انگشت‌نگاری ‏DNA‏ در اکوتیپ‌های سه گونه گل‌ختمی با استفاده از نشانگر مولکولی ‏ISSR

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه زراعت و اصلاح‌نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه علوم زراعی و اصلاح‌نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

هدف: گل‌ختمی گیاهی دارویی از خانواده پنیرکMalvaceae ) ‎‏ ‏‎ (‎و متعلق به جنس‎ Althaea ‎می‌باشد. آگاهی از تنوع‌ژنتیکی اساس ‏به‌نژادی‌گیاهی است و از جنبه‌های مختلف مانند انتخاب والدین تلاقی، حفاظت از ژرم‌پلاسم و جلوگیری از فرسایش‌ژنتیکی دارای اهمیت ‏است. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی تنوع‌ژنتیکی و بررسی روابط‌ژنتیکی در اکوتیپ‌های بومی گل‌ختمی ایران به منظور استفاده در ‏پروژه‌های به‌نژادی و حفاظت از ذخایر‌ژنتیکی این گیاه بود.‏
مواد و روش‌ها: در این تحقیق پس از استخراج ‏DNA‏ از برگ‌های جوان به روش ‏CTAB، تنوع مولکولی 18 اکوتیپ از سه گونه ‏گل‌ختمی‎ (Althaea sp.)‎‏ با استفاده از 10 آغازگر‎ ISSR ‎مورد بررسی قرار گرفت.‏
نتایج: میزان تعداد کل نوارهای تشکیل شده توسط آغازگرهای مورد مطالعه بین 11 تا 23 برای هر آغازگر متغیر و میانگین آن نیز 10/17 ‏بود. تعداد نوارهای چندشکل در این تحقیق برای آغازگرها حداقل 7 و حداکثر 21 نوار به‌دست آمد.در این تحقیق میزان‎ PIC ‎بین 19/0 و ‏‏42/0 متغیر بود و میانگین آن نیز 29/0 به‌دست آمد. بیشترین‎ PIC ‎مربوط به آغازگرISSR2 ‎و کمترین‎ PIC ‎نیز مربوط به آغازگرISSR4 ‎بود. تجزیه‌خوشه‌ای نشان داد که در سطح تشابه 65 درصد اکوتیپ‌های مربوط به هر گونه در یک گروه و اکوتیپ‌های مربوط به گونه‌های ‏متفاوت در گروه‌های مجزا قرار گرفت، به طوریکه اکوتویپ‌های قزوین، تفت، یزد، ساری، کرمان و شیراز که همگی متعلق به گونه‎ ‎Althaea Rosea ‎بودند در یک گروه قرار گرفتند. در گروه دوم اکوتویپ‌های متعلق به گونه‎ Althaea Ficifolia ‎که شامل بهشهر، ‏گرگان، بم، رفسنجان، همدان و مشهد بودند قرار گرفت . در گروه سوم نیز اکوتیپ‌های گونه‎ Althaea Officinalis ‎که شامل اکوتیپ‌های ‏بشروئیه، کرمانشاه، اصفهان، جیرفت، فاریاب و بوشهر قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که 28 درصد از تنوع مربوط به ‏درون گونه‌ها و 72 درصد از تنوع مربوط به بین گونه‌های مورد مطالعه بود. نتایج تجزیه به مختصات‌اصلی نیز نتایج حاصل از تجزیه‌خوشه‌ای ‏را تایید کرد.‏
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به‌دست آمده نشانگر‎ ISSR ‎و آغازگرهای مورد بررسی در این آزمایش کارایی لازم را جهت تمایز اکوتیپ و ‏گونه‌های گل‌ختمی را دارا بودند و از طرفی با توجه به وجود تنوع‌ژنتیکی از اکوتیپ‌های مورد مطالعه در این آزمایش می‌توان به عنوان والدین ‏در پروژه‌های به‌نژادی این گیاه استفاده کرد و به منظور حفظ ژرم‌پلاسم و جلوگیری از فرسایش ژنتیکی، نگهداری اکوتویپ های مورد ‏مطالعه در این تحقیق در بانک های ژن گیاهی پیشنهاد می‌گردد‎.‎

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

DNA fingerprinting in ecotypes of three marshmallow species using ISSR molecular marker

نویسندگان [English]

  • Amin Arjmand 1
  • Mohsen Ebrahimi 2
1 PhD Student, Department of Agriculture and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Agricultural Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Knowledge of genetic diversity is the basis of plant breeding and various aspects such as ‎selection of cross parents, protection of germplasm and prevention of genetic erosion are important. The ‎purpose of this research is to evaluate the genetic diversity and investigate the genetic relationships in ‎the native ecotypes of marigold in Iran in order to be used in breeding projects and to protect the ‎genetic reserves of this plant. ‎‎ ‎
Materials and methods: In this research, after extracting DNA from young leaves by CTAB method, ‎the molecular diversity of 18 ecotypes of three species of marshmallow bud was investigated using 10 ‎ISSR primers. ‎‎ ‎
Results: The total number of bands formed by the primers studied in this research varied between 11 ‎and 23 for each primer. The number of polymorphic bands in this research for ‎the primers was at least 7 and at most 21 bands. In this research, the PIC ranged between 0.19 and 0.42 ‎and its average was 0.29. The highest PIC was related to the ISSR2 marker and the lowest PIC was ‎related to the ISSR4 marker. Cluster analysis showed that at the similarity level of 65%, the ecotypes ‎related to each species were in one group and the ecotypes related to different species were placed in ‎separate groups, so that the ecotypes of Qazvin, Taft, Yazd, Sari, Kerman and Shiraz which All of them ‎belonged to the Althaea Rosea species and were placed in one group. In the second group, the ecotypes ‎belonging to the Althaea Ficifolia species, which included Behshahr, Gorgan, Bam, Rafsanjan, ‎Hamadan and Mashhad, were placed.The results of molecular variance analysis showed that 28% of the variation is within the ‎species and 72% of the variation is Among the studied species. The results of analysis to main ‎coordinates also confirmed the results of cluster analysis. ‎‎ ‎
Conclusion; According to the obtained results, the ISSR marker and the primers investigated in this ‎experiment have the necessary efficiency to distinguish the ecotypes and the species of khatami ‎flowers, and on the other hand, due to the genetic diversity of the ecotypes studied in this experiment, ‎it can be The title of the parents was used in the breeding projects of this plant, and in order to preserve ‎the germplasm and prevent genetic erosion, it is suggested to keep the ecotypes studied in this research ‎in plant gene bank ‎.

کلیدواژه‌ها [English]

