تشخیص چندشکلی ژنتیکی برخی از پایه‌های گیلاس بر اساس آنالیز نشانگرهای ریزماهواره‌ای کلروپلاستی و SRAP

STUDENT

DEGREE

YEAR

Sweet cherry ( Prunus avium L., Rosaceae, 2 n = 2 x =16) is cultivated in temperate regions of the world for its edible fruit. sweet cherries are consumed as fresh fruits and processed products. Iran is one of the three biggest cherry producers after USA and Turkey in the world. In recent years a great research has been conducted on sweet and sour cherry breeding especially on their rootstocks which aimed to introduce dwarf and compatible ones. Mazard ( Prunus avium) , Colt, Sour cherry ( Prunus cerasus) and Mahaleb ( Prunus mahaleb) are used as common rootstocks for sweet cherry. Mahaleb is known as a cultivar with strong roots which grows as well as tolerant plants in poor and dry soil such as soil with iron and zinc deficiency. Mahaleb demonstrates a cold tolerance trait and can endure temperatures as low as -20 ? C, so it can be a suitable rootstock for the climate of Iran. Despite the fact that Iran has a wide spectrum of Mahaleb’s genetic diversity but the phylogenic information of Iranian accessions are not available. Therefore, this study has been done with aims to evaluate genetic variation of Mahaleb germplasms which collected at the Horticultural Department of Mashhad, Iran and to compare them with several sweet cherry accessions. In the present study, the genetic diversity of 58 Mahaleb cherry genotypes ( Prunus mahaleb ) and six sweet cherry accessions ( Prunus mahaleb ) was studied using Chloroplast Simple Sequence Repeat (cR) and SRAP markers. Thirteen out of 25 cR primer pairs showed polymorphic bands with a number of alleles ranging from two to four and an average of 2.46 alleles per primer. The mean of polymorphism information content (PIC) was 0.32. At each single primer pair, the average values of Nei's gene diversity and Shannon’s information index were 0.42 and 0.57, respectively. The cR markers dendrogram has been illustrated by Mega4 software with Maximum Composite likelihood model and the Neighbor-joining method which clustered the genotypes into four groups. The first group of cR dendrogram has late-bolting and dwarf genotypes. Our aim of used SRAP markers in this study was assessment of genetic diversity among and within of genotypes. Thirteen out of thirty SRAP markers were tested and produced 55 polymorphic bands. The mean of PIC value for primer combinations (PCs) was 0.42 which ranged from 0.24 to 0.8. At each single PC the average values of heterozygosity and Shannon’s information index were 0.4 and 0.58, respectively. SRAP data was used to illustrate dendrogram in NTSYS V. Pc-2.02e by using Dice’s similarity coefficient and UPGMA method. It was noticed according to the dendrogram that P. mahaleb L. and P. avium L. species were separated which shows the ability of SRAP markers to separate these two species. SRAP’s dendrogram showed minor relation between morphological characters in contrast with cR’s dendrogram. Based on AMOVA results, the allele numbers among groups and species studied in this research were more than those observed within them. The results shown by cR and SRAP markers in this study can also be applied to identification of differences in intraspecies and interspecies.

گیلاس جزء میوه‌های هسته‌دار مناطق معتدله است که از نظر اقتصادی جایگاه ویژه‌ای در بین سایر میوه‌ها دارد و محصول تولیدی آن بصورت تازه خوری و یا فرآوری شده مصرف می‌شود. سطح زیر کشت گیلاس و آلبالو در ایران طی سال‌های اخیر روند رو به رشد داشته است و از نظر میزان تولید تا سال 2007 پس از ترکیه و آمریکا قرار داشته است. در سال‌های اخیر برای اصلاح گیلاس، آلبالو و بخصوص اصلاح پایه‌های پاکوتاه این دوگونه تحقیقات زیادی صورت گرفته است و از جمله اهداف اصلاحی برای گیلاس ایجاد ارقامی با تاج متراکم و قابلیت خود‌سازگاری و دیرگلده است. از پایه‌های مورد استفاده برای گیلاس در ایران می‌توان به مازارد، کلت، آلبالو و محلب اشاره کرد. گیلاس محلب با دارا بودن ریشه‌های نیمه‌نفوذی در خاک‌های ضعیف و خشک به خوبی رشد می‌کند، تحمل نسبتا بالایی به کمبود روی درخاک وکمبود آهن در خاک‌های آهکی دارد و ریشه‌ آن در دمای پایین‌تری نسبت به دیگر پایه‌ها دچار سرمازدگی می‌شود. بنابراین گیلاس محلب می‌تواند یک پایه مناسب برای گیلاس در شرایط اقلیمی ایران باشد. در این تحقیق به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی 58 ژنوتیپ‌‌ گیلاس محلب و شش ژنوتیپ گیلاس شیرین جمع‌آوری شده از مناطق مختلف ایران از دو تکنیک مبتنی بر آغازگرهای ریزماهواره‌ای کلروپلاست cR و SRAP استفاده گردید. از بین 25 جفت آغازگر cR مورد استفاده، 13 جفت آغازگر به دلیل ایجاد چند‌شکلی مناسب، کارآمد تشخیص داده شدند. تعداد آلل‌های تکثیر شده توسط هر کدام از این جفت آغازگرها از دو تا چهار آلل متغیر بود. متوسط تعداد آلل‌ها در هر مکان ژنی 46/2 و میزان هتروزیگوسیتی مورد انتظارو محتوای اطلاعات چند شکل وشاخص شانون در ژنوتیپ‌های محلب مورد بررسی به ترتیب 42/0، 32/0 و 57/0 بود. مطابق دندروگرام رسم شده با اطلاعات حاصل از نشانگر‌های cR با استفاده از مدل بیشترین احتمال مرکب و روشNeighbor-Joining در نرم‌افزار Mega4 ژنوتیپ‌ها به چهارگروه تقسیم‌بندی شدند. با استفاده از اطلاعات مورفولوژیک قابل دسترس از ژنوتیپ‌ها به همراه نتایج بدست آمده از نشانگر cR مشخص شد گروه‌ شماره یک دندروگرام cR دارای ژنوتیپ‌های پاکوتاه و دیرگلده هستند. همانگونه که ذکر شد یکی از مهمترین اهداف اصلاحی در گیلاس معرفی پایه‌های پاکوتاه و دیرگلده است. بنابراین انتخاب پایه‌های جدید با صفت پاکوتاهی و دیرگلده از داخل ژنوتیپ‌های موجود در گروه‌های شماره یک با اطمینان بیشتری نسبت به سایر گروه‌ها همراه است. هدف از استفاده نشانگر SRAP در این پژوهش سنجش توانایی این نشانگر در تفکیک گونه‌ها و تعیین تنوع در درون ژنوتیپ‌ها بود. در این روش از 30 ترکیب آغازگر SRAP به کار رفته، 13 ترکیب آغازگر تکثیر چند شکل داشتند که در مجموع 55 نوار چند شکل تولید کردند. میزان محتوای اطلاعات چند شکل، هتروزیگوسیتی مشاهده شده و شاخص شانون به ترتیب برابر 42/0، 4/0 و 58/0 محاسبه شد. با استفاده از نرم‌افزار NTSYS pc 2.02e با ماتریس شباهت دایس و روش UPGMA دندروگرام ژنوتیپ‌هابر اساس داده‌های SRAP ترسیم گردید و تفکیک دو گونه‌ی گیلاس محلب و گیلاس شیرین و گروه‌بندی متفاوتی با cR مشاهده شد. با مقایسه دو سیستم نشانگری مشخص شد که هر دو نشانگر و همچنین تجزیه وتحلیل ترکیب داده‌های هر دو نشانگر قادر به تفکیک گونه‌ی گیلاس محلب ( P.mahaleb ) از گونه‌ی گیلاس شیرین ( P.avium ) هستند و دراین امر عمکرد مشابهی دارند. عملکرد این دو نشانگر در تفکیک و گروهبندی ژنوتیپ‌ها قدری با هم متفاوت بود که به ماهیت دو نشانگر مرتبط میشد. ترکیب داده‌ها نیز با بکارگیری ماهیت هر دو نشانگر به صورت ترکیبی توانست گروه‌بندی دقیقتری در بین ژنوتیپ‌ها به معرض نمایش قرار دهد. تجزیه و تحلیل AMOVA نشان داد که تعداد آلل‌ها بین گروه‌ها و گونه‌ها بیشتر از درون گروه‌ها می‌باشد. نتایج حاصل از دو نشانگر در این مطالعه نشان داد که این دو نشانگر می‌تواند برای شناسایی تفاوت‌ها در بین و درون گونه‌ها استفاده شوند.