نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ملایر

2 دانشیار پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی،دانشگاه شهید بهشتی.تهران

چکیده

بذر 22 جمعیت مختلف از جنس Tanacetum (12 گونه و 7 زیر گونه) و بذر نمونه‌هایی از Pisum sativum L.
Petunia hybrida Vilm. وTriticum aestivum L. به عنوان استاندارد انتخاب شده و در شرایط یکسان گلخانه-ایی کاشته شدند. اندازه‌گیری میزان ژنوم (C-value، مقدار DNA در هسته‌های هاپلوئید) بوسیله دستگاه فلوسایتومتر انجام گرفت. داده‌های حاصل از مطالعه توسط نرم‌افزار SPSS 16 مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج حاصل از اندازه-گیری ژنوم هسته ارتباط معنی‌داری را با اندازه دانه‌گرده، شکل و رنگ کاپیتول، نوع گل‌آذین و محدوده پراکنش گونه‌ها نشان داد، اما با اندازه بذر و برخی فاکتور‌های محیطی نظیر ارتفاع و رطوبت زیستگاه ارتباط معنی‌داری نشان نداد. همچنین نتایج نشانگر تنوع مقدارvalue 2C (مقدار DNA در هسته‌های دیپلویید) در جمعیت‌های مورد مطالعه، با دامنه 84/3 پیکوگرم در Tanacetum parthenium (Tehran) تا 12/24 پیکوگرم در Tanacetum polycephalum subsp. Farsicum بود. همچنین دامنه تنوع 2C value، 28/6 بار و C value 73/2 بار است.
واژه‌های کلیدی: ارتفاع،اندازه ژنوم،دانه گرده، ریخت‌شناسی ،فلوسایتومتر.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Variation of DNA amount in 22 populations of Tanacetum L. (Asteraceae, Anthemideae) in Iran: Palynology, Morphology and Ecological implications

نویسنده [English]

  • ali sonboli 2

2 Department of Biology, Medicinal Plants and Drugs Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., 1983969411, Evin, Tehran, Iran.

چکیده [English]

Seed of 22 populations of Tanacetum (12 species and 7 subspecies) and seed of Pisum sativum, Petunia hybrid and Triticum aestivum as internal standards were selected and were caltivated under the same greenhouse conditions. Genome size (C-value, mass of DNA per haploid nucleus) was estimated by flow cytometry. Data from the study were analyzed by SPSS 16 software. The result revealed genome size is positively correlated with pollen morphometric, shape and colour of capitule, type of inflorecences and corology of species, but is negatively correlated with size of seed and environmental factors such as altitude and humidity of the habitat. The variation in the 2C value (mass of DNA per diploid nucleus) was high, with a range from 3.84 pg in Tanacetum parthenium (Tehran) to 24.12 pg in Tanacetum polycephalum subsp. farsicum. As wellas a 6.28-fold variation in 2C value and 2.73 fold variation in C value were found.
Key words: Altitude , Genome size, Pollen grains, Morphology, Flow cytometry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Altitude
  • Genome size
  • Pollen grains
  • Morphology
  • Flow cytometry

تنوع در مقدار ژنوم 22 جمعیت از جنس Tanacetum L. (Anthemideae, Asteraceae) در ایران: با تاکید بر ویژگیهای گرده­شناسی، ریخت­شناسی و اکولوژیکی

نیره اولنج1* و علی سنبلی2

1ایران، ملایر، دانشگاه ملایر، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی

2 ایران، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی

تاریخ دریافت: 24/3/96                تاریخ پذیرش: 16/11/96

چکیده

بذر 22 جمعیت مختلف از جنس Tanacetum (12 گونه و 7 زیر گونه) و بذر نمونه­های از Pisum sativum،
 Petunia hybrid وTriticum aestivum  به عنوان استاندارد انتخاب شده و در شرایط یکسان گلخانه­ایی کاشته شدند. اندازه گیری میزان ژنوم (C-value، مقدار DNA در هسته های هاپلوئید) به وسیله دستگاه فلوسایتومتر انجام گرفت. داده­های حاصل از مطالعه توسط نرم­افزار SPSS 16 مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج حاصل از اندازه­گیری ژنوم هسته ارتباط معنی­داری را با اندازه دانه­گرده، شکل و رنگ کاپیتول، نوع گل­آذین و محدوده پراکنش گونه­ها نشان داد، اما با اندازه بذر و برخی فاکتور­های محیطی نظیر ارتفاع و زیستگاه ارتباط معنی­داری را نشان نداد. تنوع در میزانvalue  2C  (مقدار DNAدر هسته­های دیپلویید) زیاد بوده با دامنه 84/3 پیکوگرم در  Tanacetum parthenium (Tehran)تا 12/24 پیکوگرم درTanacetum polycephalum subsp. farsicum. همچنین دامنه تنوع 2C value، 28/6 بار و C value 73/2 بار است.

واژه­های کلیدی: Tanacetum L.، اندازه ژنوم،اکولوژی، گرده شناسی، مورفولوژی.

