امتیازدهی تکثیر شد. بنابراین این آغازگرها توالی مکمل بر روی ژنوم A دارند و در همهی ژنوتیپها این توالی وجود داشته است. ولی آغازگرهای Xgwm193 و Xgwm610 Xgwm124 در تعدادی از ژنوتیپها باند قابل امتیازدهی تکثیر نکردند. آغازگرهایی که تعداد آلل زیادی را تکثیر کردند برای بررسی تنوع ژنتیکی مناسب تشخیص داده میشوند. در این مطالعه بیشترین و کمترین 1/36 و 1/94 مربوط به نشانگرهای به ترتیب برابر با و Xcfd40 Xgwm30 بود و میانگین آغازگرها برابر با 1/61 بود. بیشترین و کمترین تعداد آلل به ترتیب مربوط به آغازگرهای و Xcfd40 Xbarc54 بود که به ترتیب 3 و 2 آلل را تکثیر کردند. میانگین تعداد آلل هر نشانگر ریز ماهواره مناسب بودن هر مکان ژنی را برای تخمین تنوع ژنتیکی نشان میدهد.)Roder et al., 1998( )Botstain et al., 1980( بوتاستاین و همکاران گزارش دادند که آغازگرهایی که بزرگتر از 1/3 داشته باشند دارای اطالعات سودمند زیادی هستند آغازگرهایی که مقادیر آنها بین 1/23 و 1/3 باشد سودمند هستند و آنهایی که کمتر از 1/23 باشد حاوی اطالعات سودمند اندکی هستند. در مطالعات قبلی لندجوا و همکاران )Landjeva et al.,2006( مقادیر را در گندمهای زمستانه بلغاری بین 1/1 تا 1/61 گزارش دادند. همچنین بریان و همکاران ( Bryan et )al.,1997 مقادیر را در ژرمپالسم گندمهای هگزاپلویید به طور متوسط 1/31 گزارش نمودند. پراساد و همکاران )Prasad et al.,2000( 33 رقم برگزیدهی گندم با استفاده از نشانگر در بررسی تنوع ژنتیکی میزان شکل DNA -1 ژنومی استخراج شده تعدادی از ژنوتیپهای گندم Figure 1. Extracted genomic DNA from some wheat genotypes 53
میردريکوند و همکاران بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان و را به طور میانگین 1/01 گزارش کردند. در مطالعه حاضر همه آغازگرها بیشتر از 1/3 داشتند که بیانگر این است که این آغازگرها حاوی اطالعات مفیدی بوده و به عبارت دیگر دارای توالیهای مکمل مکانهایی در ژنوتیپهای مورد بررسی هستند که این توالیها در ژنوتیپها تغییرات دارند زیرا پس از تکثیر چندشکلی نشان دادند. ماتریس تشابه و گروهبندی ژنوتیپها با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و روش UPGMA تشکیل گردید. بر اساس ضرایب تشابه به دست آمده ارزشهای تشابه دامنهای از 1/14 تا 1/69 درصد را داشتند. کمترین و بیشترین تشابه ژنتیکی به ترتیب بین ژنوتیپهای Sita/chil,Baviacora )1/69( وجود داشت. )1/14( و Seri 82, Seri ژنوتیپهای مورد مطالعه بر اساس ضریب تشابه جاکارد و روش UPGMA گروهبندی شدند )شکل 2(. میانگین ضرایب تشابه جهت تعیین محل برش دندروگرام ژنوتیپها تعیین شد (Jamshidi, 2011) و متوسط ضریب تشابه بین ژنوتیپها برابر 1/44 بود. سه گروه عمده تشکیل شد همانطور که مالحظه میشود در گروه اول رقم آذر 2 و سرداری همراه رقم محلی شاهیوندی در کنار هم در یک خوشه قرار گرفتهاند. دو رقم آذر 2 و سرداری گندم نان بوده و دارای تیپ رشد زمستانه هستند که ضریب تشابه برابر 1/96 داشتند. در این دندروگرام ارقام شاهیوندی )رقم محلی( و سیمره )رقم اصالح شده( که هردو گندم دوروم هستند نیز در کنار همدیگر قرار گرفتهاند. این دو رقم ضریب تشابهی برابر با 1/49 داشتند سایر ژنوتیپها که ترکیبی از ارقام زراعی و الینهای امیدبخش هستند دارای تیپ رشد بهاره هستند. در بین این ژنوتیپها ژنوتیپهای Seri 82, Seri 82, Seri و Corc دارای بیشترین ضریب تشابه هستند که در گروههای دوم و سوم قرار گرفتهاند. اغلب الینهای امید بخش که جز ژنوتیپهای گندم نان هستند در گروه سوم قرار گرفتهاند. از دالیلی که برخی ژنوتیپها ضریب تشابه باالیی داشتهاند شجرهی مشترک آنها است به عبارت دیگر والدین مشترکی در تولید آنها نقش داشتهاند. همانطور که مالحظه میشود گروهبندی بر اساس دادههای نشانگرهای تا حدودی توانسته است گندمهای نان با تیپ رشد زمستانه را از همدیگر تفکیک نماید. همچنین دو رقم گندم دوروم نیز از گندم های نان تا حدودی تفکیک شدهاند. این ژنوتیپها در تجزیه کالستر کنار هم قرار دارند. مکافری و همکاران al.,2003( )Maccaferri et در مطالعهای تنوع ژنتیکی 36 رقم گندم دوروم را با استفاده از 01 نشانگر مورد بررسی قرار دادند و میزان شباهت ژنتیکی ارقام مورد مطالعه بطور متوسط برابر با 1/44 بود که نتایج آنها از این جهت به نتایج پژوهش حاضر نزدیک میباشد. های و همکاران ( Hai et al., 2007( با استفاده از 32 آغازگر تنوع ژنتیکی 93 رقم گندم بهاره را مورد بررسی قرار دادند و مشخص کردند که درصد تشابه ژنتیکی بین این ارقام از 1/24 تا 1/63 درصد متغیر است و میانگین درصد تشابه برابر 1/96 بود. دریکوند و همکاران )Drikvand et al.,2013( در مطالعه خود که به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 32 ژنوتیپ گندم نان انجام شد باالترین میزان تشابه ژنتیکی را بین ارقام آزادی و مهدوی با درصد تشابه 1/66 و کمترین تشابه ژنتیکی را بین ارقام میهن و استار گزارش نمودند. در تحقیق حاضر با استفاده از تجزیه کالستر و دندروگرام به دست آمده ماتریس ضرایب کوفتینک برآورد شد. سپس همبستگی بین این ماتریس و ماتریس تشابه اولیه که بر اساس ضرایب تشابه جاکارد به دست آمده بود محاسبه گردید. همبستگی بین دو ماتریس 1/04=r بود که برازش مناسب ژنتیکی بین ژنوتیپها و صحت گروهبندی را نشان میدهد. اسماعیلی و همکاران ( Ismaili et al., 2010(. در بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپهای گندم دیم با استفاده از نشانگر نیمه تصادفی ISJ همبستگی بین ماتریس ضرایب کوفنتیک و ماتریس ضرایب تشابه جاکارد را 1/69 برآورد نمودند که بیانگر برازش مناسب ژنتیکی بین ارقام و صحت گروهبندی بود. پانوار و همکاران )2010 al., )Panwar et در بررسی روابط ژنتیکی ژنوتیپهای ارزن با استفاده از نشانگرهای RAPD و ژن نشانگر سیتوکروم P450 با انجام آزمون 41
پژوهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 شکل 2- دندروگرام ژنوتیپهای گندم دیم )بر اساس دادههای نشانگر ) با استفاده از روش UPGMA بر اساس ضریب تشابه جاکارد Figure 2. Dendrogram of rainfed wheat genotypes using UPGMA method based on Jaccard's coefficient for data مانتل ضریب همبستگی کوفنتیک باالیی )1/33( بین ماتریس تشابه نشانگرها بدست آوردند. با توجه به نتایج بدست آمده در تحقیق حاضر و مقایسه با نتایج دیگر محققین نتیجه گرفته میشود که همبستگی مناسبی بین ماتریس ضرایب تشابه جاکارد و کوفنتیک وجود دارد که این موضوع صحت گروهبندی انجام شده را تأیید میکند. نتایج بدست آمده با استفاده از نشانگرهای محاسبه میزان اطالعات چند شکلی که مقدار و آغازگرها نشان داده این آغازگرها در ژنوتیپهای مورد مطالعه باال بوده و بیانگر این است که نواحی مکمل آغازگرها برای تکثیر در ژنوتیپها را داشته و برای بررسی تنوع ژنتیکی گندم مناسب هستند. توزیع و فراوانی نشانگرها در طول ژنوم یکنواخت نبوده و دلیل توزیع غیریکنواخت این نشانگرها به مکانیسمهای ایجاد چندشکلی در این نشانگرها نسبت داده میشود. وقایعی مانند جهش حذف ایجاد چند شکلیها دخیل میباشند. نشانگر UPGMA Clustring Rainfed wheat 0.38 0.44 0.51 0.63 0.75 0.87 Coefficient Azar2 Sardari Shahivandi Seymare Tv2 Nestor Seri/rayon Chamran Pastor Zagros Gahar Maroon Koohdasht Berkut Florkwa2 Hamam4 Zemamra8 Irena Chen/aeglops Pigo Seri Croc Seri82 Baviacora Sita/chil و اضافه شدن قطعات در با توجه به اینکه توانسته ژنوتیپهای مورد بررسی را تفکیک نماید میتوان از تنوع بدست آمده در مطالعات اصالحی گندم استفاده نمود. گروهبندی صورت گرفته به خوبی توانست ارقام گندم بهاره و زمستانه را از هم تفکیک نماید بطوریکه ارقام بهاره در گروههای جداگانه نسبت به ارقام گندم با تیپ رشد زمستانه قرار گرفتند. همچنین این گروهبندی توانست فاصله ژنتیکی بین گندمهای دوروم و گندم نان را نشان دهد. تنوع ژنتیکی و فاصله ژنتیکی که بین ژنوتیپهای گندم مورد مطالعه مشاهده شده است میتواند برای کارهای اصالحی بعدی و انجام تالقی بین ژنوتیپها )با رعایت سطح پلوئیدی آنها( به منظور باال بردن کیفیت و کمیت عملکرد که هدف نهایی در اصالح گیاهان است بکار رود. References Ahmad, M. (2002). Assessment of genomic diversity among wheat genotypes as determined by simple sequence repeats. Genome, 45: 646-651. I II III 41
میردريکوند و همکاران بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان و Anderson, J.A., Churchill, G.A., Autrique, J.E., Tanksley, S.D. and Sorrells, M.E. (1993). Optimization parental selection for genetic linkage maps. Genome, 36: 181-186. Botstain, D., White, R., Skolnick, M. and Davis, R. (1980). Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. The American Journal of Human Genetics, 32: 314-331. Bryan, G.J., Collins, A.J.P., Stephenson, A., Orry, J., Smith, B. and Gale, M.D. (1997). Isolation and characterization of microsatellite from hexaploid bread wheat. Theoretical and Applied Genetics, 94: 557-563. Drikvand, R., Bihamt, M.R. Najafian, G. and Ebrahimi, A. (2013). Investigation of genetic diversity among bread wheat cultivars (Triticum aestivum L.) using markers. Journal of Agriculture Science, 1: 122-129. Fujita, Y., Fukuoka, H. and Yano, H. (2009). Identification of wheat cultivars using EST- markers. Breeding Science, 59: 159-167. Garner, A., Ludwing, W.F. and Melchinger, A.E. (1994). Relationship among European barley germplasm II: Comparison of RFLP and pedigree data. Crop science, 34: 1199-1205. Hai, L., Wangner, C. and Friedt, W. (2007). Quantitative structure analysis of genetic diversity among spring bread wheat (Triticum aestivum L.) From different geographical regions. Genetica, 130: 213-225. Ijaz, S. and Khan, I.A. (2009). Molecular characterization of wheat germplasm using microsatellite markers. Genetics and Molecular Biology, 8: 809-815. Ismaili, A., Nazarian, F., Samiei, K. and Drikvand, R. (2010). Evaluation of genetic diversity among rainfed wheat genotypes using semi-random ISJ molecular marker. Final Research Report Lorestan University (In Persian). Jamshidi, S. (2011). NTSYSpc 2.02, implementation in molecular biodata analysis (Clustering, screening, and individual selection). Proceedings of 4 th International Conference on Environmental and Computer Science. Singapore, 16-18 September, pp. 165-169. Kuleung, C., Baenziger, P.S. and Dweikat, I. (2004). Transferability of markers among wheat, rye and triticale. Theoretical and Applied Genetics, 108: 1147 1150. Landjeva, S., Korzon, V. and Ganeva, G. (2006). Evaluation of genetic diversity among Bulgarian winter wheat (Triticum aestivum L.) varieties during the period 1925-2003 using microsatellites. Genetic Resources and Crop Evolution, 53: 15-1614. Maccaferri, M., Sanguineti, M.C., Donini, P. and Tuberosa, R. (2003). Microsatellite analysis reveals a progressive widening of the genetic basis in the elite durum wheat germplasm. Theoretical and Applied Genetics, 107: 783-797. Panwar, P., Nath, M., Yadav, V.K. and Kumar, A. (2010). Comparative evaluation of genetic diversity using RAPD, and cytochrome p450 gene based markers with respect to calcium content in finger millet (Elleusine coracana L.). Journal of Genetics, 89: 121-133. Parker, G.D., Fox, P.N., Langridge. P., Chalmers, K., Whan, B. and Ganter, P.F. (2002). Genetic diversity within Australian Wheat breeding programs based on molecular and pedigree data. Euphytica, 124: 293-306. Prasad, M., Varshney, R.K., Roy, J.K., Balyan, H.S. and Gupta, P.K. (2000). The use of microsatellites for detecting DNA polymorphism, genotype