ارزیابی روابط ژنتیکی گونه‌های آژیلوپس با استفاده نشانگرهای چندشکلی نواحی هدفمند (TRAP)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ژنتیک و به‌نژادی گیاهی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

2 قزوین دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

3 گروه اصلاح و بیوتکنولوژی دانشگاه ایلام

چکیده

هدف: هدف این تحقیق تعیین روابط و سطح تنوع ژنتیکی بین و درون گونه­های وحشی آژیلوپس با استفاده از نشانگرهای ملکولی TRAP که مبتنی بر نواحی EST هستند،  می­باشد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تنوع ژنتیکی و روابط بین گونه­های وحشی آژیلوپس جمع­آوری شده از 14 استان­ ایران متشکل از هشت گونه Aegilops   با استفاده از 24 ترکیب آغازگرهای TRAP مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایج: میانگین PIC  آغازگرهای مورد مطالعه برابر 95/0 و کمترین و بیشرین میزان این شاخص به­ترتیب مربوط به آغازگرهای (92/0) TRAP20 و (97/0) TRAP10  بود. همچنین میانگین شاخص نشانگری (MI) برابر 77/10 و کمترین و بیشرین میزان این شاخص به­ترتیب مربوط به آغازگرهای (95/6) TRAP3 و (34/17) TRAP17  بود. نتایج تجزیه واریانس ملکولی، واریانس بین گونه­ها را 60 و واریانس درون گونه­ها را 40 درصد نشان داد. پارامترهای ژنتیکی برآورد شده نشان داد که بیشترین میزان Na (07/1)، Ne (26/1)، I (23/0) و uHe (16/0) مربوط به گونه Ae. truncialis  و حداکثر شاخص تنوع ژنی نی (14/0) مربوط به گونه­های Ae. truncialis، Ae. umbelulata و Ae. neglecta  بود. حداقل مقدار شاخص­های تنوع ژنی نی (09/0)، شاخص شانون (14/0)، تعداد آلل موثر (16/1) و تعداد آلل مشاهده شده (79/0) برای گونه Ae. crassa مشاهده شد. کمترین تشابه ژنتیکی  بین Ae. crassa با گونه­های Ae. cylandrica  و Ae. umbelulata و بیشترین تشابه بین Ae. triuncialis و Ae. umbelulata مشاهده شد.  قرار گرفتن Ae. umbelulata و Ae. truncialis در یک گروه در تجزیه خوشه­ای و تجزیه به مختصات اصلی و با فاصله زیاد از سایر گونه­ها شباهت ژنتیکی بالای این دو گونه را تائید کرد.
نتیجه‌گیری: نتایج تحقیق تنوع ژنتیکی بالایی را در بین و درون گونه­ها نشان داد. تجزیه واریانس ملکولی تنوع ژنتیکی بالاتر در بین گونه­ها را مشخص کرد که این نتیجه نمایانگر جریان ژنی و شاخص تثبیت (Fst) پایین در بین گونه­ها و نیز تایید کننده تمایز ژنتیکی بالا در بین گونه­ها بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of genetic relationships of Aegilops species with targeted region amplified polymorphism (TRAP) markers

نویسندگان [English]

  • Hamid Karimi 1
  • Sedigheh Fabriki Ourang 2
  • Ali Ashraf Mehrabi 3
1 M.Sc. Student of Genetics & Plant Breeding, Imam Khomeini International University, Iran.
2 Corresponding author. Associate Professor, Department of Genetics & Plant Breeding, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
3 Research associate, Department of Biotechnology, Research Institute of Forest and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Objective
The aim of this study was to determine the relationships and genetic diversity between and within wild species of Aegilops using EST-derived TRAP molecular markers.
 
Materials and Methods
In this study, genetic diversity and relationships among eight wild species of Aegilops collected from 14 provinces of Iran were evaluated using 24 TRAP primer combinations.
 
Results
The mean of PIC for studied primers was 0.95 and the lowest and highest values ​​of this index were related to TRAP20 (0.92) and TRAP10 (0.97), respectively. Also, the mean of MI was 10.77 and the lowest and highest values ​​were related to TRAP3 (6.95) and TRAP17 (17.34), respectively. The molecular analysis of variance showed 60% variance between species and 40% variance within species. Estimated genetic parameters showed that the highest levels of Na (1.07), Ne (1.26), I (0.23) and uHe (0.16) belonged to Ae. truncialis and the maximum Nei gene diversity (0.14) was related to Ae truncialis, Ae. umbelulata and Ae. neglecta. Minimum values ​​of Nei gene diversity (0.09), Shannon index (0.14), No. of effective alleles (1.16) and No. of observed alleles (0.79) was observed for Ae. crassa. The least genetic similarity was observed between Ae. crassa with Ae. cylandrica and Ae. umbelulata and the most similarity between Ae. triuncialis and Ae. umbelulata. Being in the same group of Ae. umbelulata and Ae. truncialis with cluster analysis and PCOA confirmed the high genetic similarity of these species.
 
Conclusions
The results showed high genetic diversity among and within species. Molecular analysis of variance revealed higher genetic diversity between species, indicating low gene flow and Fst, as well as a high genetic differentiation between species.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aegilops
  • genetic diversity
  • TRAP
  • Wild species
  • Wheat
محمدآبادی محمدرضا، کرد محبوبه، نظری محمود (1397) مطالعه بیان ژن لپتین در بافت‌های مختلف گوسفند کرمانی با استفاده از real time PCR. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی 10(3)، 122-111.
محمدی فر آمنه، محمدآبادی محمدرضا (1390) کاربرد نشانگرهای ریزماهواره برای مطالعه ژنوم گوسفند کرمانی. مجله علوم دامی ایران 42(4)، 344-337.
References
Alwala S, Andru S, Jie AA, et al. (2006) Target region amplification polymorphism (TRAP) for assessing genetic diversity in sugarcane germplasm collections. Crop Sci 46, 448-455.
Askari N, Baghizadeh A, Mohammadabadi MR (2010) Study of genetic diversity in four populations of Raeini cashmere goat using ISSR markers. Modern Genet J 5 (2), 49-56.
Basirnia A, Darvishzadeh R, Abdollahi Mandoulakani B (2016) Retrotransposon insertional polymorphism in sunflower (Helianthus annuus L.) lines revealed by IRAP and REMAP markers. Plant Biosyst- Int J Deal Aspect Plant Biol 150(4), 641-652.
Blum H, Beier H, Gross HJ (1987) Improved silver staining of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels. Electrophoresis 8, 93-99.
Doyle JJ, Doyle JK (1987) A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem Bulletin 19, 11-15.
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.
Kashkush K, Feldman M, Levy AA (2002) Gene loss, silencing and activation in a newly synthesized wheat allotetraploid. Genetics 160(4), 1651-1659.
Kilian B, Mammen K, Millet E, et al. (2011) Wild Crop Relatives: Genomic and Beerding Resources: Cereals, Springer, Chapter 1.
Kimber G, Feldman M (1987) Wild wheat, an introduction. College of Agriculture University of Missouri, Columbia. 142 pp.
Kwon SJ, Hu J, Coyne CJ (2010) Genetic diversity and relationship among faba bean (Vicia faba L.) germplasm entries as revealed by TRAP markers. Plant Genet Res 8(3), 204-213.
Mohammadabadi MR, Esfandyarpoor E, Mousapour A (2017) Using inter simple sequence repeat multi-loci markers for studying genetic diversity in Kermani sheep. J Res Dev 5 (2), e154.
Mohammadabadi MR, Kord M, Nazari M (2018) Studying expression of leptin gene in different tissues of Kermani sheep using real time PCR. Agric Biotechnol J 10, 111-122 (In Persian).
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).
Moustafa KA, Saleh M, Al-Doss AA, et al. (2014) Identification of TRAP and SRAP markers linked with yield components under drought stress in wheat (Triticum aestivum L.). Plant Omics 7(4), 253.
Poczai P, Hyvonen J, Taller J, et al. (2013) Phylogenetic analyses of Teleki grapevine rootstocks using three chloroplast DNA markers. Plant Mol Biol Rep 31(2), 371-386.
Poczai P, Varga I, Laos M, et al. (2013) Advances in plant gene-targeted and functional markers: a review. Plant Methods 9(1), 6.
Pour-Aboughadareh A, Ahmadi J, Mehrabi AA, et al. (2018) Insight into the genetic variability analysis and relationships among some Aegilops and Triticum species, as genome progenitors of bread wheat, using SCoT markers. Plant Biosyst-International J Deal Aspect Plant Biol 152(4), 694-703.
Powell W, Morgante M, Andre C, et al. (1996) The comparison of RFLP, RAPD, AFLP and SSR (microsatellite) markers for germplasm analysis. Mol Breed 2, 225-238.
Prevost A, Wilkinson MJ (1999) A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theor Appl Genet 98, 107-112.
Salem KFM, El-zanaty AM, Esmail RM (2008) Assessing wheat (Triticum aestivum L.)          genetic diversity using morphological characters and microsatellite markers. World J Agric Sci 4, 538-544.
Schneider A, Molnar I (2008) Utililisation of Aegilops (goatgrass) species to widen the genetic diversity of cultivated wheat. Euphytica 163, 1-19.
Shahdadnejad N, Mohammadabadi MR, Shamsadini M (2016) Typing of clostridium perfringens isolated from broiler chickens using multiplex PCR. Genet 3rd Millennium 14 (4), 4368-4374.
Singh RB, Singh B, Singh RK (2017) Study of genetic diversity of sugarcane (Saccharum) species and commercial varieties through TRAP molecular markers. Indian J Plant Physiol 22(3), 332-338.
Suman A, Ali K, Arro J, et al. (2012) Molecular diversity among members of the Saccharum complex assessed using TRAP markers based on lignin-related genes. BioEnergy Res 5(1), 197-205.
Tanksley SD, McCouch SR (1997) Seed banks and molecular maps: unlocking genetic potential from the wild. Science 277, 1063-1066.
Thomas KG, Bebeli PJ (2010) Genetic diversity of Greece Aegilops species using different types of nuclear genome markers. Mol Phylogent Evol 56, 951-961
Van Slageren MW (1994) Wild wheats: a monograph of Aegilops L. and Amblyopyrum (jaub. And Spach) Eig (poaceae). Wageningen Agricultural University. Wageningen, the Netherland, pp: 94-107.
Wang G, Miyashita NT, Tsunewaki K (1997) Plasmon analyses of Triticum (wheat) and Aegilops: PCR-single-strand conformational polymorphism (PCR-SSCR) analyses of organellar DNAs. Proc Natl Acad Sci USA 94 (14), 570-577.
Wright S (1951) The genetical structure of populations. Ann Eugen 15, 323-354.
Yue B, Cai X, Vick BA, Hu J (2009) Genetic diversity and relationships among 177 public sunflower inbred lines assessed by TRAP markers. Crop Sci 49(4), 1242-1249.