ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های سیاه‌شور مصری (Hasselq.) Zohary Suaeda aegyptiaca در استان خوزستان با استفاده از نشانگرهای مولکولی SCoT

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته ژنتیک و به‌نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.

2 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح‌نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.

3 استادیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

10.22103/jab.2024.22888.1549

چکیده

هدف: سیاه شور مصری با نام علمی Suaeda aegyptiaca (Hasselq.) Zohary گیاهی هالوفیت است که کاربردهای تغذیه‌ای و دارویی زیادی دارد. نظر به اینکه تا‌کنون مطالعه‌ای در خصوص بررسی و تخمین تنوع ژنتیکی گیاه سیاه‌شور در استان خوزستان انجام نشده است، این مطالعه با هدف بررسی تنوع و روابط ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های خودرو سیاه-شور در استان خوزستان طراحی و اجرا شد.
مواد و روش‌ها: برای انجام مطالعات مولکولی از بین 71 نمونه جمع‌آوری شده 26 ژنوتیپ که دارای DNA‌ی مناسب بودند و در دو ناحیه بیشترین پراکنش داشتند تحت عنوان گروه‌های یک و دو انتخاب شدند. جهت بررسی تنوع و روابط ژنتیکی بین و داخل ژنوتیپ‌ها از 12 آغازگر SCoT استفاده شد. بعد از استخراج DNA و انجام PCR، امتیازبندی ژنوتیپ‌ها به صورت صفر (عدم نوار) و یک (وجود نوار) انجام شد و تعداد کل نوارها، تعداد نوارهای چندشکل، درصد نوارهای چندشکل، تعداد افراد دارای نوار، شاخص اطلاع دهی نوار، قدرت تفکیک، محتوای اطلاعات چندشکل، نسبت سهم مؤثر و شاخص نشانگر محاسبه شدند.
نتایج: در مجموع 103 نوار تشکیل شد که درصد چندشکلی بالایی را نشان دادند. بیشترین میزان اطلاعات چندشکل (PIC) متعلق به 14 SCoT (43/0) و 1 SCoT(33/0)، شاخص نشانگری(MI) متعلق به 14 SCoT (36/4) و بالاترین میزان قدرت تفکیک (Rp) مربوط به 13SCoT (38/13) بود. مقادیر شاخص‌های تنوع ژنی نی (h)92/0، شانون (I) 320/0، شاخص تثبیت (Fst) 092/0 و جریان ژنی (Nm) 872/0 بدست آمدند. تجزیه خوشه ای به روش UPGMA ژنوتیپ‌ها را در پنج گروه قرار داد. در گروه اول 19 ژنوتیپ، در گروه دوم چهار ژنوتیپ و در سه گروه دیگر هرکدام یک ژنوتیپ قرار گرفتند. نتایج گروه‌بندی حاصل از تجزیه به مختصات اصلی با تجزیه خوشه‌ای همخوانی داشته و گروه‌بندی تقریبا مشابهی را ارائه دادند. ژنوتیپ‌های KAR2 ( کارون 2) و GH1 (غیزانیه) را که بیشترین فاصله ژنتیکی از هم داشتند، جهت ادامه برنامه‌های به‌نژادی مناسب می‌باشند. تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که تنوع ژنتیکی درون گروه‌ها از بین گروه‌ها بیشتر بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Genetic Diversity of Suaeda aegyptiaca Genotypes in Khuzestan Province Using SCoT Molecular Markers

نویسندگان [English]

  • Zahra Haghighipor 1
  • Massoud Dehdari 2
  • Fatemeh Nasernakhaei 3
  • Reza Amiri Fahliani 2
1 Graduate Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Yasouj University, Yasouj, Iran.
2 Associate Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Yasouj University, Yasouj, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Genetic and Plant Production, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Objective
Suaeda aegyptiaca (Hasselq.) Zohary is a halophyte plant with many nutritional and medicinal uses. There is no information on study and estimation of the genetic diversity of S. aegyptiaca plants in Khuzestan province. So, this study was designed and implemented with the aim of investigating the genetic diversity and genetic relationships among S. aegyptiaca genotypes in Khuzestan province.
Materials and methods
In order to study of genetic diversity and genetic relationships among S. aegyptiaca genotypes, 26 genotypes from two regions of Khuzestan were selected as group one and two based on their DNA quantity and quality from the 71 collected samples. 12 SCoT primers were used to investigate the diversity and genetic relationships among and within populations. Genomic DNA was extracted from leaf tissue of genotypes and DNA amplification was done using 12 SCoT primers, the obtained bands were scored as zero (band absence) and 1 (band presence). Total number of bands, number of polymorphic bands, and percentage of polymorphic bands, band information index, resolution power, polymorphic information content, marker index and Shannon index were calculated.
Results
A total of 103 fragments were amplified, which showed a high percentage of polymorphism. SCoT14 had the highest polymorphic information (0.43) and marker index (4.36). The highest resolution power (Rp) belongs to SCoT13 (13.38). Cluster analysis using UPGMA method classified the genotypes into five groups. Karoun (KAR2) and Gheyzaniyeh (GH1) genotypes, with the highest genetic distance, were suitable for usage in breeding programs. Analysis of molecular variance (AMOVA) showed that genetic diversity within groups was higher than between groups.
Conclusions
Some of the studied markers showed a high ability to distinguish genotypes, also the results indicated a high genetic diversity among the genotypes in terms of the studied SCoT markers. These results can be used in the breeding programs of S. aegyptiaca and related species.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic diversity
  • Germplasm
  • Marker index
  • Suaeda aegyptiaca

مراجع

ابراهیمیان مهسا، ابراهیمی محسن، مرتضویان سیدمحمدمهدی، رامشینی حسین (1396) بررسی ساختار و تنوع ژنتیکی جمعیت­های ایرانی زیره سبز (Ciminum cyminum L.) با استفاده از نشانگرهایSCoT . ژنتیک نوین 2، 292-285.
اسدی مصطفی (1398) فلور ایران. طبیعت ایران 4 (2)، 29-41.
پاکدل گیگلو  فهیمه (1400) بررسی بیوسیستماتیکی جنس Adonis L. با تکیه بر شواهد آناتومیکی و مولکولی. پایان نامه کارشناسی ارشد رشته زیست شناسی گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه شهید بهشتی.
دیناروند مهری (1399) فلور ‌استان خوزستان. انتشارات مؤسسه ‌تحقیقات ‌جنگلها ‌و‌ مراتع ‌کشور، چاپ‌اول. 814ص.
زمانی نوید، زمانی وحید، میرزایی خالد (1395) بررسی تنوع ژنتیکی کاکوتی (Ziziphora tenuior L. ) با استفاده از نشانگر SCoT.  دوفصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران 24 (2)، 189-177.
شعبانیان نقی، علیخانی لیلا، رحمانی محمدشفیع (1394). تنوع فنوتیپی و ژنوتیپی جمعیتهای بلوط ایرانی در جنگلهای در حال کاهش زاگرس شمالی با استفاده از مشخصه­های بیوشیمیایی و نشانگر مولکولی SCoT. دو فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران 23 (1)، 13-29.
شقاقی جواد، کردنائیج علاءالدین، قادری اردشیر (1398) ارزیابی تنوع ژنتیکی جمعیت­های گیاه Papaver bractaetum Lindl.  رشته کوه البرز با استفاده از نشانگرهای مولکولی SCoT. فصلنامه گیاهان دارویی 4 ( 12)، 90-102.
طحانی لیلا، کوهی­دهکردی مهرانا، دهقان زاده حمید (1398). بررسی تنوع ژنتیکی جمعیت­های بابونه آلمانی کشت شده در ایران با استفاده از نشانگرSCoT.  پژوهشهای ژنتیکی گیاهی 6 (1)، 98-87.
فرشادفر محسن، شیروانی هومن، امجدیان مصطفی، یاقوتی‌پور آنیتا (1397) کارایی نشانگر مولکولی SCoT در بررسی تمایز دو گونه Lolium perenna و Lolium muktifloram . دو فصلنامه علمی_پژوهشی تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران 45(4)، 425-442.
نوریان عبدالمهدی (1399). بررسی تنوع ژنتیکی در بین ژنوتیپهای گیاه پنیرک (Malva neglecta)  با استفاده از کدونهای آغاز هدف واقع شده (SCoT)) . مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی) مجله زیست شناسی ایران 33 (1)، 27-16.
References
Agarwal A, Gupta V, Haq SU, Jatav PK, et al. (2018) Assessment of genetic diversity in 29 rose germplasms using SCoT marker. J King Saud Univ Sci 31, 780–788.
Akhani H (2006) Biodiversity of halophytic and sabkha ecosystems in Iran. In: Sabkha Ecosystems. Khan MA, Böer B, Kust GS, Barth HJ (eds). Tasks for Vegetation Science, Springer Cham, pp. 71-88.
Assadi M (2019) Flora of Iran. Irannature 4(2), 29-41.
Collard BC, Mackill DJ (2009) Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants. Plant Mol Biol Rep 27 (1), 86-93.
Davis TM, Yu H, Haigis KM, McGowan PJ (1995) Template mixing: a method of enhancing detection and interpretation of codominant RAPD markers. Theor Appl Genet 91(4), 582-588.
Dinarvand M (2021) Flora of Khuzestan Provinces, Ground cover plants, Iran, Khuzestan. pp. 814 (In Persian).
Ebrahimiyan M, Ebrahimi M, Mortazavian SM, Ramshini H (2017) The structure and genetic diversity of Iranian cumin populations (Cuminum cyminum L.) using SCoT molecular markers. J Genet 12 (2), 285-292 (In Persian).
Farshadfar M, Shirvani H, Amjadian A, Yaghotipoor A (2018) Application of SCoT marker to discriminate Lolium perenne and Lolium multiflorum species. Iranian J Rang Plant Breed Genet Res 45, 425-442 (In Persian).
Jalilian H, Zarei A, Erfani-Moghadam J (2018) Phylogeny relationship among commercial and wild pear species based on morphological characteristics and SCoT molecular markers. Sci Hortic 235, 323-333.
Jelvehgar N, Miri SM, Mostafavi K, et al. (2021) Assessing the suitability of SCoT markers for studying genetic variation and genetic structure of Lepidium species. Iranian J Genet Plant Breed 10(1), 91-100.
Khang, NHM, Quang, NT, Mai, HNX et al. (2022) Genetic characterization of coconut (Cocos nucifera L.) varieties conserved in Vietnam through SCoT marker-based polymorphisms. Genet Resour Crop Evol 69, 385–398.
Khodadadi S, Dashti H, Saberi R, et al. (2021) Genetic diversity of pistachio cultivars and genotypes in terms of resistance to crown and root rot (Phytophthora drechsleri) and its relationship with SCoT molecular markers. Mod Genet J 16 (3), 235-248.
Luo C, He XH, Chen H, et al. (2012). Genetic relationship and diversity of Mangifera indica L.: revealed through SCoT analysis. Genet Resour Crop Evol 59, 1505-1515.
Mahjbi A, Baraket G, Oueslati A, Salhi-Hannachi A (2015) Start codon targeted (SCoT) markers provide new insights into the genetic diversity analysis and characterization of Tunisian Citrus species. Biochem Syst Ecol 61, 390-398.
Milbourne D, Meyer R, Bradshaw, JE et al. (1997) Comparison of PCR-based marker systems for the analysis of genetic relationships in cultivated potato. Mol Breed 3, 127– 136.
Mohammadi R, Cheghamirza K, Akbari D, Amiri H et al (2022) Association analysis of agrophysiological traits with SCoT markers in durum wheat (Triticum durum Desf.). Cereal Biotech Biochem 1(1), 1-17.
Nei M (1972) Genetic distance between populations. Am Nat 106(949), 283-292.
Nevo E (1998) Genetic diversity in wild creals: regional and local studies and their bearing on conservation ex situ and in situ. Genet Resour Crop Evol 45(4), 335-370.
Noorian AM (2020) Genetic variation among Iranian genotypes of Malva (Malva neglecta) using Start codon targeted (SCoT). J Mol Cell Res (Iranian J Biol) 33(1), 16-27 (In Persian).
Pakdel F (2021) Biosystematic study of Adonis L. genuse basid on anatomical and molecular evidence, Master thesis, Shahid Beheshti University. pp. 88 (In Persian).
Peakall R, Smouse PE (2006) GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol Ecol 6 (1), 288-295.
Rincon F, Johnson B, Crossa J, Taba S. (1996) Cluster analysis, an approach to sampling variability in maize accessions. J Nep Agric Res 2(1), 33-36.
Rahimi M, Nazari L, Kordrostami M, Safari, P (2018) SCoT marker diversity among Iranian Plantago ecotypes and their possible association with agronomic traits, Sci Hortic 233, 302-309.
Rohlf, FJ (1987) NTSYS-pc: Micro-computer programs for numerical taxonomy and multivariate analysis. Am Stat 41, e330.
Schaal BA, Hayworth DA, Olsen KM et al. (1998) Phylogeographic studies in plants: problems and prospects. Mol Ecol 7, 465-474.
Shabaniyan N, Alikhani L, Rahmani MS (2015) Phenotypic and genotypic diversity in brant oak (Quercus brantii) populations of declining North-Zagros forests using biochemical characteristics and molecular SCoT marker. Iranian J Rang Plant Breed Genet Res 23(1), 13-29 (In Persian).
Shaghaghi J, Qaderi A, Kordenaeej A (2019) Evaluation of genetic diversity of Papaver bracteatum Lindl. populations in Alborz mountain using SCoT molecular markers. J Med Plant Res 18(12), 90-102 (In Persian).
Shannon CE (1948) The mathematical theory of communication. Bell Syst Tech 27, 379-423.
Tahani L, Koohi Dehkordi M, Dehghanzade H (2019) Evaluation of genetic diversity among Iranian chamomilla Matricaria using SCoT markers. Plant Genet Res 6(1), 87-98 (In Persian).
Xiong F, Zhong R, Han Z, et al. (2011) Start codon targeted polymorphism for evaluation of functional genetic variation and relationships in cultivated peanut (Arachis hypogaea L.) genotypes. Mol Biol Rep 38, 3487-3494.
Yeh FC, Yang RC, Boyle T (1999) POPGENE Version 1.32: Microsoft Window-Based Freeware for Population Genetics Analysis. University of Alberta, Edmonton.
Zamani N, Zamani V, Mirzaei K (2016) Genetic diversity analysis of Ziziphora tenuior L. using SCoT markers. Iranian J Rang Plant Breed Genet Res 24(2), 177-189 (In Persian).
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 16، شماره 4
دی 1403
صفحه 99-120

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار