بررسی تنوع ژنتیکی و روابط بین و درون گونه ای در جنس براسیکا با استفاده از نشانگر SSR

STUDENT

DEGREE

YEAR

Canola (rapeseed) is one of the oilseed crops widely cultivated in Iran. To ensure efficient rapeseed production breeders have aimed to produce high yield and high quality cultivars. Wild relatives of Brassica possess a number of useful traits such as male sterility, resistance to disease and pests, tolerance to cold, salt and drought conditions which could be incorporated into breeding programs. Evaluation of genetic diversity and relationship of genome among wild and crop plants population is necessary for conservation and useful application of germplasm. To investigate genetic diversity and relationship of some Brassica species based on morphological traits, SSR marker and botanical characteristics, three experiments were conducted during 2010-2012. In the first study, genetic diversity between 36 accessions of six Brassica species was evaluated for morphological traits using multivariate statistical analysis. Results indicated that considerable variation was found between accessions for all traits and better performance for B. carinata species in respect of seed yield. The estimation of broad sense heritability for pod length, 1000-seed weight and day to repining was high suggesting contribution of the major genes for controlling these traits. Cluster analysis and principle component analysis (PCA) could separate species based on morphological traits. Stepwise regression for seed yield as independent variable showed that number of branches per plant, number of pods in main stem, number of seeds per pod, 1000-seed weight and day to ripening explained the majority of the variation. Also, results of path analysis coefficient indicated that number of branches per plant, number of seeds per pod, 1000-seed weight, number of pods in main stem and day to ripening had the highest direct effect on seed yield indicated that these traits can be used for constructing a selection criterion to improve seed yield in rapeseed. In the second study, genetic diversity between 56 accessions of ten species was evaluated using SSR technique. From 27 primers, 127 polymorphic markers were scored to differentiate between accessions. Result showed that genetic variation within accessions of B. napus was less than other species. Applying UPGMA method of cluster analysis and PCA species were appropriately separated from each other and normal" Brassica genus were evaluated using anatomical traits. Although analysis of variance for these traits showed high variation among and within species, no clear relationship was observed among the genomes of species. Based on the cluster analysis no coincidence was found between anatomical variation with species and geographical regions. Results of principle components analysis confirmed the result of cluster analysis. There was not any significant correlation between clustering created from anatomical data with molecular and morphological ones. Also moderate correlation (r=0.5 * ) was found between cluster of morphological and SSR data. However SSR marker could much better determine the genetic similarity and diversity of accessions and species indicating the efficiency of this marker for genetic studies. Keywords: Brassica , morphology, anatomy, molecular, cluster analysis, phylogeny, genetic similarity

کلزا از جمله گیاهان دانه روغنی است که بطور وسیعی در ایران مورد کشت قرار می گیرد. به منظور حصول اطمینان از تولید کارآمد کلزا هدف بهنژادگران تولید ارقامی با عملکرد و کیفیت بالاست. خویشاوندان وحشی جنس براسیکا دارای تعدادی از صفات مطلوب از قبیل نر عقیمی، مقاومت به بیماری ها و آفات، تحمل به سرما، شوری و خشکی می باشند که می توانند در برنامه های اصلاحی گنجانده شوند. ارزیابی جمعیت های گیاهان زراعی و وحشی به منظور حفاظت و کاربرد مفید ژرم پلاسم ها امری ضروری است. این پژوهش با هدف بررسی تنوع و روابط ژنتیکی بین و درون برخی از گونه های جنس براسیکا با بهره گیری از روش های کلاسیک، مولکولی و گیاه شناسی در قالب 3 آزمایش مجزا طی سال های 1389-1391 به اجرا در آمد. در مطالعه ی اول به بررسی تنوع ژنتیکی بین 36 نمونه از 7 گونه ی جنس براسیکا از طریق ویژگی های مورفولوژیک با بهره گیری از روش های چند متغییره آماری پرداخته شد. نتایج حاکی از تنوع بسیار بالا در ژرم پلاسم مورد مطالعه بود. گونه ی B. carinata در مقایسه با گونه های دیگر از عملکرد دانه ی بالاتری برخوردار بود. صفات طول غلاف، وزن هزار دانه و روز تا گلدهی از وراثت پذیری بالایی برخوردار بودند، که حاکی از نقش عمده ژن ها در کنترل این صفات می باشد. تجزیه خوشه ای و تجزیه به مولفه های اصلی توانست گونه ها را تا حدود زیادی از همدیگر جدا کرده و روابط بین آنها را مشخص کند. نتایج حاصل از رگرسیون مرحله ای برای صفت عملکرد نشان داد که به ترتیب تعداد شاخه فرعی، تعداد غلاف در شاخه ی اصلی، تعداد دانه در غلاف، وزن هزاردانه و روز تا رسیدگی بیشترین تغییرات برای این صفت را توجیه می کنند. همچنین تجزیه ضرایب مسیر نشان داد که صفات تعداد شاخه ی فرعی، تعداد دانه در غلاف، وزن هزاردانه، تعداد غلاف در شاخه ی اصلی و روز تا رسیدگی بیشترین آثار مستقیم را بر روی عملکرد داشتند که می توانند به عنوان یک شاخص انتخاب به منظور بهبود و افزایش غیر مستقیم عملکرد دانه بکار گرفته شوند. آزمایش دوم با استفاده از 27 جفت آغازگر SSR به بررسی تنوع ژنتیکی 56 نمونه از 10 گونه ی جنس براسیکا پرداخته شد. این آغازگرها در مجموع 127 باند چند شکل تولید نمودند. نتایج نشان داد که تنوع زیادی بین نمونه های مورد مطالعه وجود داشت، با این وجود تنوع بین نمونه های ارقام زراعی گونه ی B. napus از گونه های وحشی کمتر بود. تجزیه خوشه ای در تایید با نتایج تجزیه به مولفه های اصلی توانست گونه ها را بر اساس روابط ژنومی جدا کند و نتایج مثلث U را تایید نماید. همچنین نمودار خوشه ای تطابقی با مناطق جغرافیایی نمونه ها نداشت. نتایج تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) بین گونه ها نشان داد که بیشترین تنوع مربوط به درون گونه ها (56%) و بقیه تنوع (44%) مربوط به بین گونه ها بود. درآزمایش سوم با استفاده از صفات آناتومیک تنوع 53 نمونه از جنس براسیکا بررسی شد. نتایج تجزیه واریانس این صفات حاکی از تنوع بسیار بالا در بین نمونه ها و گونه ها بود. نتایج گروه بندی نمونه ها حاکی از عدم تطابق این گروه بندی با نوع گونه ها و نیز مناطق جغرافیایی بود. همچنین این صفات نتوانستند روابط ژنتیکی بین گونه ها را بدرستی شناسایی کنند. نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی نیز حاکی از تطابق کامل با نتایج تجزیه خوشه ای بود. بین نمودار خوشه ای حاصل از داده های آناتومیک با داده های مورفولوژی و مولکولی همبستگی معنی داری مشاهده نشد. نتایج این تحقیق حاکی از همبستگی متوسط (50 درصدی) بین نمودار خوشه ای حاصل از داده های مورفولوژیک با داده های نشانگر SSR بود. با این وجود استفاده از نشانگر SSR در مقایسه با داده های مورفولوژی بهتر توانست قرابت ژنتیکی بین نمونه ها و گونه های مورد بررسی را تعیین کند که حاکی از کارایی این نشانگر در تمایز بین نمونه های جنس براسیکا است. کلمات کلیدی: براسیکا، آناتومیک، مولکولی، تجزیه خوشه ای، قرابت ژنتیکی