Assessing genetic diversity in wild morphotypes of Iranian Triticum boeoticum according to the allelic variation of Glu-1A and Glu-3A gene loci

تعیین تنوع ژنتیکی مورفوتیپ­های گندم وحشی Triticum boeoticum ایران بر اساس تنوع آللی مکان­های ژنی Glu-1A و Glu-3A

مرتضی جعفرآقایی¹، جعفر ذوالعلی*²، محمد جعفرآقایی³

1- دانش‌آموخته کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

2- عضو هیات علمی بخش بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان.

3- عضو هیات علمی موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج.

تاریخ دریافت: 24/6/1390، تاریخ پذیرش: 7/4/1391

چکیده

تنوع ژنتیکی تعدادی از مورفوتیپ‌های گندم وحشی Triticum boeoticum کلکسیون بانک ژن ملی گیاهی ایران، بر اساس تنوع آللی مکان‌های ژنی Glu-1A و Glu-3A با استفاده از الکتروفورز SDS-PAGE پروتئین‌های گلوتنین بذر مورد بررسی قرار گرفت. تنوع آللی بسیار گسترده‌ای در بین مورفوتیپ‌های آزمایش شده مشاهده شد. در محدوده مکان ژنی Glu-1A در مجموع 8 الگوی باندی با 10 آلل و در محدوده مکان ژنی Glu-3A نیز 25 الگوی باندی با 13 آلل مشخص گردید. توزیع برخی آلل­ها در یک محدوده جغرافیایی مشخص مشاهده گردید و ژرم پلاسم جمع‌آوری شده از دو استان آذربایجان شرقی و غربی بیشترین تعداد آلل‌های مشاهده شده را به خود اختصاص داد. بر اساس تجزیه خوشه­ای، مورفوتیپ­های مورد آزمایش از جمعیت Triticum boeoticum ایران به تفکیک منطقه پراکنش، به سه گروه تقسیم گردیدند. نمونه­های جمع‌آوری شده از استان‌های آذربایجان غربی، لرستان، ایلام، کرمانشاه و کردستان در گروه اول، نمونه­های جمع­آوری شده از آذربایجان شرقی و فارس در گروه دوم و نمونه­های جمع‌آوری شده از استان زنجان در گروه سوم قرار گرفتند. با توجه به آن که تحقیقات بهنژادی گیاهی نیازمند وجود تنوع می­باشد، میزان بالای تنوع ژنتیکی مشاهده شده در مکان­های ژنی Glu-1A و Glu-3A در مورفوتیپ‌های وحشی Triticum boeoticum ایران، این ژرم‌پلاسم را بعنوان منبعی ارزشمند برای استفاده در برنامه‌های اصلاحی گندم جهت بهبود کیفیت نانوائی و سایر صفات ارزشمند زراعی مطرح می‌نماید.

واژه­های کلیدی: گندم، تنوع ژنتیکی، پروتئین ذخیره­ای، Triticum boeoticum، مکان ژنی Glu-1A.

مقدمه

گندم که از جایگاه بسیار مهمی در جیره غذایی انسان برخوردار است، به عنوان یک ابزار سیاسی و اقتصادی در جهان مطرح گردیده است. تغییرات ژنتیکی بوجود آمده طی اهلی شدن و در نهایت تولید گندم­های مدرن باعث گردید که ارقام تجاری از لحاظ سازگاری نسبت به گندم­های وحشی ضعیف تر باشند و در شرایط محیطی برابر از توان رقابتی کمتری نسبت به اجداد وحشی خود برخوردار باشند (Shewry, 2009). کاهش تنوع ژنتیکی، علاوه بر کاهش بازدهی برنامه­های اصلاحی باعث ایجاد یکنوا­ختی ژنتیکی در مزارع و آسیب پذیری شدید محصولات کشاورزی در برابر آفات، بیماری­ها و تنش­های محیطی می­گردد. منابع ژنتیکی گیاهی، علاوه بر زیربنایی برای توسعه کشاورزی، به عنوان منبعی از سازگاری ژنتیکی در برابر تغییرات محیطی عمل می­نمایند (Abdemishani & Shahnejat-Boshehry, 1998). هرچند از لحاظ گیاهشناسی، دانشمندان تقسیمات متفاوتی را برای گندم دیپلوئید حامل ژنوم A ارائه نموده­اند، ولی می­توان آن را شامل گونه‌ی T. urartu، زیرگونه‌ی T. boeoticum subsp. boeoticum و زیرگونه‌ی  T. boeoticum subsp. thaoudar  دانست (Feldman et al., 1995; Mac Key, 1988). ژنوم گونه T. boeoticum از بیشترین شباهت با ژنوم A گندم نان برخوردار می­باشد (Kimber & Sears, 1987). بر اساس تقسیم‌بندی واویلف، ایران یکی از مناطق اصلی منشاء گونه­های اجداد وحشی گندم بوده و مناطق غربی ایران از آذربایجان تا لرستان و فارس جزء محدوده پراکنش گونه­های T. boeoticum و T. urartu در جهان می­باشند (Zohary & Hopf, 2000.).