  • cluster analysis
  • Genetic similarity
  • PIC‎

مراجع

ارجمند امین، ابراهیمی محسن، بی همتا محمدرضا، مرادی نرگس (1402) ارزیابی صفات فیتوشیمیایی در اکوتیپ‌های مختلف      گل‌ختمی (Althaea sp.)‎‏. به‌زراعی‌کشاورزی 25 ،767-755.
بهادر یاسر، محمدآبادی محمدرضا، خضری امین، و همکاران (1395)  مطالعه تنوع ژنتیکی جمعیتهای زنبور عسل استان کرمان با ‏استفاده از نشانگرهای ‏ISSR‏. پژوهش‌های تولیدات دامی 13، 192-186‏‎.‎‏
‏‎ دستمالچی ترانه، امیدی منصور، ترابی سپیده، مداح‌عارفی حسن، اطمینان علیرضا، حسنی محمدحسین، بهزادی‌راد مرجان (1390) ارزیابی تنوع ژنتیکی گیاه دارویی ختمی (Althaea & Alcea spp L) با استفاده از نشانگرهای AFLP. فصلنامه ژنتیک نوین 6، 91-79.
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
References
Arjamand A, Ebrahimi M, Bihamta MR, Moradi N (2023) Evaluation of phytochemical traits in different ecotypes of Althaea sp. J Crop Imp 3 (25), 767-755 (In Persian).
Bibalani GH (2011) Average stem biomass of Althaea ficifolia in Shanjan Rangelands, East Azerbaijan, Iran. J Med Plant Res 5(19), 4822-4825.
Ali Shah SM, Akhtar N, Akram M, et al. (2011) Pharmacological activity of althaea officinalis L. J Med Plant Res 5(24), 5662–5666.
Askari N, A Baghizadeh, 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).
Askari N, Mohammad Abadi MR, Baghizadeh A (2011) ISSR markers for assessing DNA polymorphism and genetic characterization of cattle, goat and sheep populations. Iran J Biotechnol 9, 222–229.
Bahador Y, MR Mohammadabadi, A Khezri, et al. (2016) Study of Genetic Diversity in Honey Bee Populations in Kerman Province using ISSR Markers. Res Anim Prod 7 (13), 186-192 (In Persian).
Dastmalchi T, Omidy M, Torabi S, et al.  (2013) Evaluation of the genetic diversity of the medicinal plant Althaea & Alcea spp L using AFLP markers. Mod Gene Qua 6(3), 79-87 (In Persian).
Farahani E , Arzani A (2008) Evaluation of genetic variation of durum wheat genotypes using multivariate analysis. Elec Jour  Cr Prod 4(7), 51-64.
Faehnrich B, Franz C, Nemaz P,  Kaul H (2021) Medicinal plants and their secondary metabolites − State of the art and trends in breeding , analytics and use in feed supplementation − with special focus on German chamomile. J Appl Bot Food Qual 7(4), 61–74.
 Fahamiya N, Shiffa M, Aslam M, Muzn F (2016) Unani perspective of Khatmi (Althaea officinalis). J Pharmacogn Phytochem 5(6), 357–360.
Germplasm T L, In L, Valley K (2015) Multivariate analysis for morphological diversity of bread wheat (triticumaestivum l.) germplasm lines in kashmir valley. Statistical Stat Genet 8(9), 372–376.
Ghasemi M, Baghizadeh A, Mohammadabadi MR (2010) Determination ofgenetic polymorphism in Kerman Holstein and Jersey cattle population using ISSR markers. Aust J Basic Appl Sci 4, 5758–5760.
Khodadadi M, Fotokian M H, Miransari M (2011) Genetic diversity of wheat (Triticum aestivum L.) genotypes based on cluster and principal component analyses for breeding strategies Aust J Crop Sci 5(1), 17–24.
Kianitalaei A, Feyzabadi Z, Hamedi S, Qaraaty M (2019) Althaea Officinalis in Traditional Medicine and modern phytotherapy. J Adv Pharm Educ Res 9(12), 154-161.
Meimberg H, Abele T, Bräuchler C, et al. (2006) Molecular evidence for adaptive radiation of Micromeria Benth.(Lamiaceae) on the Canary Islands as inferred from chloroplast and nuclear DNA sequences and ISSR fingerprint data. Mol Phylogenet Evol 4(1), 566-578.
Mohammadabadi M, Askari N (2012) Characterization of Genetic structure using ISSR-PCR markers: cattle, goat and sheep populations. LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrusken, Germany. 120pp.
Mohammadabadi M, Oleshko V, Oleshko O, et al. (2021) Using Inter Simple Sequence Repeat Multi-Loci Markers for Studying Genetic Diversity in Guppy Fish. Turk J Fish Aquatic Sci 21(12), 603-613.
