تشخیص ارقام گندم نان براساس انگشت نگاری DNA با استفاده از نشانگر مولکولی RAPD

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 دانشیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 دانشجو دکتری اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان

چکیده

هدف: هدف از این پژوهش بررسی میزان تنوع ژنتیکی در ارقام گندم با استفاده از نشانگر RAPD و بررسی کارایی این نشانگر در تفکیک و گروه‌بندی ارقام و نیز تشخیص ارقام بر اساس انگشت نگاری  DNAمی‌باشد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش 42 رقم گندم نان بوسیله 20 آغازگر RAPD مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر اساس مشاهدات به صورت حضور نوار (1) و عدم حضور (0) اسکور بندی شده و ماتریس تشابه تشکیل شد.
نتایج: براساس نتایج حاصل از آزمایش از 132 نوار تولید شده 88 نوار (67/66) درصد چند شکلی نشان دادند. سایز قطعات DNA چند شکل بین کمتر از 100 جفت باز تا 3000 جفت باز می‌باشد و همچنین محدوده‌ی تولید نوارهای چند شکل 2-7 قطعه با متوسط 4/4 قطعه چند شکل، برای هر آغازگر است. RAPD58 و RAPD28 هر کدام با تولید هفت نوار چند شکل، بیشترین میزان چند شکلی را نشان دادند، RAPD68 توانست ارقام امید و آزادی،OPB08  ارقام چناب، سپاهان و سالیاسونز و TIBMBB09 و 17 TIBMBD رقم اترک را از سایر ارقام تشخیص دهد. نتایج حاصل از تجزیه کلاستر به روشUPGMA  میزان ضریب تشابه را بین 74/0 تا 94/0 محاسبه نمود و در خط برش 79/0درصد، ژنوتیپ‌های مورد مطالعه را در هفت گروه قرار داد. ارقام سیستان و گاسپارو دارای بیشترین شباهت بودند و ارقام اترک، ویریناک و آزادی در کلاسترهای مجزا جای گرفتند. همچنین تجزیه واریانس مولکولی AMOVA)) نشان داد که 1درصد از واریانس بین جمعیت و 99 درصد درون جمعیت می‌باشد.
نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که تنوع قابل توجهی در بین ارقام گندم نان مشاهده نشد، که می‌تواند به دلیل تعداد کم آغازگر و نیز ارقام مورد بررسی باشد. پیشنهاد می‌شود که از نشانگرهای دیگری همانند SSR که توان بیشتری در بروز تنوع ژنتیکی گندم را دارد استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Distinguishing of bread wheat cultivars using RAPD marker based on DNA fingerprinting

نویسندگان [English]

  • Behnoosh Bahrami 1
  • Bahram Maleki Zanjani 2
  • Roghaeh Azimkhani 3
1 MSc Student, Department of Genetics and Plant Breeding, Zanjan University, Zanjan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Genetics and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Zanjan University, Zanjan, Iran
3 PhD student plantbreeding zanjan university iran
چکیده [English]

Objective
Wheat is the most important cereal crops; it is a stable diet for more than one third of the world population. DNA markers play the most important role in diversity due to the relative ease in their generation and elimination of the influence of environment. The objective of this research were study of genetic diversity of bread wheat cultivars using RAPD markers and efficiency of these markers in grouping and distinguishing wheat cultivars based DNA fingerprint.
 
Materials and methods
In this study 42 wheat cultivar was evaluated with using 20 RAPD markers. The amplified fragment profiles were visually scored for presence (1) and absence (0) of bands and entered in a binary matrix.
 
Results
The results showed that, RAPD primers detected 132 fragments and 88 of them (66/67%) were polymorphic. The amplified DNA fragments varied in size from <100bp to 3000bp. The number of polymorphic fragments primer ranged from 2-7 with an average of 4/4. RAPD68 and RAPD28 each whit 7 polymorphic bands showed the highest amount of polymorphism. Primer RAPD68 were able to distinguish the cultivars omid and azadi, primer OPB08 cultivars Chenab. Sepahan, Salyasonez and primers TIBMBD17 and TIBMBB09 cultivar Atrac from other cultivars. Cluster analysis using Jaccard matrix and UPGMA method was performed, wheat genotype clustered in seven distinct groups, and the genetic similarity values ranged from 0.74 to 0.94. sistan and gasparo showed the most genetic similarity (94%). Atrac, Azadi and vrinac were clustered as outliers. Analysis of molecular variance (AMOVA) determined 1% inter group diversity and 99% intra group diversity for studied genotypes.
 
Conclusions
The results of this research showed that there was not genetic variation among bread wheat cultivars, that can be due to the low number of primers and cultivars under investigation. Suggested to use other primers such as SSR, which shows more diversity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DNA fingerprinting
  • Diversity
  • Wheat
  • Polymorphism
  • Molecular marker