* نویسنده مسئول، تلفن: 09187101767 ، پست الکترونیکی: n.olanj@malayeru.ac.ir

مقدمه

 

تیره کاسنی یا مینائیان (Asteraceae, Compositeae) بزرگترین تیره گیاهی با حدود 1700-1600 جنس و حدود 23000 گونه است که در تمام دنیا به جز قطب جنوب پراکنش دارد (12). قبیله آنتمیده که یکی از قبیله های این تیره با اندازه متوسط می­باشد (40) شامل 111 جنس و حدود 1800 گونه می­باشد (29). جنس Tanacetum با حدود 160 گونه بعد از (522) Artemisia و (175) Anthemis سومین جنس بزرگ از این قبیله است (27 و 28). این جنس در فلور ایرانیکا 54 گونه دارد (32) که بر اساس آخرین یافته­ها 36 گونه از آن در ایران پراکنش دارند (9، 24، 25، 26 و 36).

چندین تکنیک برای محاسبه اندازه ژنوم هسته  وجود  دارد

که در میان آنها فلوسایتومتری به خاطر سهولت، سرعت، دقت و همچنین مشخص کردن تفاوتهای کوچک در مقدار DNA بهترین آنها می­باشد (6 و 33). اصطلاح C-value برای اولین بار توسط سویفت (1950) ارائه گردید که به میزان ژنوم هاپلوئیدی همانندسازی نشده یک فرد اشاره دارد (38). این مقدار به صورت پیکوگرم بیان می­شود
(12-10=pg1). در موجودات فتوسنتز کننده میزان ژنوم
(C-value) گزارش شده بیش از 12000 بار اختلاف دارد به طوری که کمترین مقدار (pg 01/0≈) در جلبک تک سلولی Ostreococcus tauri و بیشترین آن ( pg127) در نهاندانهFritillaria assyriacaگزارش شده است (3). با این حال دامنه صحیح اندازه ژنوم متغیر است و تا کنون به طور دقیق مشخص نشده است، اگر چه تعداد گونه­هایی که میزان ژنوم آنها اندازه­گیری شده به طور مدوام در حال افزایش است اما داده­های موجود تنها 5/1 درصد از کل نهاندانگان دنیا می­باشد (14 و 21).

آنالیز فیلوژنتیکی 2802 گونه توسط لیچ و همکاران (1998) انجام شد. آنها در این آنالیز به این نتیجه رسیدند که اجداد گیاهان نهاندانه دارای ژنوم کوچک می­باشند و اندازه ژنوم بیش از 30 پیکوگرم فقط در تک لپه­ها و سانتالالها دیده می­شود(23). سولتیس و همکاران (2003) نیز به این نتیجه رسیدند که گیاهان اجدادی دو لپه­ایهای حقیقی دارای اندازه ژنوم کوچکی هستند به طوری که راسته­هایی نظیر Saxifragale, Astterides و Caryophyllales اندازه ژنوم کمی دارند، در صورتی­که کلادهایی که دارای اندازه ژنوم بالا هستند دارای موقعیت مشتق شده و در درون تک لپه­ایها و Santalales قرار می­گیرند (شکل 1). آنها همچنین مشخص کردند که بازدانگان با داشتن میزان بالای DNA هسته­ای از گروه نهاندانگان جدا می­شوند. همان طور که در شکل مشخص است راسته Asterales دارای اندازه ژنوم کمی ( pg50/3-41/1) است (35).

از آنجایی که بین میزان C-value و برخی عوامل بیولوژیکی ارتباط وجود دارد، داده­های C-value می­تواند به عنوان پیش­گو کننده­های ویژگیهای فنوتیپی در سطوح مختلف عمل کند (37)، بنابراین موقعیت تاکسونومیکی، تکامل ژنومی، اکولوژی، زادآوری گیاهان، بیولوژی مولکول و سلول، فیزیولوژی و تکامل با به دست آوردن میزان C-value به طور بهتری درک می­شود (14). تغییر در اندازه ژنوم به طور مستقیم با ویژگیهایی نظیر حداقل زمان تولید مثل، رشد در شرایط اکولوژیکی مختلف و همچنین ارتفاعات مختلف، فیزیولوژی و نمو گیاه ارتباط دارد (5، 19، 31 و 39). همچنین ارتباط مثبتی بین اندازه ژنوم و دوره زندگی گیاهان وجود دارد، به طوری که گیاهانی که دوره زندگی کوتاهی دارند نسبت به گیاهان چند ساله مقدار ژنوم بیشتری دارند (1).

 

شکل 1- تنوع اندازه ژنوم در نهاندانگان (35).

مواد و روشها

بذر 22 جمعیت مختلف از جنس Tanacetum (12 گونه و 7 زیر گونه) همرا با بذر نمونه­های از  Pisum sativum،Petunia hybridوTriticum aestivum  که به عنوان استاندارد انتخاب شده بودند در شرایط یکسان گلخانه­ایی درون گلدان کاشته شدند. به منظور اندازه گیری ژنوم آنها از هر جمعیت 5 فرد انتخاب شد و از هر فرد 2 نمونه به طور مستقل آنالیز شد.

در ابتدا قطعات تازه و جوان هر جمعیت (حدود mm2 25 دو برابر مقدار نمونه استاندارد) همراه با نمونه استاندارد (انتخاب نمونه استاندارد با توجه به سطح پلوییدی گیاه و همچنین بر اساس اندازه ژنوم T. cinerariifolium  (34) و T. vulgare (22) صورت گرفت) در پتری دیش پلاستیکی قرار داده شد و سپس حدود µL 70 از بافر Galbraith (13) روی آن ریخته و به وسیله تیغ ریش­تراشی خرد شدند. بدین ترتیب بافت تازه گیاهی همراه با نمونه استاندارد به صورت مکانیکی در بافر استخراج خرد شده و هسته سلولها در بافر آزاد شدند. سوسپانسیونی که بدین ترتیب آماده می­شود از یک فیلتر نایلونی 30 میکرومتری عبور داده شده و سپس به مدت 20 دقیقه با propidium iodide رنگ آمیزی می­شود. این رنگ به نوکلوتیدهای A-T موجود در DNA متصل می­شود. لازم به ذکر است در طول این مدت (20 دقیقه) لوله حاوی سوسپانسیون در یخ و تا زمان اندازه­گیری در دمای اتاق نگهداری می­شود.

اندازه­گیری میزان ژنوم به وسیله دستگاه فلوسایتومتر Epics XL انجام گرفت. اطلاعات جمع­آوری شده به صورت پالسهای دیجیتالی توسط سیستم کامپیوتری نمایش داده می­شود به طوری که دستگاه برای هر نمونه تزریق شده یک هیستوگرام ترسیم نموده که دارای اطلاعات آماری نظیر تعداد هسته­های شمارش شده، متوسط اندازه پیک و ضریب تغییرات (coefficient of variation) CV می­باشد. میزان محتوی DNA هسته برای هر نمونه طبق فرمول زیر به دست می­آید (10).

مقدار میانگین گیاه استاندارد/مقدار میانگین گیاه مورد نظر×حجم ژنوم گیاه استاندارد =حجم ژنوم نمونه(پیکو گرم)

بحث و نتیجه­گیری

مقدار DNA هسته­ای برای تفسیر روابط تکاملی گونه­ها مورد استفاده قرار می­گیرد، به طوری که برای بررسی ارتباط فیلوژنی و سیستماتیکی بسیاری از گروههای تاکسونومیک از میزان اندازه ژنوم هسته­ای استفاده می­شود (30). نتایج به دست آمده از فلوسایتومتری این تاکسونها در جدول 1 ارائه گردیده است. همچنین میزان ژنوم به صورت مگا جفت باز (Mbp 978 pg=1)، مقدار DNAی هسته در حالت هاپلوئید (Cx 1) و همچنین نوع استاندارد مورد استفاده نیز در این جدول ارائه گردیده است. آنالیز واریانس اندازه ژنوم در بین گونه­های مختلف این جنس اختلاف معنی­داری را (F=1.276, P=0.000) نشان داد.

با توجه به داده­های ارائه شده در جدول 1 مشخص شد که دامنه تنوع2C value، 28/6 بار است و این دامنه تغییرات برای C value، 73/2 بار می­باشد. در این جدول حداقل مقدار2C value، ( pg84/3) در گونه T. parthenium (Tehran) و حداکثر مقدار آن ( pg12/24) در گونه polycephalum subsp. farsicum T. وجود دارد که این نشان­دهنده افزایش مقدار DNA بیش از شش بار است. مقدارِDNA برای ژنوم هاپلوئید از pg 92/1 درT. parthenium (Tehran) تا  pg19/5 در T. balsamita subsp. balsamitoides تغییر می­کند. میانگین اندازه ژنوم برای گونه­های دیپلوئید pg 52/7 است که دامنه آن بین  pg38/10-84/3 است، این میانگین برای تاکسونهای تریپلوئید pg 16/10 با دامنه pg 31/11-58/8، برای تتراپلوئیدها  pg21/17 با دامنه  pg24/18-87/14می­باشد. تنها یک گونه پنتاپلوئید مشاهده شد که مقدار DNAی آن  pg11/17بود، دامنه مقدار DNAی هسته­ای برای گونه­های هگزاپلوئید pg 12/24-99/22 با میانگین  pg21/17 است.

سنجش اندازه ژنوم یک روش سریع و مطمئن برای تعیین سطوح پلوئیدی در گروه گونه­هایی که حداقل یک گونه دیپلوئید از آنها اندازه­گیری شده می­باشد (41). با افزایش سطح پلوئیدی در جنس Tanacetum اندازه ژنوم نیز افزایش پیدا خواهد کرد. در جدول 2 مقدار DNAی هسته­ای و برخی ویژگیهای اکولوژیکی، مورفولوژیکی ومیکرومورفولوژی دانه گرده ارائه شده است. ارتباط این ویژگیها با مقدار ژنوم هسته ای به شرح زیر است.

 

 

جدول 1- مقدار DNAی هسته­ای بر اساس مگا جفت باز و پیکو گرم.

Taxon

X

2C

2C (Mbp)

1Cx

standard

Tanacetum archibaldii

9

77/8±04/0

06/8577

39/4

Petunia

T. balsamita subsp. balsamitoides

9

38/10±09/0

64/10151

19/5

Petunia

T. budjnurdense

9

13/10±19/0

14/9907

07/5

Petunia

T. canescens

9

3/9±13/0

4/9095

65/4

Petunia

T .chiliophyllum var. oligocephalum (Khoy)

9

67/7±05/0

26/7501

84/3

Petunia

T. chiliophyllum. var. oligocephalum (Salmas)

9

87/14±28/0

86/14542

72/3

Pisum

T. joharchii

9

31/11±11/0

18/11061

77/3

Pisum

T. kotschyi (Zanjan)

9

58/8±09/0

24/8391

86/2

Pisum

T. kotschyi (Marand)

9

72/10±07/0

16/10484

57/3

Pisum

T. kotschyi (Urmia)

9

04/10±12/0

12/9819

35/3

Pisum

T. parthenium (Tehran)

9

84/3±.04/0

52/3755

92/1

Petunia

T. parthenium (Hamedan)

9

4±04/0

3912

2

Petunia

T. parthenium (cultivated)

9

51/4±04/0

78/4410

26/2

Petunia

T. persicum

9

4/4±69/0

2/4303

20/2

Petunia

T.polycephalum subsp. argyrophyllum

9

26/9±14/0

28/9056

63/4

Petunia

T. polycephalum subsp. azerbaidjanicum

9

24/18±31/0

72/17838

56/4

Pisum

T. polycephalum subsp. duderanum

9

63/17±53/0

14/17242

41/4

Pisum

T.polycephalum subsp. heterophyllum

9

1/18±29/0

8/17701

53/4

Pisum

T. sonbolii

9

17/9±19/0

26/8968

59/4

Petunia

T.fisherae

9

11/17±27/0

58/16733

42/3

Pisum

T.polycephalum subsp. heterophyllum

9

99/22±56/0

22/22484

83/3

Triticum

T .polycephalum subsp. farsicum

9

12/24±39/0

36/23589

02/4

Triticum

X: عدد پایه کروموزمی، 2C: مقدار DNAی هسته ای بر حسب پیکوگرم، 2C (Mbp): مقدار DNAی هسته ای بر حسب مگا جفت باز،1Cx: مقدار DNAی هسته ای بر اساس هر سری کروموزمی.

جدول 2- مقدار DNAی هسته ای و برخی ویژگیهای اکولوژیکی، مورفولوژیکی، میکرومورفولوژی دانه گرده و کاریولوژی

 

Taxon

2c

P

(µm)

E

(µm)

ارتفاع

(m)

بذر

(mm)

پراکنش

شکل

کاپیتول

رنگ گل

نوع گل آذین

نوع زیستگاه

Tanacetum archibaldii

77/8

   

3400

2

انحصاری

شعاعی

سفید

گل منفرد

صخره­ای-خشک مرطوب

T. balsamita subsp. balsamitoides

38/10

8/30

2/30

3165

5/2-2

4 کشور

شعاعی

سفید

دیهیم تنک

مرطوب مرتفع

T. budjnurdense

13/10

44/28

1/31

1700

3

انحصاری

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم- خوشه مرکب

مرطوب مرتفع

T. canescens

3/9

31

18/33

2020

2/2-2

3 کشور

لوله ای

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ و آهک خشک

T. .chiliophyllum var. oligocephalum (Khoy)

67/7

   

1580

2-8/1

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

گل منفرد –دیهیم تنک

خاک گچ و آهک خشک

T. chiliophyllum. var. oligocephalum (Salmas)

87/14

   

1800

2

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

گل منفرد -دیهیم تنک

خاک گچ و آهک خشک

T. joharchii

31/11

2/31

26/33

2790

3-8/2

انحصاری

شعاعی

سفید

گل منفرد

صخره­ای خشک

T. kotschyi (Zanjan)

58/8

29

94/30

2200

3

4 کشور

شعاعی

سفید

گل منفرد

صخره­ای خشک

T. kotschyi (Marand)

72/10

   

1900-2200

3-8/2

4 کشور

شعاعی

سفید

گل منفرد

صخره­ای خشک

T. kotschyi (Urmia)

04/10

   

1800-2300

3-8/2

4 کشور

شعاعی

سفید

گل منفرد

صخره­ای خشک

T. parthenium (Tehran)

84/3

32/23

 

94/24

 

1800

2/1-1

جهان وطن

شعاعی

سفید

گل منفرد- دیهیم تنک

مرطوب

T. parthenium (Hamedan)

4

 

 

1850

2/1-1

جهان وطن

شعاعی

سفید

گل منفرد- دیهیم تنک

مرطوب

T. parthenium (cultivated)

51/4

5/26

4/28

 

1800

7/1-/5/1

جهان وطن

شعاعی

سفید

گل منفرد- دیهیم تنک

مرطوب

T. persicum

4/4

5/23

32/26

2800-3000

5/1-3/1

2 کشور

شعاعی

سفید

گل منفرد- دیهیم تنک

صخره­ای- خشک

T.polycephalum subsp. argyrophyllum

26/9

6/35

4/34

1680

2

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ-آهک خشک

T. polycephalum subsp. azerbaidjanicum

24/18

54/34

8/39

1860

2/3-3

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ-آهک خشک

T. polycephalum subsp. duderanum

63/17

   

3400

5/2-2

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ-آهک خشک

T.polycephalum subsp. heterophyllum

1/18

   

2800

5/2-2

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ-آهک خشک

T. sonbolii

17/9

3/33

74/36

2400

4-5/3

انحصاری

لوله ای- زبانکی

زرد

گل منفرد

خاک گچ-آهک خشک

T.fisherae

11/17

24/35

3/38

3000-3300

4-5/3

4 کشور

لوله ای

زرد

گل منفرد

صخره­ای خشک

T.polycephalum subsp. heterophyllum

99/22

   

2020

5/2-2

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ-آهک خشک

T .polycephalum subsp. farsicum

12/24

   

2300

5/2-2

4 کشور

لوله ای- زبانکی

زرد

دیهیم متراکم

خاک گچ-آهک خشک

P= میانگین طول قطبی، E= میانگین قطر استوایی


اندازه دانه­گرده و مقدار ژنوم هسته­ای: در بین تاکسونهایی مورد مطالعه، با افزایش مقدار طول استوایی و قطر قطبی دانه گرده میزان ژنوم هسته ای نیز افزایش می­یابد و می­توان گفت که رابطه مستقیمی بین اندازه دانه­گرده و میزان 2C value وجود دارد (شکل2و 3).

 

شکل2- ارتباط بین طول قطبی دانه­گرده و میزان 2C value

 

شکل3- ارتباط بین قطر استوایی دانه­گرده و میزان2C value

ارتفاع محل رویش و مقدار ژنوم هسته­ای: در این مطالعه ارتباطی بین ارتفاع و مقدار DNAی هسته وجود ندارد (شکل4). در گونه­های جنس Tanacetum بیشترین میانگین میزان ژنوم ( pg56/13) به گونه­هایی که در ارتفاع بین 2500-2000 متر رویش دارند و کمترین مقدار (pg 03/9) آن به گونه­هایی که در ارتفاعات کمتر از 2000 متر می­رویند، دیده می­شود (شکل 4).

 

شکل 4- ارتباط بین ارتفاع و میزان 2C value

طول بذر و مقدار ژنوم هسته­ای: بین طول بذر و مقدار ژنوم هسته­ای نیز ارتباطی وجود ندارد (شکل 5) تنها در سه جمعیت مختلف گونه T. parthenium ، جمعیت کاشته شده با اندازه بذر بزرگتر نسبت به دو جمعیت خودرو دارای میزان ژنوم هسته ای بیشتری می­باشد.

 

شکل5- ارتباط بین طول بذر و میزان 2C value

پراکنش و مقدار ژنوم هسته­ای: از بین 22 جمعیت مورد بررسی چهار جمعیت اندمیک است. T. parthenium که در سراسر جهان پراکنش دارد کمترین میزان ژنوم هسته را دارا می­باشد (شکل 6). این نکته نتایج گارسیا و همکاران (2008)را مبنی بر اینکه گونه­هایی با پراکنش وسیع معمولاً از استراتژی r (و از این رو مقدار کمتر ژنوم هسته ای) پیروی می­کنند در صورتی که گونه­هایی که پراکنش محدود دارند به استراتژی k تمایل بیشتری دارند و اندازه ژنوم بیشتری نیز دارند تایید می­کند (15). همین­طور مشخص شد که گونه­هایی که با داشتن مقدار کمتر DNA هسته، تمایل بیشتری به پراکنش در مناطق مختلف دارند، رشد سریع تری دارند و کمتر چوبی شده­اند. همچنین عموماً این گونه­ها استرس خشکی را کمتر تحمل می­کنند ( این گروه از استراتژی r تبعیت می­کند)، در صورتی­که در مقایسه با این گروه گونه­هایی که دارای مقدار بیشتر DNA هسته­ای هستند پراکنش کمتر و رشد کندتر دارند، همچنین کوتاه­تر می­باشند و بیشتر چوبی می­شوند، این گونه­ها استرس خشکی را بیشتر تحمل می­کنند (این گروه از استراتژی k تبعیت می­کنند) (14). مطالعات انجام گرفته در این پژوهش نیز کاملاً این مطلب را تایید می­کند چرا که گونه T. parthenium رشد سریعی دارد، بلند و کاملاً علفی است، در مناطق مرطوب می­روید و با داشتن مقدار ژنوم هسته­ای کمتر پراکنش جهانی دارد. در حالی­که اکثر گونه­های اندمیک ارتفاع کمتری دارند، در رویشگاههای خشک و صخره­ایی می­رویند و دارای میزان ژنوم هسته ای بیشتری هستند. در تحقیق دیگری (2) مشخص شد گونه­هایی که علف هرز هستند و به عنوان گیاهان مهاجم در نظر گرفته می­شوند، در مقایسه با گونه­های دیگر در همان جنس مقدار DNAی کمتری دارند و برعکس، گیاهانی که در معرض انقراض هستند، مقدار DNA هسته­ای بیشتری دارند. نتایج آنالیز واریانس (ANOVA) بین تاکسونهای مورد مطالعه در این پژوهش نیز نشان داد که گونه­هایی که پراکنش جهانی دارند، به طور معنی داری (P=0.023) دارای اندازه ژنوم کوچکتری ( pg11/4) نسبت به گونه­های اندمیک ( pg56/13) هستند.

1: انحصاری

2: کشور 2-4

3: جهان وطن

 

شکل 6- ارتباط بین میزان پراکنش گونه­های دیپلوئید وC value

شکل کاپیتول و مقدار ژنوم هسته­ای: کمترین میانگین مقدار ژنوم ( pg65/7) در گونه­هایی که کاپیتول شعاعی دارند یافت می­شود و بیشترین مقدار آن ( pg22/15) در گونه­هایی که کاپیتول لوله­ای-زبانکی دارند دیده می­شود. گونه­هایی که کاپیتول لوله­ای دارند، میانگین ژنومی حد واسط ( pg74/11) دو گروه قبل را دارا می­باشند. در بین گونه­های دیپلویید گلهای دارای کاپیتول شعاعی به طور معنی داری (P=0.0075) دارای اندازه ژنوم کوچکتر (pg983/5) نسبت به گونه­های لوله­ای-زبانکی (pg 058/9) بوده و در بین همه گونه­ها نیز گلهای کاپیتول شعاعی دارای اندازه ژنوم کوچکتر ( pg65/7) نسبت به گل­های دیسی فرم ( pg22/15) هستند (P=0.008) اما با گلهای دیسکویید اختلاف معنی داری نشان ندادند ( شکل 7).

 

شکل 7- ارتباط بین شکل کاپیتول و میزان 2C value. radiate: شعاعی، disiform: لوله­ای-زبانکی، discoid: لوله­ای.

رنگ گل و مقدار ژنوم هسته­ای: در بین کلیه تاکسونهای مطالعه شده، مقدار ژنوم جمعیتهای گل زرد ( pg883/14) به طور معنی­داری (P=0.002) از اندازه ژنوم تاکسونهای گل سفید ( pg655/7) بیشتر است (شکل 8).

نوع گل­آذین و مقدار ژنوم هسته­ای: بیشترین میانگین مقدار ژنوم در گونه­هایی که گل­آذین منفرد دارند یافت می­شود ( pg5/14) و کمترین مقدار آن ( pg5/7) در بین گونه­هایی که گل­آذین منفرد تا دیهیم تنک دارند مشاهده می­شود. تاکسونهایی که دارای گل­آذین منفرد هستند مقدار ژنومی حدواسط ( pg6/10) این دو را دارند (شکل 9). در بین تمامی تاکسونهای مورد بررسی (سطوح مختلف پلوئیدی) مقدار ژنوم در بین گونه­هایی که دارای دیهیم تنک هستند به طور معنی داری (P=0.006) کوچکتر (pg54/6) از گلهایی با گل­آذین دیهیمی متراکم (pg57/15) می­باشد، اما اختلاف معنی داری با گونه­های گل منفرد ندارند. در بین تاکسونهای دیپلویید نیز اندازه ژنوم بین هر سه نوع گل ­آذین معنی­دار است (P=0.001) و گونه­هایی که دارای گل­آذینهای دیهیمی تنک ( pg884/4) و گل منفرد ( pg970/8) هستند، اندازه ژنوم کمتری نسبت به گل­آذین دیهمیی متراکم ( pg786/9) دارند.

 

شکل8- ارتباط بین شکل رنگ گل و میزان 2C value

 

شکل9- ارتباط بین نوع گل­آذین و میزان 2C value.

نوع رویشگاه و مقدار ژنوم هسته­ای: مقدار ژنوم تاکسونهایی که در مناطق مرطوب رویش دارند (pg572/6) به طور معنی­داری (P=0.013) نسبت به گونه­هایی که در مناطق خشک می­رویند ( pg618/13) کمتر است (شکل 10).

1. خشک

2. مرطوب

 

شکل10- ارتباط بین رویشگاه و میزان 2c value

کراس و همکاران (1995) عنوان کردند گونه­هایی که به محیطهای خشک سازگارند دارای مقدار DNAی کمتری نسبت به گونه­هایی که در مناطق همیشه سبز می­رویند هستند(7)،گارسیا و همکاران نیز با بررسی جنس Artemisiaبه این نتیجه رسیدند که گونه­هایی که در مناطق خشک می­رویند 2C value بیشتری دارند که نتایج تحقیق حاضر نیز این مطلب را تایید می­کند(16).

از آنجایی که مقدار C value درون یک گونه ثابت در نظر گرفته می­شود، حضور تنوع در مقدار DNAی هسته­ای بحث­برانگیز است. برخی محققین این تغییرات را ناشی از اشتباهاتی که در اندازه­گیری میزان ژنوم رخ می­دهد می­دانند و یا ناشی از اشتباه در شناسایی گونه مورد نظر عنوان می­کنند. (17، 18 و 30). این درحالی است که برخی دیگر از محققین از این ایده حمایت می­کنند که مقدار ژنوم هسته ای در پاسخ به شرایط محیطی تغییر می­کند و به تئوری انعطاف­پذیری یا شکل­پذیری ژنوم (Plasticity or flexibility theory) اعتقاد دارند (11 و 20).

تغییرات سازشی در اندازه ژنوم در پاسخ به شرایط استرس­زای محیط (8). نیز وجود دارد که از آن جمله می­توان به فعالیت retrotransposon و همچنین تغییر در تعداد DNA­های تکراری اشاره کرد (4).

با توجه به مطالعاتی که تا کنون انجام گرفته مشخص شده است که اندازه ژنوم هسته به ازای هر سری کروموزومی، با افزایش سطح پلوئیدی کاهش می­یابد که این مطلب در تحقیق حاضر تأیید نشد. اگر چه در مطالعات دیگر تنها گونه­هایی که پلوئیدی زوج داشتند با یکدیگر مقایسه شدند و فرد پلوئیدیها حضور نداشتند ( در این تحقیق سطوح پلوئیدی فرد و زوج با هم مقایسه شدند).

در این بررسی مشخص شد که ارتباط معنی داری بین ارتفاع محل رویش و اندازه بذر با اندازه ژنوم هسته وجود ندارد. درحالی­که بین گونه­های اندمیک و جهان وطن با اندازه ژنوم ارتباط معنی داری وجود دارد. گونه­های اندمیک این مطالعه (T. budjnurdense, T. joharchii, T. archibaldii) اندازه ژنوم بیشتری نسبت به گونه
T. parthenium که تقریباً در همه نقاط می­رویند، دارند. این گونه­ها (اندمیک) در مقایسه با گونه­های گروه دوم (جهان وطن) دارای ارتفاع کمتر بوده، در قاعده چوبی شده­اند و بیشتر در مناطق خشک می­رویند. گونه­های جهان وطن، دارای رشد سریع­تر و ارتفاع بیشتر هستند و کمتر چوبی می­شوند. این مطلب نتایج دیگر محققین را تأیید می­کند (2، 14 و 15). بین شکل کاپیتول، رنگ گل، نوع گل­آذین با اندازه ژنوم ارتباط معنی­دار وجود دارد. بدین شکل که کمترین میانگین اندازه ژنوم در گونه­هایی با کاپیتول شعاعی و بیشترین میانگین در گونه­هایی با کاپیتول دیسی­فرم دیده می­شود. اندازه ژنوم گونه­های گل زرد از گل سفیدها بیشتر است، گونه­هایی که دارای گل­آذین منفرد هستند، دارای اندازه ژنوم بیشتری در مقایسه با گونه­هایی که گل­آذین دیهیمی تنک دارند، هستند.

1- Barow, M. and Meister, A. (2003). Endopolyploidy in seed plants is differently correlated to systematics, organ, life strategy and genome size. Plant Cell and Environment,26: 571–584.
2- Bennett, M. D. Leitch, I. J. (2005a). Angiosperm DNA C-values database. Available at: http://www.rbgkew.org.uk/cval/homepage.html (Release 4.0).
3- Bennett, MD. and Leitch, IJ. (2005b). Genome size evolution in plants. In: Gregory TR, ed. The evolution of the genome, San Diego: Elsevier Academic Press, 90–151.
4- Bennetzen, J. L. (2005). Transposable elements, gene creation and genome rearrangement in flowering plants. Current Opinion in Genetics and Development, 15: 1–7.
5- Bharathan, G. (1996). Reproductive development and nuclear DNA content in angiosperms. American Journal of Botany,83: 440-451.
6- Biradar, D.P. and Rayburn, A.L. (1993). Intraplant nuclear DNA content variation in diploid nuclei of maize (Zea mays L.).Journal of Experimental Botany, 44: 1039–1044.
7- Cros, J., combes, M. C., Chabrillange, N., Duperray, C., Monnot des Angles, A. and      Hamon S. (1995). Nuclear DNA content in the subgenus Coffea (Rubiaceae): inter and intraspecific variation in African species. Canadian Journal of Botany, 73: 14-20.
8- Cullis, A. C. (2005). Mechanisms and control of rapid genomic changes in flax. Annals of Botany, 95: 201–206.
9- Djavadi, S. B. (2008). Three new records Tanacetum for the flora of Iran. Rostaniha,9(1): 23-32.
10- Doležel, J. and Bartoš, J. (2005). Plant DNA flow cytometry and estimation of nuclear genome size. Annals of Botany,95: 99–110.
11- Durrant, A. and Jones, T.W.A. (1971): Reversion of induced changes in amount of nuclear DNA in Linum. Heredity. 27: 431-439.
12- Funk, V.A., Susanna, A., Stuessy, T. F. and Bayer, R. J. (2009). Systematics, Evolution and Biogeography of the Compositae. Vienna: International Association of Plant Taxonomy, pp:171-189
13- Galbraith, D.W., Harkins, K.R., Maddox, J.M., Ayres. N.M., Sharma D.P. and Firoozabady E. (1983) Rapid flow cytometric analysis of cell cycle in intact plant tissues. Science. 220, 1049–1051.
14- Garcia, S. Inceer, H. Garnatje, T. and Valles, J. (2005). Genome size variation in some representatives of the genus Tripleurospermum. Biologia Plantarum.
49 (3): 381-387.
15- Garcia, S., Canela, M. A., Garnatje, T. M., Carthur, E. D., Pellicer, J., Sanderson, S. C. and Vallès, J. (2008). Evolutionary and ecological implications of genome size in the North American endemic sagebrushes and allies (Artemisia, Asteraceae), Biological Journal of the Linnean Society, 94, 631–649.
16- Garcia, S., Sanz, M., Garnatje, T., Kreitschitz, A., McArthur, E. D. and Vallès, J. (2004). Variation of DNA amount in 47 populations of the subtribe Artemisiinae and related taxa (Asteraceae, Anthemideae): karyological, ecological, and systematic implications. Genom, 47: 1004–1014.
17- Greilhuber, J. (1998). Intraspecific variation in genome size: a critical reassessment. Annals of Botany, 82: 27–35.
18- Greilhuber, J. (2005). Intraspecific variation in genome size in angiosperms: identifying its existence. Annals of Botany,95: 91–98.
19- Jasienski, M. and Bazzaz, F.A. (1995). Genome size and high CO2. Nature,
 
376: 559-560.
20- Joarder, I.O., Al-Saheal, Y., Begum, J. and Durrant, A. (1975): Environments inducing changes in amount of DNA in flax. Heredity, 34: 247-253.
21- Kaur, N., Datson, P. M. and Murray, B. G. (2012). Genome size and chromosome number in the New Zealand species of Schoenus (Cyperaceae).Botanical Journal of the Linnean Society, 169, 555–564.
22- Keskitalo, M., Lindén, A. and Valkonen, J. P. T. (1998). Genetic and morphological diversity of Finnish tansy (Tanacetum vulgare L., Asteraceae). Theoretical and Applied Genetics, 96: 1141-1150.
23- Leitch, I. J., Chase, M. W. and Bennett, M. D. (1998). Phylogenetic analysis of DNA C-values provides evidence for a small ancestral genome size in flowering plants. Annals of Botany, 82: 85–94.
24- Moradi behjou, A., Sonboli, A., Riahi, H. and Kazempour Osaloo, Sh. (2016). Achene micromorphology in Tanacetum (Asteraceae-Anthemideae)and its taxonomic and phylogenetic implications. Flora, 222:37-51.
25- Mozaffarian, M. (2008) Tanacetum. _ In: Assadi, M. et al. (eds), Flora of Iran, Compositae: Anthemideae and Echinopeae, no. 59. Research Institute of Forests and Rangelands, pp. 134-198.
26- Mozaffarian, V. (2005). Notes on the tribe Anthemideae (Compositae), new species, new records and new combinations for Iran. Iranian journal of botany, 11 (1): 115-127.
27- Oberprieler, C. (2005). Temporal and spatial diversification of Circum-Mediterranean Compositae-Anthemideae. Taxon, 54 (4): 951-966.
28- Oberprieler, C., Himmelreich, S., Kallersjo, M., Valles, J., Watson, LE. and Vogt, R. (2009). Anthemideae. In: Funk, VA., Susanna A., Stuessy TF. and Bayer RJ. (eds.)., Systematics, Evolution and Biogeography of the Compositae. Vienna: International Association Plant Taxonomy, pp. 631–666.
29- Oberprieler, C., Vogt, R. and Watson, L. E. (2007). Anthemideae. – In: Kubitzki, K. (ed.), The families and genera of vascular plants VIII. Springer, pp. 342-374.
30- Ohri, D. (1998). Genome Size Variation and Plant Systematics. Annals of Botany,82: 75-83
31- Ohri, D., Nazeer, M. A. and Pal, M. (1981). Cytophotometric estimation of nuclear DNA in some ornamentals. Nucleus,24: 39-42.
32- Podlech, D. (1986).Tanacetum L. Flora Iranica (Rechinger K.H) 158: 88-148. Gruck V.Druck und Verlagsanstait.
33- Price, H. J. and Johnston, J. S. (1996). Analysis of plant DNA content by Feulgen microspectrophotometry and flow cytometry. InMethods of genome analysis in plants. Edited byP.P. Jauhar. CRC Press, Boca Raton, Fla. pp. 115–132.
34- Siljak-Yakovlev, S., Pustahija, F., Solic, EM., Bogunic, F., Muratovic, E., Basic, N., Catrice, O. and Brown, SC. (2010). Towards a genome size and chromosome number database of Balkan flora: C-Values in 343 Taxa with Novel Values for 242.Advanced Science Letters, 3: 190–213
35- Soltis, P. S. and Soltis, D. E. (2003). Applying the bootstrap in phylogeny reconstruction. Statistical Science, 18 (2): 256-267.
36- Sonboli, A., Oberprieler, C. (2010). Phylogenetic relationship and taxonomic position of Xylanthemum tianschanicum (Krasch.) Muradyan (Compositae,Anthemideae) as inferred from nrDNA ITS data. Biochemical Systematics and Ecology, 38: 702-707.
37- Sparrow, A.H., Miksche, J.P. (1961). Correlation of nuclear volume and DNA content with higher plant tolerance to chronic radiation.Science 134: 282-283.
38- Swift H. 1950. The constancy of desoxyribose nucleic acid in plant nuclei. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA36: 643654.
39- Thompson, K. (1990). Genome size, seed and germination temperature in herbaceous angiosperms. Evolutionary Trends in Plants,4: 113-116.
40- Valles, J., Garnatje, T., Garsia, S., Sanz, M. and Korobkov, A. (2005). Chromosome numbers in the tribes Anthemideae and Inuleae (Asteraceae). Botanical Journal of the Linnaean Society, 148: 77–85.
41- Vilhar, B., Vidic, T., Jogan, N. and Dermastia, M. (2002). Genome size and the nucleolar number as estimators of ploidy level in Dactylis glomerata in the Slovenian Alps. PlantSystematics and Evolution, 234: 1-13, 2002.