بررسی تنوع مولکولی و مورفولوژیک در جوامع اسپرس

STUDENT

DEGREE

YEAR

Sainfoin ( Onobrychis viciifolia Scop.) is widely grown as forage and pasture legume in Iran and is tolerant to environmental stresses. Despite wide geographical occurrence in Iran, little information is available on genetic diversity of sainfoin accessions and their similarity with accessions of other countries. Although molecular markers have been successfully used to determine genetic diversity and characterized cultivars and accessions of some forage legumes but no report is available in sainfoin. To investigate the genetic diversity in Iranian and foreign geromplasm of sainfoin based on morphological characteristics, ISSR marker and botanical characteristics, three experiments were conducted during 2010-2011. In the first study, genetic diversity between 56 accessions (including 46 Iranian and 10 foreign) were evaluated for morphological traits using multivariate statistical analysis. The results indicated considerable variation between studied germplasm for all traits and a better performance for Iranian accessions. The estimation of broad sense heritability for plant height, number of stem per plant, number of stem per meter square and number of nod per stem was high suggesting contribution of the major genes for controlling this traits. Cluster analysis could separate Iranian and foreign sainfoin accession on the base of morphological traits. Moreover accessions of similar geographic origin were mainly clustered in same groups. Stepwise regression for dry matter yield and forage palatability showed that number of stem per plant and plant height explained the majority of the variation. In the second study, genetic diversity between 75 accession (43 Iranian and 34 foreign) were evaluated using ISSR technique. From 22 primers, 239 polymorphic markers were scored to differentiate between accessions. Accordingly ISSR analysis revealed that Iranian accessions were more diverse than foreign accessions. Applying complete linkage method of cluster analysis Iranian and foreign sainfoin accession were clustered in different groups and each clustered into four groups that largely supported the known origins and some morphological characteristics of these accessions. Also The PCOA was confirmed the result of cluster analysis. The analysis of molecular variance (AMOVA) based on specified geographic regions, showed that majority of the genetic variance was found among the accessions and less among the geographical groups. Although a moderate correlation (r=0.5 * ) was found between morphological and ISSR data, ISSR data could better differentiate the sainfoin accessions indicating that this technique is an efficient tool for justify; MARGIN: 0in 0in 10pt" Key words: Anatomy, genetic similarity, sainfoin, molecular marker, morphology, Phylogeny

اسپرس از جمله گیاهان مرتعی و زراعی است که به دلیل ویژگی های مطلوب بویژه تحمل به تنش ها در کشور مورد توجه می باشد. علی رغم اینکه اسپرس پراکنش جغرافیایی وسیعی در کشور دارد، مطالعات در زمینه بررسی تنوع ژنتیکی آن و تعیین قرابت نمونه های داخلی و خارجی اندک بوده و هیچ گزارشی در مورد کاربرد نشانگرهای مولکولی در این زمینه نیز وجود ندارد. این پژوهش با هدف بررسی جنبه های پایه به نژادی در اسپرس با بهره گیری از روش های کلاسیک، مولکولی و گیاهشناسی درقالب 3 آزمایش مجزا طی سال های 1389-1390 به اجرا درآمد. در مطالعه اول به بررسی تنوع ژنتیکی بین 56 نمونه ( 46 رقم داخلی و 10 رقم خارجی) اسپرس زراعی از طریق ویژگی های موفولوژیک و بهره گیری از روش های چند متغییره آماری پرداخته شد. نتایج حاکی از وجود تنوع بسیار بالا در ژرم پلاسم مورد مطالعه بود. نمونه های داخلی در مقایسه با ارقام خارجی از عملکرد بالاتری برخوردار بودند. صفات ارتفاع، تعداد ساقه در بوته، تعداد ساقه در واحد سطح، تعداد گرده درساقه از وراثت پذیر عمومی بالایی برخوردار بودند،که حاکی از نقش عمده ژن ها در کنترل این صفات می باشد. تجزیه خوشه ای توانست ارقام داخلی و خارجی را به خوبی از یکدیگر جدا کند و در بسیاری از موارد نمونه هایی با منشاء یکسان در کنار یکدیگر قرار گرفتند. نتایج حاصل از رگرسیون مرحله ای برای صفات عملکرد علوفه خشک و میزان خوش خوراکی علوفه نشان داد که تعداد ساقه و ارتفاع بیشترین تغییرات را برای این دو صفت توجیه می کنند. درآزمایش دوم با استفاده از 22 آغازگر ISSR به بررسی تنوع ژنتیکی 75 نمونه (شامل 41 رقم داخلی و 34 رقم خارجی)پرداخته شد. این آغازگرها در مجموع 239 باند چند شکل تولید نمودند. نتایج نشان داد که تنوع زیادی بین ارقام مورد مطالعه وجود دارد، با این وجود تنوع بین ارقام خارجی نسبت به ارقام داخلی کمتر بود. نتایج تجزیه خوشه ای توانست ارقام داخلی و خارجی را به خوبی از یکدیگر جدا کند و هر گروه را به 4 زیر گروه تفکیک نماید. نمودار خوشه ای تطابق بالایی با پراکنش جغرافیایی ارقام مورد مطالعه داشت به طوری که هرگروه عمدتا شامل نمونه هایی از مناطق جغرافیایی مشترک بود. نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی نیز گروهبندی نمونه ها را تایید کرد. نتایج تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) بین نواحی جغرافیایی نشان داد که اکثر واریانس ژنتیکی بین ارقام و بخش کمتری بین نواحی جغرافیایی وجود داشت. نتایج این تحقیق حاکی از همبستگی متوسط(50 درصدی) بین نمودار خوشه ای حاصل از داده های مورفولوژیک با داده های نشانگر ISSR بود. با این وجود استفاده از نشانگر مولکولی ISSR در مقایسه با داده های مورفولوژی بهتر توانست قرابت بین ارقام اسپرس مورد بررسی را تعیین کند که حاکی از کارایی این نشانگر در تمایز بین نمون های اسپرس است.. در آزمایش سوم روابط بین 33 گونه از جنس اسپرس بر اساس ویژگی های لگوم و بذر بررسی شد. نتایج حاکی از شباهت بالا بین بخش های Onobrychis ، Helionrychis و Lophobrychis بود. از طرفی قرار گرفتن گونه O. pulchella در کنار بخش Hymenobrychis حاکی از شباهت بیشتر این گونه به این بخش می باشد. نتایج گروهبندی 4 بخش مورد مطالعه در این تحقیق حاکی از عدم تایید زیر جنس های Onobrychis و Sisyrosema بود. علاوه بر آن نتایج حاکی از شباهت بالای گونه های O. montana ، O. inermis و O. cyri-grossh به گونه زراعی جنس اسپرس ( O. viciifolia ) می باشد که می توان در اصلاح گونه زراعی با استفاده از تلاقی بین گونه ای مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی: اسپرس، آناتومی، قرابت ژنتیکی، مارکر مولکولی، مورفولوژی، فیلوژنی