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), 154.
Mohammadi SA, Prasanna BM (2003) Analysis of genetic diversity in crop plants- Salient statistical tools and considerations. Crop Sci 4(3), 1235-1248.
Nazeem Fahamiya, Mohamrd Shiffa MA (2017) Acomprehensive review on Althaea Rosea Linn. Indo Am J Pharm Res 7(07), 2-9.
Öztürk F, Babaoğlu S, Uzunhisarcıklı M E, et al. (2009) Genetic differentiation of Turkish Althaea L  and Alcea L. Adv Mol Biol 7(13), 47–56.
Panahi B, Neghab MG (2013) Genetic characterization of Iranian safflower (Carthamus tinctorius) using inter simple sequence repeats (ISSR) markers. Physiol Mol Biol Plants 8(13), 239–243.
Prisenˇ L (2009) dependent cough suppressive effect of Althaea officinalis rhamnogalacturonan in guinea pigs test system y. Int J Biol Macromol 4(5), 27–32.
Percifield RJ, Hawkins JS, McCoy JA, et al. (2007) Genetic diversity in Hypericum and AFLP Markers for species-specific identification of H. perforatum L. Planta Med 7(3), 161-174.
Res M, Xue T, Xu H, et al.  (2021) Progress in Chemical Compositions and Pharmacological Activities of Althaea officinalis. Med Res 6(8), 1–6.
Rostami-Ahmadvandi H, Cheghamirza K, Kahrizi D, et al. (2013) Comparison of morphoagronomic traits versus RAPD and ISSR markers in order to evaluate genetic diversity among Cuminum cyminum L accessions. Aust J Crop Sci 7(8), 36-51.
Rodrigues L, van den Berg C, Póvoa O, et al. (2013) Low genetic diversity and significant structuring in the endangered Mentha cervina populations and its implications for conservation. Biochem Syst Ecol 5(10), 51-61.
Sendker J, Bo I, Lengers I, et al.  (2017) Phytochemical Characterization of Low Molecular Weight Constituents from Marshmallow Roots ( Althaea officinalis ) and Inhibiting E ff ects of the Aqueous Extract on Human Hyaluronidase . J Nat Prod 8(14), 22-37.
Song Z, Li X, Wang H, Wang J (2010) Genetic diversity and population structure of Salvia miltiorrhiza Bge in China revealed by ISSR and SRAP. Genetica 4(12), 241–249.
Sarri V, Baldoni L, Porceddu A, et al. (2006) Microsatellite markers are powerful tools for discriminating among olive cultivars and assigning them to geographically defined populations. Genome 4(9), 1606-1615.
Taylor CL, Barker NP (2012) Species limits in Vachellia (Acacia) karroo (Mimosoideae : Leguminoseae): Evidence from automated ISSR DNA “fi ngerprinting. South African J Bot 8(3), 36–43.
Torutaeva E, Asanaliev A, Prieto ML, et al. (2014) Evaluation of microsatellite‐based genetic diversity, protein and mineral content in chickpea accessions grown in Kyrgyzstan. outh African J Bot 5(12), 81-90.
Kręgielczak A, Łukaszewska-Kuska M, Mania-Końsko A, Dorocka-Bobkowska B (2023) Flaxseed (Linum usitatissimum), Chamomile (Matricariae flos) and Marshmallow (Althaea officinalis) Mouth Rinses in the Therapy of Oral Mucosa Diseases–A Review. J Nat Fibers 20(2), 136-147.
Uzunhisarcikli ME, Vural M (2012) The taxonomic revision of Alcea and Althaea (Malvaceae) in Turkey. Turk J Botany 36(6), 603-636.
Zamani P, Akhondi M, Mohammadabadi MR (2015) Associations of Inter-Simple Sequence Repeat loci with predicted breeding values of body weight in Sheep. Small Rumin Res 132, 123–127.
Zamani P, Akhondi M, Mohammadabadi MR, et al. (2011) Genetic variation of Mehraban sheepusing two inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. Afr J Biotechnol 10, 1812–1817.
Zhong C, Chen C, Gao X, et al. (2022) Multi-omics profiling reveals comprehensive microbe–plant–metabolite regulation patterns for medicinal plant Glycyrrhiza uralensis Fisch. Plant Biotecnol 6(10), 1874-1887.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 15، شماره 4
آذر 1402
صفحه 87-104

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار