SUPERVISOR
Ahmad Arzani,Majid Talebi
احمد ارزانی (استاد راهنما) مجید طالبی (استاد مشاور)
STUDENT
MARZIEH SALEHI
مرضیه صالحی نجف آبادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Genetic Variation of Some Wild Wheat Species from Western and North Iran Using Microsatellite Markers
Wheat is the major source of energy, protein and fibers in human nutrition and is the most important crop in the world. Wild relatives of cultivated wheats are potential sources of valuable genetic materials for wheat improvement. Due to the considerable area of the cultivated wheat in Iran, it is useful to determine the genetic relationships among cultivars and genotypes of this plant, in order to preserve its genetic variation, recognition and the selection of the desired genotypes to improve it. Genetic variation of wild species belonging to primary gene pool of wheat is important in employing in wheat breeding program particularly for tolerance to biotic and abiotic stresses. The goal of breeding programs is introducing of new varieties with high yield and compatibility. To receive this goal, it is necessary to identify genetic diversity in interspecies and interspecies. Among the previous molecular markers used in wheat, microsatellite markers showed higher efficiency for separating the wheat genotypes, due to the codominant inheritance nature, high reproducibility and having high levels of polymorphism. therefore, In the present study, genetic variation of inter and intra species of Triticum monococcum . aegilopoides , Aegilops tauschii and Ae cylindrica was investigated using 20 polymorphic microsatellite (SSR) markers. Data from scored bands were analyzed by Power marker, Arlequin and NTSYS softwares.Twenty polymorphism microsatellite (SSR) markers in 21 studied genotypes amplified 180 alleles in total by an average of 9 alleles per locus. Genetic variation for all loci ranged from 0.74-0.90 with an average value of 0.83. Polymorphism information content (PIC) ranged from 0.7-0.89 with an average value computed for all loci of 0.82. The highest PIC estimated for Xgwm186 and Xgwm205 markers shows that these markers are more useful in genotypic differentiation. Major allele frequency ranged from 0.14-0.39 with an average of 0.27. Dendrogram resulting from the neighbor-joining metod in which the tree divided to the genotypic groups, correspond to Ae. tauschii , T. monococcum . aegilopoides and Ae. cylindrica . The results indicated that T. monococcum . aegilopoides and Ae. tauschii were more closely related, while Ae. cylindrica was more distantly related to other two species. Analysis of molecular variance revealed a significantly greater within species genetic variation than between species, where 76.4% of the computed genetic variation belonged to within species and the remaining belonged to between species )23.6% ). In calculation of cophenetic correlation coefficient by NTSYS software, the highest cophenetic coefficient related to Jaccard's similarity coefficient and UPGMA method by r=0.90. In adjusted principle coordinate analysis (PCoA) the three first components explaid 25.71 of the total variation, which implies that the used markers possessed a suitable dispersion of markers in the genome. It is hence concluded that SSR markers are not only useful in differentiating wild species of wheat (A, B, C and D genomes) but also in assessing genetic variation of genotypes within species. Futhermore, SSR markers have the potentials to increase efficiencies of various wheat alien gene introgression programs in order to promote wheat improvement particularly for tolerance to biotc and abiotic stresses. Keyword : genetic variation, wheat
گندم یک منبع عمده انرژی، پروتئین و فیبرهای غذائی در رژیم غذائی بوده و مهم ترین گیاه زراعی دنیاست. گونه های خویشاوند وحشی گندم های زراعی به عنوان منابع بالقوه دارای مواد ژنتیکی ارزشمند برای اصلاح گندم می باشند. بدلیل سطح قابل ملاحظه ای از گندم کشت شده در ایران، تعیین خویشاوندی ژنتیکی ارقام و ژنوتیپ های گندم برای حفظ تنوع ژنتیکی، شناسائی و انتخاب ژنوتیپ های مطلوب در جهت اصلاح گندم ارزشمند است. تنوع ژنتیکی گونه های وحشی مرتبط با خزانه ژنی اولیه گندم در راستای برنامه اصلاحی بویژه برای تحمل به تنش های زنده و غیر زنده حائز اهمیت بسیاری است، بنابراین جهت مطالعات ژنتیکی و اصلاح ارقام مناسب تر با عملکرد بالا و سازگارتر ابتدا باید میزان تنوع ژنتیکی بین و درون گونه ها تعیین و سپس اقدام به اصلاح آن نمود. از آنجا که از بین نشانگرهای مولکولی مورد استفاده در گندم، نشانگرهای ریزماهواره ای به دلیل ماهیت هم بارز، تکرارپذیری بالا و داشتن سطوح بالای چندشکلی کارائی بیشتری را در تفکیک ژنوتیپ های گندم نشان داده اند، بدین منظور در مطالعه حاضر تنوع ژنتیکی درون و بین سه گونه از خزانه ژنی اولیه گندم مشتمل بر Triticum monococcum . aegilopoides ، Aegilops tauschii و Aegilops cylindrica با استفاده از بیست جفت آغازگر چندشکل ریزماهواره (SSR) ارزیابی شد. داده های حاصل از امتیازدهی باندها توسط نرم افزارهای Power marker، Arlequin و NTSYS تجزیه و تحلیل گردید. 20 آغازگر چندشکل در 21 ژنوتیپ مورد بررسی، در مجموع 180 آلل، با میانگین 9 آلل به ازای هر مکان ژنی تکثیر کرد. میزان تنوع ژنتیکی مشاهده شده برای مکان های ژنی از 74/0 تا 90/0 با میانگین 83/0 بدست آمد. محتوی اطلاعات چندشکل دامنه ای بین 70/0 تا 89/0 با ارزش میانگین 82/0 برای تمامی مکان های ژنی محاسبه گردید. بالاترین میزان محتوی اطلاعات چندشکل در نشانگرهای Xgwm186 و Xgwm205 بیان کننده کارایی بیشتر این آغازگرها در تفکیک ژنوتیپ ها بوده است. فراوانی آلل نشانگرهای ریزماهواره ای دامنه ای بین 39/0-14/0 با میانگین 27/0 داشت. نتایج دندروگرام به روش اتصال همسایه ژنوتیپ ها را به سه گروه تفکیک کرد، شامل ژنوتیپ های Ae. tauschii ، T. monococcum . aegilopoides و Ae. cylindrica ، بطوریکه گونه های T. monococcum . aegilopoides و Ae. tauschii شباهت بیشتری به یکدیگر داشته اند، درحالیکه Ae. cylindrica خویشاوندی دورتری نسبت به دو گونه دیگر نشان داد. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که تنوع ژنتیکی درون گونه ای به طور معنی دار بیشتر از تنوع ژنتیکی بین گونه ای بوده است، بطوریکه 43/76 % تنوع درون گونه ای و 57/23% تنوع بین گونه ای محاسبه گردید. در محاسبهی ضریب همبستگی کوفنتیک توسط نرم افزار NTSYS، بیشترین ضریب کوفنتیک مربوط به ضریب تشابه جاکارد و روش UPGMA با 90/0= r بود. در تجزیه به مؤلفههای اصلی تعدیل شده، سه مؤلفه اول 71/25 از کل تغییرات را نشان داد که حاکی از پراکندگی مناسب نشانگرهای مورد استفاده در ژنوم بوده است. از این رو می توان به این نتیجه رسید که نشانگرهای SSR نه تنها در افتراق گونه های وحشی گندم (ژنوم هایA, B, C and D) بلکه در ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های درون گونه ای نیز مفید بوده است. علاوه بر این، نشانگرهای SSR جهت افزایش کارائی برنامه های انتقال ژن از گونه های خویشاوند متفاوت گندم به منظور ارتقاء بهبود گندم به خصوص برای تنش های زنده و غیر زنده دارای پتانسیل ارزشمندی است. لغات کلیدی : تنوع ژنتیکی، گونه های وحشی گندم، نشانگر SSR