مراجع

آقایی محمد جعفر، نقوی محمدرضا، امیدی منصور (1386) ارزیابی ژنوم D در توسعه سازگاری گندم نان. ژنتیک در هزاره سوم 5، 1142-1134.
تقی‌زاده رضا (1390) بررسی تنوع ژنتیکی در دو گونه Agropyron cristatum و desertorum Agropyron بر اساس نشانگرهای مورفولوژیک و مولکولی RAPD . نشریه تحقیقات و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران 19(1)،100-85.
دشتی حسین، نقوی محمدرضا، شاه نجات بوشهری علی اکبر، شیرانی حسین (1388) بررسی تنوع ژنتیکی ژرم پلاسم گندم با استفاده از نشانگرهای RAPD. مجله ژنتیک نوین 4(3)،  55-62.
سید طباطبایی بدرالدین ابراهیم، شاه نجات بوشهری علی اکبر (1380) ارزیابی تنوع ژنتیکی ارقام مختلف گندم با نشانگرهای AFLP . مجله علوم کشاورزی ایران 32(2)، 614-607.
شاه نجات بوشهری علی اکبر (1382) مطالعه تنوع ژنتیکی سویا از طریق تجزیه و تحلیل  RAPDوDAF. مجله علوم کشاورزی ایران 34(3)، 633-625.
عبداللهی مندولکانی بابک، سید طباطبایی بدرالدین ابراهیم، شاه نجات بوشهری علی اکبر و همکاران(1382) مطالعه روابط خویشاوندی و تنوع ژنتیکی ارقام و لاین‌های گندم (T.aestivum) با نشانگر RAPD . مجله علوم کشاورزی ایران 34(2)، 454-447.
عسکری ناهید، باقی زاده امین، محمدآبادی محمدرضا (1389). مطالعه تنوع ژنتیکی در چهار جمعیت بز کرکی راینی با استفاده از نشانگرهای ISSR. مجله ژنتیک نوین 5، 56-49.
عسکری ناهید، باقی زاده امین، محمدآبادی محمدرضا (1387). تجزیه ژنتیکی جمعیت بز کرکی راینی با استفاده از نشانگرهای ریز ماهواره . مجله بیو تکنولوژی کشاورزی 2 (3)، 4-1.
محمدی فر آمنه، فقیه ایمانی سید علی، محمدآبادی محمد رضا، سفلایی محمد (1392) تأثیر ژن TGFb3 بر ارزش های فنوتیپی و ارثی صفات وزن بدن در مرغ بومی استان فارس. مجله بیو تکنولوژی کشاورزی  5(4)، 136-125.
محمدی فر آمنه، محمدآبادی محمد رضا (1390). کاربرد نشانگرهای ریزماهواره برای مطالعه ژنوم گوسفند کرمانی.  مجله علوم دامی ایران 42(4)، 344-337.
مرتضویان سید محمد مهدی، رامشینی حسینعلی، نقوی محمدرضا (1384) گروه‌بندی ارقام گندم نان بر اساس داده‌های مورفولوژیکی و مولکولی نشانگر RAPD. چهارمین همایش ملی بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران، کرمان.  
نظری مریم، عبدالشاهی روح اله (1393). بررسی تنوع ژنتیکی ارقام گندم نان (Triticum aestivum) از طریق صفات مورفولوژیک و نشانگرهای مولکولیSSR. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 1(6)، 231-215.
References
Abdollahi Mandoulakani B, Sayed Tabatabaei BE, Shahnejat Bushehry AA et al (2003) study of relationships and genetic diversity of wheat) T.aestivum( cultivars and lines whit RAPD Markers. Iran J Agric 34 (2), 447-454 (In Persian). 
Aghaei MJ, Naghavi MR, Omidi M (2007) Evaluation of D genome bread wheat in adaptation development. Genet 3rd Millenn 5, 1134-1142 (In Persian). 
Alinaghizadeh R, Mohammad Abadi MR, Moradnasab Badrabadi S (2007) Kappa-casein gene study in Iranian Sistani cattle breed (Bos indicus) using PCR-RFLP. Pakistan J Biol Sci 10 (23), 4291-4294.
Aliyev R, Aliabbasov M, Mammadov A (2007) Genetic Identification of Diploid and tetraploid Wheat species with RAPD markers. Genetic Resources Institute, and Institute of Botany, Azerbaijan Natl Acad Sci 31, 173-180.
Asif M, Rahman M, Zafar Y (2005) DNA fingerprinting studies of some wheat (Triticum aestivum L) genotypes using random amplified polymorphic and RAPD analysis. Natl Inst Biotech Genet Eng (2)37, 271-27.
Askari N, Baghizadeh A, Mohammadabadi MR (2008) Analysis Of The Genetic Structure Of Iranian Indigenous Raeni Cashmere Goat Populations Using Microsatellite Markers. Biotech J 2 (3), 1-4. (In Persian).
Askari N, Baghizadeh A, MR Mohammadabadi (2010) Study of genetic diversity in four populations of Raeini cashmere goat using ISSR markers. Modern Genet J 5 (2), 49-56 (In Persian).
Benedetti D, Burchi G, Mercuri A et al. (2000)  Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis for the verification  of hybridity in inter specific crosses of Alstroemeria  Plant.Breed 119, 443-445.
Bousba R, Gueraiche S, Kanouni MR et al. (2020) Genotypic diversity assessment of some durum wheat (Triticum durum)  genotype using RAPD analysis.  Biodivers J Biol Divers (6), e21.
Dashti H, Naghavi MR, Shahnejat Bushehry AA, Shirani H (2009) Genetic diversity in a Germplasm of wheat using RAPD Marker. Modern Genet J 4 (3), 55-62 (In Persian).
Garcia MG, Ontivero M, Diaz Ricci JC, Castagnaro A (2002) Morphological Traits and highresolution RAPD markers for the identification of the main strawberry varieties Cultivated in Argentina. Plant Breed 121, 76-80.