پروتئین­های گلوتنین به عنوان یکی از مهمترین پروتئین­های ذخیره آندوسپرم گندم نقش بسیار مهمی در خواص نانوائی آرد گندم دارند. همچنین با توجه به ویژگی­هایی نظیر کنترل ژنتیکی ساده، بروز همبارز، چندشکلی بالا و بی تاثیر بودن شرایط محیطی بر روی بیان این پروتئین­ها، بررسی تنوع آللی آنها با استفاده از الکتروفورز به عنوان یکی از روش­های مهم و موثر در مطالعه تنوع ژنتیکی گندم مطرح گردیده است (Abdemishani & Shahnejat-Boshehry, 1998). پروتئین‌های گلوتنین با وزن ملکولی بالا (HMWGs) بوسیله مکان ژنی Glu-1 و پروتئین­های گلوتنین با وزن ملکولی پایین (LMWGs) توسط مکان ژنی Glu-3 کد می‌شوند. در بررسی الگوی الکتروفورزی، گلوتنین­های گروه HMW به دو زیرواحد x با وزن ملکولی 88 - 83 کیلو دالتون و زیرواحد y با وزن ملکولی 74 – 67 کیلو دالتون تفکیک می­شوند (Devoka, 2005). در رابطه با گلوتنین­های گروه LMW، 13 تا 17 آلل در منابع مختلف گزارش شده است (Rodriguez et al., 1997).

این مطالعه با هدف بررسی تنوع ژنتیکی مورفوتیپ­های وحشی T. boeoticum ایران بر اساس تنوع آللی مکان‌های ژنی Glu-1A و Glu-3A با استفاده از الکتروفورز SDS-PAGE پروتئین­های ذخیره بذر دانه انجام گرفت. نمونه­های مورد مطالعه، نمونه­هایی از گندم­های دیپلوئید وحشی می­باشند که از مناطق مختلف غرب کشور جمع‌آوری شده­اند. نظر به اینکه غرب ایران به عنوان منطقه­ای شناخته می­شود که گونه­های مختلف T. boeoticum در آن یافت می­گردد، انتظار می­رود که نتایج حاصل از این تحقیق، حقایق جدیدی را در رابطه با تنوع آللی در مکان‌های ژنی مذکور آشکار نماید. بدیهی است درک تنوع موجود در منابع ژنتیکی گندم دیپلوئید کشور به پروژه­های اصلاحی گندم در این زمینه کمک شایانی خواهد کرد.

مواد و روش­ها

مواد گیاهی: نمونه­های بذری از 74 مورفوتیپ مختلف گندمT. boeoticum ، شامل 21 مورفوتیپ T. boeoticum subsp. boeoticum و 53 مورفوتیپ T. boeoticum subsp. thaoudar مورد آزمایش قرار گرفتند. این نمونه­ها بخشی از کلکسیون گندم T. monococcum بانک ژن ملی گیاهی ایران می­باشند. مجموع 71 نمونه، از نقاط مختلف کشور جمع­آوری گردیده بودند و تعداد 3 نمونه نیز شامل یک نمونه T. boeoticum subsp. boeoticum و دو نمونه   T. boeoticum subsp. thaoudar از کشورهای همسایه ایران مورد آزمایش قرار گرفتند. کلیه نمونه­های آزمایش شده، قبلا بر اساس خصوصیات فنوتیپی به مورفوتیپ‌های مختلف تقسیم‌بندی شده بودند. همچنین این گندم­ها قبلا مورد ارزیابی سیتوژنتیکی قرار گرفته و دیپلوئید بودن آنها ثابت گردیده بود (Jaffar Aghaei, 2010). چهار واریته زراعی گندم هگزا­پلوئید (الوند، نیک نژاد، شهریار و چاینیز اسپرینگ) و گندم تتراپلوئید دوروم یاوارس به عنوان شاهد جهت ارزیابی الگوهای باندی نمونه‌های مورد آزمایش، مورد استفاده قرار گرفتند.

استخراج و الکتروفورز پروتئین: استخراج پروتئین از دانه گندم و الکتروفورز SDS-PAGE بر اساس روش  Laemmli  (1970) انجام شد. بدین منظور، ابتدا تعداد سه بذر از هر نمونه برداشته شده و پس از حذف جنین، خرد و له گردیدند. مواد گیاهی خرد شده به تیوب­های اپندورف 5/1 میلی لیتری‌ منتقل گردیده و 200 میکرولیتر بافر استخراج (75/18 میلی‌لیتر بافر تریس 20 درصد با 8/6 PH=، 6 گرم SDS، 30 میلی‌لیترگلیسرول، 25 میلی‌گرم کوماسی بلو، 200 میکرولیتر بتامرکاپتواتانول و 15/36 آب مقطر) به آنها اضافه شد. تیوب­ها به مدت دو ساعت در دمای اتاق قرار داده شدند و محتویات آنها در فواصل 15 دقیقه‌ای با استفاده از ورتکس مخلوط گردید. سپس به مدت 8 تا 12 ساعت در دمای آزمایشگاه قرار داده شدند. به منظور غیر فعال نمودن آنزیم­های پروتئاز، تیوب­ها به مدت 10 دقیقه در حمام آب گرم با دمای 70 تا 80 درجه سانتیگراد قرار داده شده و سپس جهت حذف مواد زائد به مدت 10 دقیقه با دور rpm 6500 سانتریفوژ انجام شد. محلول شفاف روئی به تیوب اپندورف جدید منتقل گردید و تا زمان الکتروفورز در یخچال با دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری شد.

نمونه‌های پروتئین با استفاده از سیستم الکتروفورز ژل SDS-PAGE، الکتروفورز گردیدند. بدین منظور مقدار 10 میکرولیتر از هر نمونه پروتئین در چاهکهای ژل پلی‌آکریلامید دو قسمتی با غلظت 4 درصد در بخش فوقانی (ژل یکنواخت کننده) و 10 درصد در بخش تحتانی (ژل تفکیک کننده) تزریق گردید. الکتروفورز با جریان ثابت 30 میلی آمپر به ازای هر ژل صورت گرفت. رنگ‌آمیزی ژل پس از الکتروفورز با استفاده از محلول رنگ آمیزی (03/0 درصد کوماسی بلو، 25 درصد متانول، 6 درصد اسید تری­کلرو­استیک و 75/8 درصد اسید استیک گلاسیال) انجام شد.

شناسایی و رتبه بندی باندها: باند­های پروتئینی تفکیک شده در ژل پلی‌اکریلامید، پس از رنگ­آمیزی با استفاده از محلول رنگ‌بری آشکار گردیدند. پس از عکس­برداری از ژل­ها، محدوده زیرواحدهای HMW-Gs و زیرواحدهای LMW-Gs از یکدیگر مجزا گردید. الگوی‌های باندی حاصل از الکتروفورز نمونه‌های پروتئینی استخراج شده از دانه‌ی چهار واریته زراعی گندم هگزا­پلوئید شامل الوند با الگوی باندی "12+2، 8+7، 1"، نیک نژاد با الگوی باندی "10+5، 9+7، ^*2"، شهریار با الگوی باندی "12+2، 8+7، نول" و چاینیز اسپرینگ با الگوی باندی "12+2، 8+7، نول" و گندم تتراپلوئید دوروم یاوارس با الگوی باندی "8+7، نول"، به عنوان شاهد جهت شناسایی و رتبه‌بندی باندهای مشاهده شده در نمونه‌های مورد آزمایش، مورد استفاده قرار گرفتند. موقعیت هر باند در الگوی باندی یک نمونه با موقعیت مشابه در الگوی باندی سایر نمونه‌ها و نمونه‌های شاهد مقایسه گردید. بدین ترتیب در نرم‌افزار Excel بر اساس وجود یا عدم وجود یک باند در یک موقعیت  معین، در خانه‌ی جدول اختصاص داده شده به آن موقعیت (متناظر با مکان آن بر روی ژل الکتروفورز)، رتبه 1 یا صفر درج شد.

تعیین تنوع ژنتیکی: شاخص­های تنوع ژنتیکی جمعیت­های مختلف T. boeoticum ایران با استفاده از نرم افزار GDA محاسبه گردیدند. تجزیه خوشه­ای بر اساس ماتریس فاصله ژنتیکی به روش UPGMA انجام شد و مورفوتیپ­های آزمایش شده به تفکیک مناطق جمع‌آوری گروهبندی شدند. ترسیم دندوگرام، با استفاده از نرم افزار GDA بر اساس تنوع آللی هر دو مکان ژنی Glu-1A و Glu-3A انجام شد. سپس با استفاده از نرم افزار SPSS، برای استان­های محل جمع آوری، نمودار مقیاس بندی دوبعدی تهیه گردید.

نتایج و بحث

در جریان استخراج پروتئین، سدیم دو­دسیل سولفات موجود در بافر استخراج باعث حل شدن گلوتنین­ها شده و بتامرکاپتواتانول باعث شکستن پیوند­های دی سولفیدی بین زنجیره­های پروتئین گلوتنین می‌گردد و زیرواحدهای گلوتنین آزاد می­شوند. محدوده زیرواحد­های گلوتنینی HMW بطور کاملا مجزا از محدوده زیرواحد­های گلوتنینی LMW در ژل­های SDS-PAGE تفکیک گردید (شکل 1).

شکل 1- تفکیک الکتروفورزی گلوتنین­های ذخیره بذر در تعدادی از مورفوتیپ­های T. boeoticum ایران. Y: یاوارس؛ S: شهریار؛ Cs: چاینیزاسپرینگ؛ 52: نمونه­ای از گندم T. urartu؛ 1 و 16: نمونه­هایی از گندم T. boeoticum subsp. boeoticum؛ 11، 22، 41، 133، 152، 161، 187 و 248 نمونه­هایی از گندم T. boeoticum subsp. thaoudar. باندهایی نسبتا مشخص و متمایز با تحرک الکتروفورزی بیشتر نسبت به زیرواحد x در نمونه‌هایی از گندم‌های مورد مطالعه مشاهده گردید.

Figure 1- Electrophoretic separation of seed storage glutenins in some Iranian T. boeoticum morphotypes. Y: yavaros; S: shahriar; Cs: chineese spring; 52: a T. urartu morphotype; 1, 16: certain morphotypes of T. boeoticum subsp. boeoticum; 11, 41, 22, 133, 152, 161, 187, 248: certain morphotypes of T. boeoticum subsp. thaoudar. A number of separate bands with more electrophoretic mobilities than x subunits were detected in the majority of studied morphotypes.

بررسی الگوی تفکیک الکتروفورزی زیرواحد­های گلوتنین HMW، مبین چند شکلی قابل ملاحظه در بین مورفوتیپ­های مورد آزمایش بود. در محدوده مکان ژنی Glu-1A در مجموع 8 الگوی باندی با 10 آلل و در محدوده مکان ژنی Glu-3A نیز 25 الگوی باندی با 13 آلل مشخص گردید. در بررسی هر دو منطقه باندی (HMW و LMW)، 12 ترکیب آللی مختلف در 21 مورفوتیپ  T. boeoticum subsp. boeoticum  و 25 ترکیب آللی مختلف در 53 مورفوتیپ T. boeoticum subsp. thaoudar مشاهده گردید. فراوانی آلل­های مشاهده شده در هر دو محدوده HMW و LMW با استفاده از نرم افزار Power Marker محاسبه شد. در محدوده HMW، آلل­های 3، 4، 6 و 9 در مورفوتیپ­های T. boeoticum subsp. boeoticum و آلل 7 در مورفوتیپ­های T. boeoticum subsp. thaoudar بیشترین فراوانی را به خود اختصاص دادند. در محدوده LMW، آلل 41 در مورفوتیپ­های هر دو زیرگونه مورد آزمایش، بیشترین فراوانی را به خود اختصاص داد.

بر اساس شاخص "محتوای اطلاعات چندشکلی" (PIC)، در محدوده HMW، آلل 2 و در محدوده LMW، آلل 29 و 32 در هر دو زیرگونه T. boeoticum subsp. boeoticum و T. boeoticum subsp. thaoudar به عنوان چند شکل­ترین آلل­ها معین گردیدند (جدول 1 و 2).

جدول 1- محتوای اطلاعات چندشکلی برای آلل­های موجود در مکان ژنی Glu-1A.

Table 1- Polymorphic information contents (PIC value) of alleles detected in Glu-1A Locus.

جدول 2: محتوای اطلاعات چند شکلی برای آلل­های موجود در مکان ژنی Glu-3A.

Table 2: Polymorphic information contents (PIC value) of alleles detected in Glu-3A Locus.

شاخص PIC معمولا برای نشانگرهای مولکولی DNA محاسبه می‌شود و نسبتی از میزان چند شکلی یک آلل در جمعیت مورد بررسی می­باشد. شاخص PIC در مورد نشانگر­های DNA بدلیل تنوع بسیار گسترده­تر آلل­ها در جمعیت­های مورد بررسی، مقادیر بسیار بیشتری را نسبت به نشانگرهای پروتئین به خود اختصاص می‌دهد. مقادیر PIC کمتر از 5/0 برای نشانگر‌های DNA به عنوان شاخص تنوع آللی در نظر گرفته نمی‌شود، اما با توجه به اینکه آلل‌های مشاهده شده در این مطالعه باند‌های پروتئینی بوده‌اند و اینکه از لحاظ بیوشیمیایی تفاوت در جایگاه باندی این آلل‌ها به تعداد دومن‌های تکراری موجود در این پروتئین‌ها بر می‌گردد، همین مقادیر PIC بدست آمده اشاره به تفاوت عمده ژنتیکی در جمعیت مورد بررسی دارد.

ترکیب آللی گلوتنین­های HMW و LMW در موروفوتیپ­­های گندم مورد آزمایش، به تفکیک منطقه محل جمع­آوری مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین تعداد آلل در مکان ژنی Glu-1A در استان آذربایجان شرقی و در مکان ژنی Glu-3A در استان­های آذربایجان غربی، کرمانشاه و کردستان مشاهده شد (جدول 3).

جدول 3- تعداد و نوع آلل­های مشاهده شده در هر دو مکان ژنی Glu-1A و Glu-3A در مورفوتیپ­های مورد آزمایش از گندم T. boeoticum ایران.

Table 3- Total numbers of alleles detected in both Glu-1A & Glu-3A loci in the studied samples of Iranian T. boeoticum morphotypes.

تعیین تنوع ژنتیکی مبتنی بر مکان­های ژنی Glu-1A و Glu-3A و رابطه آن با پراکنش جغرافیایی در گونه‌های گندم دیپلوئید وحشی T. monococcum توسط پژوهشگران مختلف انجام شده است. در برخی از این مطالعات همبستگی بین توزیع آلل‌های پروتئین‌های ذخیره‌ای و ارتفاع محل‌های جمع آوری و فاکتور­های محیطی در گندم‌های وحشی دیپلوئید و تتراپلوئید ثابت شده است (Lafiandra et al., 1993; Ciaffi et al., 1993; Caballero et al., 2008). با این حال، Bahraei (1996) پس از مطالعه تنوع ژنتیکی دو گونه دیپلوئید T. boeoticum و T. urartu بر اساس تنوع گلوتنین­های HMW وLMW ابراز داشت که پراکنش آلل­های این پروتئین­ها رابطه­ای با موقعیت جغرافیایی نمونه­های جمع آوری شده نداشته است. این در حالی است که در این مطالعه در رابطه با برخی آلل­ها می­توان توزیع مشخص آنها را در منطقه غرب کشور احساس نمود. بررسی پراکنش جغرافیایی آلل­های گلوتنین در محدوده­ HMW در مورفوتیپ­های گندم­ وحشی T. boeoticum ایران، توزیع متمرکز برخی آلل­ها را در مناطق جغرافیایی خاص نشان می­دهد. آلل‌های 2، 5، 7 و 8  به صورت تقریبا یکنواخت در مناطق شمال غرب، غرب و جنوب غرب توزیع شده­اند. آلل­های 3، 4 و 6 تنها در منطقه شمال غرب و غرب و همچنین نمونه­های خارجی مشاهده می­شوند. آلل 9 نیز در منطقه شمال غرب مشاهده می­شود. با توجه به فراوانی پائین سه آلل 3، 4 و 6، پراکنش محدود آنها، و اینکه این آلل­ها در نمونه­های خارجی نیز مشاهده گردیده­اند، احتمال جدیدتر بودن آلل‌های مذکور در ژرم پلاسم گندم وحشی ایران مطرح می­شود. تجزیه زیرواحدهای گلوتنین LMW به دلیل تعداد زیاد آلل­های کنترل کننده و همچنین نبود طبقه‌بندی و نام­گذاری مورد توافق، بسیار مشکل تر از زیرواحدهای HMW می­باشد. به همین علت مطالعات بسیار کمتری در رابطه با موقعیت زیرواحد‌های LMW و تعیین میزان اثر هر کدام در خاصیت نانوائی آرد گندم گزارش شده است (Bekes et al., 2009). در محدوده گلوتنین­های LMW آلل­های 13، 21، 29، 32 و 41 تقریبا بصورت یکنواخت در مناطق شمال غرب، غرب و جنوب غرب توزیع شده­اند. آلل شماره 18 تنها در نمونه­های خارجی مشاهده گردید و آلل‌های 15، 23، 30، 32 و 33 اصلا در نمونه‌های خارجی دیده نشدند.

از لحاظ میزان هتروزیگوسیتی و نسبت مکان‌های ژنی متنوع (P) استان آذربایجان شرقی بالاترین میزان تنوع را به خود اختصاص داد. پس از بررسی جمعیت­هایی از گونه‌های T. boeoticum و T. urartu از ایران و چند کشور خارجی (Bahraei, 1996)، چندشکلی بالایی در مکان ژنی Glu-1A مشاهده گردید که بالاترین میزان هتروزیگوسیتی مربوط به یک جمعیت T. urartu موجود در ایران به میزان 47/0 بود. در این مطالعه جمعیت T. boeoticum جمع­آوری شده از آذربایجان شرقی از بالاترین هتروزیگوسیتی در هر دو مکان ژنی Glu-1A و Glu-3A به میزان 3/0 برخوردار گردید (جدول 4).

در نقشه پراکنش جغرافیاییT. monococcum جهان، سه استان ایلام، لرستان و کرمانشاه با بیشترین تنوع گونه T. boeoticum به همراه گونه‌های تتراپلوئید T. araraticum و T. dicoccoides معرفی گردیده‌اند (Lenart Johnson & Wains, 1977). این در حالی است که استان آذربایجان شرقی، محتوای آللی بیشتری را در محدوده HMW نسبت به سه استان مذکور نشان می­دهد. در محدوده LMW نیز نمونه­های جمع آوری شده از استان آذربایجان غربی بیشترین تعداد و نوع آلل را به خود اختصاص دادند. بدین ترتیب دو استان آذربایجان شرقی و غربی از لحاظ تنوع ژنتیکی در مکان­های ژنی Glu-1A و Glu-3A بیشترین تعداد آلل‌های مشاهده شده را به خود اختصاص داده‌اند. از اینرو، به نظر می‌رسد که ژرم پلاسم موجود در منطقه آذربایجان از بیشترین تنوع ژنتیکی در بین مناطق جغرافیایی کشور برخوردار باشد.  

جدول 4- شاخص­های تنوع ژنتیکی در جمعیت­های مختلف T. boeoticum ایران.

Table 4- Genetic diversity indices in different Iranian T. boeoticum populations.

n: number of population, P: proportion of polymorphic loci, A: mean number of alleles per locus, Ap: mean number of alleles per polymorphic locus, He: expected heterozygosity.

پروتئین‌های ذخیره­ای فرآورده مستقیم و بی­واسطه ژن­ها می­باشند، از چندشکلی بالایی برخورداند، کنترل ژنتیکی ساده‌ای دارند، تظاهر آنها به صورت همبارز است و شرایط محیطی در بروز آنها بی‌تاثیر می‌باشد. از اینرو، تنوع موجود در نمایه این پروتئین‌ها می‌تواند شاخصی از تنوع ژنتیکی موجود در بین نمونه‌های مورد بررسی باشد (Abdemishani & Shahnejat-Boshehry, 1998). بر اساس تجزیه خوشه‌ای مبتنی بر تنوع آللی دو مکان ژنی Glu-1A و Glu-3A، مورفوتیپ­های مورد آزمایش از جمعیت T. boeoticum ایران به تفکیک منطقه پراکنش، به سه گروه تقسیم شدند (شکل 2 و جدول 5). گروه اول شامل نمونه­های جمع­آوری شده از استان‌های غربی شامل آذربایجان غربی، لرستان، ایلام، کرمانشاه و کردستان بود. نمونه­های جمع­آوری شده از آذربایجان شرقی و فارس به همراه نمونه­های خارجی در گروه دوم قرار گرفتند. نمونه­های جمع­آوری شده از استان زنجان به همراه نمونه­های با منشاء نامشخص در گروه سوم قرار گرفتند که احتمال این که نمونه‌های با منشا نامشخص، از استان زنجان و یا استان‌های مجاور آن جمع آوری شده باشند را تقویت می‌کند. پس از ترسیم نقشه دو بعدی، جمعیت­های جمع­آوری شده از استان­های آذربایجان غربی، کردستان، ایلام، کرمانشاه و لرستان از نمونه­های مربوط به سایر مناطق تفکیک شدند. بنابراین، مقیاس‌بندی دو بعدی نیز نتایج تجزیه خوشه‌ای را تا حدود زیادی تائید نمود (شکل 3).

شکل 2- دندروگرام تنوع ژنتیکی مورفوتیپ­های T. boeoticum وحشی ایران به تفکیک منطقه جمع‌آوری بر اساس تنوع آللی در مکان­های Glu-1A و Glu-3A.

Figure 2- Genetic diversity of Iranian wild T. boeoticum morphotypes collected from distinct areas according to the allelic variation in Glu-1A & Glu-3A loci.

قبلا نمونه­های مورد آزمایش در این تحقیق به همراه نمونه­هایی از گندم وحشی T. urartu مورد ارزیابی قرار گرفته بودند که علیرغم پراکنش وسیع جغرافیایی این گونه‌ها، از لحاظ صفات مورفولوژیکی تنوع بالایی مشاهده نشد که این مطلب در تقابل با وضعیت پراکنش وسیع این نمونه­ها بود (Jaffar Aghaei, 2010). اما، در مطالعه حاضر، فاصله ژنتیکی قابل توجهی بین نمونه­های دارای منشاء جغرافیایی متفاوت مشاهده گردید. از آنجا که اصلاح نباتات و بخصوص فرایند انتخاب همواره در جهت باریکتر کردن پایه ژنتیکی گونه­ها حرکت می­کند، محققان به دنبال یافتن منابع ژنتیکی جدید برای استفاده در برنامه­های به­نژادی هستند. با توجه به میزان بالای تنوع مشاهده شده برای گونه T. boeoticum در ایران، کشورمان بطور بالقوه از گنجینه گران­بهای ذخایر ژنتیکی برای این گونه برخوردار است و می‌تواند در برنامه­های تحقیقات ملی و مبادلات جهانی سهمی مهم را داشته باشد. همچنین، هتروزیگوسیتی بالا، نسبت بالای مکان‌های ژنی متنوع و فاصله ژنتیکی قابل ملاحظه‌ای که در دو استان آذربایجان غربی و شرقی وجود دارد بیانگر وجود پتانسیل زیاد برای مطالعه و جمع‌آوری نمونه‌های جدید وحشی و متنوع دیگر از این گونه در منطقه آذربایجان می‌باشد و همچنین می‌تواند به استراتژی مطالعات جمع آوری این گونه‌ها در بانک ژن کمک نماید.

سپاسگزاری

از پرسنل محترم بانک ژن ملی گیاهی ایران به خاطر همکاری در انجام آزمایشات قدردانی می‌گردد. بخشی از این تحقیق با حمایت مالی معاونت پژوهشی دانشگاه شهید باهنر کرمان به انجام رسید.