identification and genetic diversity in wheat. Theoretical and Applied Genetics, 100: 584-592. Rahman, M.S., Molla, M.R., Alam, M.S. and Rahman, L. (2009). DNA fingerprinting of rice (Oryza sativa L.) cultivars using microsatellite markers. Australian Journal of Crop Science, 3:122-128. Roder, M.S., Plaschke, J., Konig, S.U., Borner, A. andsorrells, M.E. (1995). Abundance, variability and chromosomal location of microsatellites in wheat. Molecular Genetic, 246: 327-333. Roder, M.S., Korsun, V., Wendehake, K., Plaschke, J., Tixier, M.H., Leroy, P. and Ganal, M.W. (1998). A microsatellite map of wheat. Genetics, 149: 2007-2023. Roussel, V., Leisova, L., Exbrayat, F., Stehno, Z. and Balfourier, F. (2005). allelic diversity changes in 480 European bread wheat varieties released from 1840 to 2000. Theoretical and Applied Genetics, 111: 162-170. 42
پژوهشهای ژنتیک گیاهی / جلد / 2 شماره 1 Salem, K.F.M., El-zanaty, A.M. and Esmail, R.M. (2008). Assessing wheat (Triticum aestivum L.) genetic diversity using morphological characters and microsatellite markers. World Journal of Agricultural Sciences, 4: 538-544. Somers, D.J., Isaac, P. and Edwards, K. (2004). A high density microsatellite consensus map of bread wheat (Triticum aestivum L.) Theoretical and Applied Genetics, 109: 1105-1114. Tantasawat, P., Trongchuen, J., Prajongjai, T., Jenweerawat, S. and Chaowiset, W. (2011). analysis of soybean (Glycine max L. Merr.) genetic relationship and variety identification in Thailand. Australian Journal of Crop Science, 5: 283-290. 45
میردريکوند و همکاران بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپهای گندم نان و Study of Genetic Diversity Among Some Rainfed Bread and Durum Wheat Genotypes, Using Markers Reza Mir Drikvand 1,*, Asma Khyrolahi 2, Asa Ebrahimi 3 and Mohammad Rezvani 4 Abstract 1- Assistant Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Islamic Azad University Khoramabad Branch, Khoramabad, Iran 2- Former M.Sc. Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, Islamic Azad University, Khoramabad Branch, Khorramabad, Iran 3- Assistant Professor, Department of Plant Biotechnology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran 4- Assistant Professor, Department of Plant Biotechnology, Payame Noor University, Tehran, Iran (Received: October 02, 2014 Accepted: February 18, 2015) In this study, genetic diversity of 25 rainfed bread and durum wheat genotypes were assessed using 20 primers that all of them were generated scorable bands. Totally 69 alleles (ranged between 2 allele for Xcfd40 and Xgwm369, and 5 allele for Xbarc54 primers per each locus), were distinguished. Polymorphic information content () for all primers was calculated. The highest (0.98) and the lowest (0.64) amount of was pertained to Xcfd40 and Xgwm30 primers, respectively. Based on similarity matrix, the highest and lowest genetic similarity was belonged to Seri82 and Seri (0.86) and Sita/chil and Baviacora (0.14), respectively. Cluster analysis could distinct spring and winter wheat genotypes and as well as bread and durum wheat genotypes. It was concluded that marker was suitable for evaluation of genetic diversity in rainfed wheat genotypes. This genetic diversity can be used in wheat breeding programs. Keywords: Polymorphic information content, Genetic diversity, Rainfed wheat, marker * Corresponding Author, E-mail: mirderikvand@khoiau.ac.ir 44