Ghasemi M, Baghizadeh A, Abadi MRM (2010) Determination of genetic polymorphism in Kerman Holstein and Jersey cattle population using ISSR markers. Aust J Basic Appl Sci 4 (12), 5758-5760.
Gholamhoseini F, Mohammadabadi MR, Asadi Fozi M (2018) Polymorphism of the growth hormone gene and its effect on production and reproduction traits in goat. Iran J Appl Anim Sci 8 (4), 653-659.
Gooki FG, Mohammadabadi M, Fozi MA, Soflaei M (2019) Association of Biometric Traits with Growth Hormone Gene Diversity in Raini Cashmere Goats. Walailak J Sci Technol 16 (7), 499-508.
Gupta PK, Varshney RK (2000) The Development and use of microsatellite markers geneticanalysis and plant breeding with emphasis on bread wheat. Euphytica 113, 116-185.
Hallem SHM, Reham MA, Mohamed SMS (2009) Genetic analysis and RAPD polymorphism in some Durum wheat genotypes. Glob J Biotech and Biochem 4 (1), 1-9.
Kameswara Rao N (2004) Plant genetic resources advancing conservation and use through biotechnology. Afric J Biotech 3 (2), 136-145.
Mohammadabadi MR (2017) Inter-Simple Sequence Repeat loci Associations with Predicted Breeding Values of Body Weight in Kermani Sheep. Genet 3rd Millennium 14 (4), 4383-4390.
Mohammadabadi MR, Esfandyarpoor E, Mousapour A (2017) Using Inter Simple Sequence Repeat Multi-Loci Markers for Studying Genetic Diversity in Kermani Sheep. J Res Develop 5 (2), e154.
Mohammadifar A, Faghih Imani SA, Mohammadabadi MR, Soflaei M (2014) The effect of TGFb3 gene on phenotypic and breeding values of body weight traits in Fars native fowls. Agric Biotech J 5 (4), 125-136 (In Persian).
Mohammadifar A, Mohammadabadi M (2018) Melanocortin-3 receptor (MC3R) gene association with growth and egg production traits in fars indigenous chicken. Malays Appl Biol 47 (3), 85-90.
Mohammadifar A, Mohammadabadi MR (2011) Application of Microsatellite Markers for a Study of Kermani Sheep Genome. Iran J Anim Sci 42 (4), 337-344 (In Persian).
Mortazavian SMM, Ramshini HA, Naghavi MR (2005) Grouping bread cultivars based on Morphological and Molecular RAPD Markers. 4th interna Biotec congr of Islamic Republic of Iran kerman (In Persian).
Naghavi M, Mardi M, Ramshini H, Fazelinasab B (2004) Comparative analysis of the genetic diversity among bread wheat genotypes based on RAPD and SSR markers. Iran J Biotech 3 (2), 195-202.
Nazari M, Abdolshahi R (2013) Evaluation of genetic diversity in bread wheat cultivars (Triticum aestivum L.) using morpho-physiological traits and SSR markers. Agric Biotech J 1 (6), 215-231 (In Persian).
Ozkan H, Brandolini A, Pozzi C et al. (2005) A reconsideration of the domestication of tetraploid wheats. Theor Appl Genet 110, 1052-1060.
Prabhu KV, Somers DS, Rakow G, Gugel RK (1998) Molecular marker linked to wheat rust resistance in mustard. Theor Appl Genet 97, 865-870.
Rahmani M, Rahimi M, Abdolinasab M, Maleki M (2021) Evaluation of genetic diversity of different bread wheat (Triticum aestivum L)  varieties using molecular markers ISSR              and RAPD. Iran J Biotech 34 (2), 248-262.
Rajaram S (2000) Adaptive traits related to terminal drought tolerance in hexaploid wheat (tTriticum aestivum L.) genotypes under field conditions. Crop Breed J 1(1), 57-65.
Sayed Tabatabaei BE, Shahnejat Bushehry AA (2001) Evaluation of Genetic variation among wheat cultivars using AFLP Markers. Iran J Agric 32 (2), 607-614 (In Persian).
Shahnejat Bushehry AA (2003) genetic diversity in soybean as determined by RAPD and DAF markers. Iran J Agric 34 (3), 625-633 (In Persian).
Simmons MP, Zang LB, Webb CT, Muller K (2007) A penalty of using anonymous markers (AFLP, ISSRs, RAPD) for phylogenetic inference. Mol Phylogenet Evol 42 (2), 528-542.
Sofalian O, Chaparzadeh N, Dolati M (2009) Genetic diversity in spring wheat landraces from northwest of Iran assessed by ISSR markers. Notulae Botanicae Horti Agrobotan Cluj-Napaco 37(2), 252-256.
Tagheizadeh R (2011) genetic diversity in two species Agropyron cristatum and desertorum Agropyron based on morphological and molecular RAPD markers. Iran J Rangel For Plant Breed Genet Res 19(1), 85-100.
Thomas G, Mohapatra T, Rao AR, Sharma RP (2006) Distinguishing Indian commercial wheat varieties using RAPD based DNA fingerprinting. Indian J Biotech 5(2), 200-206.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 15، شماره 2
خرداد 1402
صفحه 181-198

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار