Skip to main content
SUPERVISOR
قدرت اله سعیدی (استاد راهنما) سیدابوالقاسم محمدی (استاد مشاور) مسعود بهار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Talebi Nadaf
مجید طالبی بداف

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1383

TITLE

Genetic diversity and population dynamics of Sinorhizobium meliloti nodulating alfalfa (Medicago sativa L.) genotypes
Alfalfa ( Medicago sativa ), as an autotetraploid, allogamous and important forage legume, develops symbiotic association with its bacterial symbioant Sinorhizobium meliloti . Despite considerable capacity for nitrogen fixation, the abundance of rhizobia in alfalfa growing area does not necessarily result in yield increase. Evidences suggest that the success of this symbiosis is influenced by the dynamics of indigenous rhizobial populations, their survival and competitiveness along with several factors, such as location, host cultivar and individual plant genotype. To determine diversity of Sinorhizobium strains nodulating Iranian alfalfa genotypes, inorhizobium populations from eight different Iranian sites were sampled using two Iranian (Hamadani and Nikshahri) and an American (Kodi) alfalfa cultivars as trap host plants.. A total of 982 rhizobial strains were isolated and species were identified showing large prevalence of S. meliloti over S. medicae . Analysis of salt tolerance and melanin production revealed high diversity among strains, whereas significant differences were not observed between groups of strains isolated from different sites and cultivars. Of S. meliloti strains collected in this study nine were indexed as rhizopine isolates using specific primers designed from rhizopine catabolism gene mocA and GC-MS analysis. It is believed that rhizopine producing rhizobia confer competitive ability in their interactions with the diverse microbial community of rhizosphere. Genetic diversity of the Sinorhizobium isolates was analysed by BOX-PCR and ERIC. Analysis of molecular variance (AMOVA) based on BOX-PCR data was performed to partition total molecular variance into variance contributed by plant variety and soil types. The results indicated that most of the total molecular variance was attributable to divergence among strains isolated from the same sites and cultivars (intra-population genetic variance). A significant genetic difference (1.97%) were found among sites; in contrast, only 0.77% of the genetic diversity was attributable to differences among cultivars showing that the effect of different sites of origin could be more relevant in shaping population genetic diversity than the effect of different cultivars and individual plants. To examin the competitiveness and ability of chosen strains of S. meliloti to nodulate three local populations (Hamedani, Yazdi , Nikshahri) and an American cultivar (Kodi) of alfalfa, the selected strains with exclusive fingerprinting patterns including strain 5A1 (salt tolerant strain with rhizopine catabolism activity), 6A23 Key Words: Medicago sativa , Sinorhizobium meliloti , S. medicae , Diversity, Rhizopine, Competitiveness.
یونجه به عنوان یک گیاه اتوتتراپلوئید و مهم علوفه ای قادر است با باکتری Sinorhizobium meliloti رابطه همزیستی داشته باشد. علیرغم ظرفیت بالای ریزوبیوم های همزیست با یونجه در تثبیت نیتروژن ملکولی، حضور جمعیت زیادی از این باکتری ها در مناطق کشت یونجه نمی تواند به افزایش محصول کمک نماید. شواهد زیادی نشان می دهد که یک همزیستی موفق بین یونجه و ریزوبیوم های تثبیت کننده نیتروژن تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند جمعیت ریزوبیوم در خاک، پایداری و توان رقابتی آنها، منطقه جغرافیایی، نوع رقم میزبان و افراد داخل جمعیت میزبان قرار دارد. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی ریزوبیوم های همزیست با یونجه در ایران، ارقام یونجه بومی همدانی، نیک شهری و رقم امریکایی کودی در هشت نمونه خاک جمع آوری شده از استان‌های کردستان،کرمانشاه، لرستان و آذربایجان شرقی کشت گردید. پس از رشد و تشکیل گره در گیاهان، در مجموع 982 سوش ریزوبیومی از آنها جدا سازی گردید که با تکثیر قسمتی از نواحی ژن‌های nod و mucR در این جدایه‌ها با استفاده از آغازگرهای توصیه شده، توالی یابی نوکلئوتیدی نواحی مزبور و برش آنزیمی قطعه تکثیری قسمتی از ناحیه ژنی 16S rRNA با استفاده از آنزیم برشی Rsa I، سه جدایه به عنوان باکتری S. medicae و بقیه جدایه‌ها متعلق به گونه S. meliloti تشخیص داده شدند. بررسی جدایه‌های سینوریزوبیومی از نظر تولید ملانین و رشد در غلظت‌های مختلف نمک نشان داد که علیرغم تنوع فنوتیپی زیاد جدایه ها، سوش های مختلف بدست آمده از خاک‌ها و ارقام مختلف یونجه تفاوت معنی‌داری در فنوتیپ تحمل به شوری و تولید ملانین ندارند. در ردیابی جدایه‌های همزیست یونجه واجد ژن های تولید کننده و تجزیه کننده ریزوپین با استفاده از آغازگر‌های طراحی شده از ژن های تجزیه کننده ریزوپین (mocAF/R) و تجزیه GC-MS، نه جدایه ریزوپین دارتشخیص داده شدند. مشخص شده است که سوش های واجد ریزوپین در مقایسه با سایر نژادها، از مزیت رقابتی بالایی برای تشکیل گره در ریشه میزبان برخوردارند. مطالعه تنوع ژنتیکی جدایه‌های سینوریزوبیومی با استفاده از نشانگر BOX و ERIC انجام گرفت. تجزیه واریانس ملکولی (AMOVA) داده‌های حاصل از نشانگر BOX نشان داد که تنوع محاسبه شده در جدایه ها به تنوع جدایه‌های خاک‌ها و ارقام مختلف مربوط می‌شود. اختلاف معنی دار تنوع ژنتیکی جدایه های بدست آمده از خاک های مختلف (97/1%) در مقایسه با تنوع محاسبه شده جدایه های ارقام مختلف یونجه (77/0%) نشان داد که منطقه جغرافیایی تأثیر بیشتری نسبت به نوع رقم میزبان و افراد درون جمعیت در تنوع ژنتیکی جدایه‌های سینوریزوبیومی همزیست با یونجه دارد. درآزمایش تعیین قدرت رقابت سوش های سینوریزوبیومی، از تلقیح جدایه سینوریزوبیومی 5A1 با قابلیت تجزیه ریزوپین و توانایی تولید ملانین و داری الگوی نواری منحصر به فرد با نشانگر BOX? جدایه 6A23 فاقد توانایی‌های مزبور و مخلوط هر دو جدایه در چهار رقم یونجه همدانی، نیک‌شهری، یزدی و کودی استفاده شد. جداسازی باکتری از گره های ایجاد شده در گیاهان مزبور برای تعیین کلمات کلیدی: Medicago sativa ، Sinorhizobium meliloti ، S. medicae ، تنوع ژنتیکی، ریزوپین، رقابت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی