گروه‌بندی ژنوتیپ‌های فندق (Corylus avellana L.) بومی شمال‌غرب ایران با استفاده از نشانگر ژنتیکی SCoT به روش PCOA و ارتباط آن با میزان تاکسول و پلی فنل‌ها

نویسندگان

1 استادیار زراعت و اصلاح نباتات، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد میانه، دانشگاه آزاد اسلامی، میانه، ایران

2 استادیار علوم کشاورزی و گیاهی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی، کرج، ایران

3 استادیار، گروه پژوهشی کشت و توسعه، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی، کرج، ایران

4 استادیار، گروه علوم باغبانی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی و محصولات ارگانیک، واحد میانه، دانشگاه آزاد اسلامی، میانه

5 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران

doi
10.22092/ijmapr.2023.359502.3214
چکیده

سابقه و هدف: تاکسول یکی از ارزشمندترین مواد مؤثره موجود در برخی گیاهان است که در شیمی درمانی بر علیه سرطان‌های سینه، معده، تخمدان، کبد، ریه، دهانه رحم و پانکراس استفاده می‌شود. برگ فندق (Corylus avellana L.) یکی از گیاهانی است که وجود تاکسول در آن اثبات شده است. جنگل‌های طبیعی مناطق اردبیل، ارسباران و میانه از مناطق مهم ژرم  پلاسم‌های فندق می‌باشند. هدف از این پژوهش بررسی و گروه‌بندی نمونه‌های زیر جمعیتی فندق این مناطق براساس نشانگر ژنتیکی SCoT و مقایسه نمونه‌های یک کلاستر با استفاده از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی از نظر میزان تاکسول موجود در برگ فندق و خصوصیات فیتوشیمیایی میوه آنها بود.مواد و روش‌ها: این پژوهش طی سال‌های 99-1398 انجام شد. در این پژوهش تعداد 78 نمونه تک درخت بومی از جنگل‌های طبیعی فندقلو اردبیل، میانه و ارسباران انتخاب شده (بر حسب فاصله جغرافیایی نمونه‌های هر منطقه جمیعت ان منطقه در نظر گرفته شد) و موقعیت جغرافیایی هر منطقه با GPS ثبت شد. صفات کمّی و کیفی فندق براساس وسعت، خصوصیات جغرافیایی و تنوع احتمالی موجود بین توده‌های فندق شمال‌غرب کشور و براساس توصیف‌گر فندق معاونت تحقیقات و شناسایی ارقام گیاهی، وزارت جهاد کشاورزی جمع‌آوری شد. براساس تنوع فنوتیپی، نمونه‌های زیر جمعیتی (تک درخت) انتخاب شده، از قسمت برگ استخراج DNA به روش CTAB انجام شد. پس از کیفیت سنجی DNA در طیف جذبی 260 و 280 نانومتر در نانودراپ، با استفاده از پرایمرهای اختصاصی SCoT، واکنش PCR انجام شد. سپس الکتروفورز نسبت به حضور یا عدم حضور نشانگر (صفر و یک) انجام و داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار POP Gene v1.32 مورد ارزیابی قرار گرفتند. از هر گروه بسته به تعداد نمونه‌ها، حداقل دو نمونه انتخاب و میزان تاکسول در برگ آنها استخراج و اندازه‌گیری شد. از میوه‌های فندق نمونه‌های انتخابی گزینش و میزان خصوصیات آنتی‌اکسیدانی، فنل‌ها، اسیدهای چرب و میزان برخی عناصر معدنی اندازه‌گیری شد.نتایج: براساس وجود و عدم وجود باندهای ژنتیکی SCoT در ژنوم نمونه‌های انتخابی فندق از مناطق مختلف آنالیز تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCOA) انجام شد. هبستگی (ضریب همبستگی مانتل) بین ضریب تشابه براساس گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها با استفاده از نشانگر SCoT و ضرایب تشابه با استفاده از داده‌های مشخصات جغرافیایی برابر با 0.54 محاسبه شد که معنی‌دار بود (Pvalue<.05). بررسی میزان محتوی اطلاعات ژنتیکی (PIC) براساس پرایمرهای SCoT مورد استفاده نشان داد که در گروه‌های جدا شده براساس PCoA میزان PIC متفاوت بود. بین گروه‌های ژنوتیپی از نظر صفات محتویات پروتئینی، محتویات اسیدهای چرب، فیبر، کربوهیدرات، فنل تام، پالمیتیک‌اسید. تفاوت معنی‌دار در سطوح احتمال0.05و 0.01وجود داشت و از نظر بقیه صفات تفاوت معنی‌دار دیده نشد.مقایسه میانگین گروه‌های ژنوتیپی فندق نشان داد که از نظر محتوی پروتئینی، درصد اسیدهای چرب، میزان خاصیت آنتی‌اکسیدانی و پالمیتیک اسید، بیشترین میانگین مربوط به ژنوتیپ‌های گروه 1 بوده است. مقادیر ضرایب تشابه در گروه‌بندی براساس نشانگر SCOT و ضرایب تشابه حاصل نتایج نشان داد، میزان همبستگی بین ضرایب محاسبه شده 0.76 است. ارزیابی جریان ژنی (Nm) وشاخص تثبیت (Fst) در درون جمعیت‌ها و ژنوتیپ‌های فندق بیشترین میزان جریان ژنی Nm و کمترین میزان Fst را در کل جمعیت‌ها (0.55=Fst و 0.7=Nm) را نشان دادند که همین روند در گروه‌ها نیز رعایت شده بود هر چند که میزان ضریب Nm در ژنوتیپ‌های گروه 1 بود (0.81= Nm). میزان هتروزیگوسیتی بین جمعیتی (Dst) 0.15 برآورد شد.نتیجه‌گیری: از آنجایی‌که همواره در مطالعه صفات فیتوشیمیایی مستلزم زمان و انجام آزمایشات متعدد است، وجود نشانگرهای نشانگر قابل اعتماد تکرارپذیر برای یافتن ژنوتیپ‌های با شاخصه‌های فیتوشیمیایی و تاکسول بالا ضرورت پیدا می‌کند. مقدار پایین پارامتر جریان ژنی Nm)) نشان داد که جمعیت‎های مورد مطالعه میل به افتراق بالایی دارند. وجود تنوع ژنتیکی بالا درون جمعیت‎ها امکان اجرای برنامه‎های اصلاحی را توجیه‌پذیر می‎سازد. بالا بودن تشابه ژنتیکی بین جمعیت‎ها مطالعه نشانگر SCoT (بیشترین0.97 کمترین 0.81) نشان داد جمعیت‌ها به یک منشاء و زمینه ژنتیکی تعلق دارند.