پژوهش‌های سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران)
تنوع در مقدار ژنوم 22 جمعیت از جنس Tanacetum L. (Anthemideae, Asteraceae) در ایران: با تاکید بر ویژگیهای گردهشناسی، ریختشناسی و اکولوژیکی
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.
|
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).
|
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.
49 (3): 381-387.
376: 559-560.
', './data/cell/coversheet/cover_fa.jpg'))
دوره 33، شماره 2
تیر 1399صفحه 144-154
- تاریخ دریافت: 24 خرداد 1396
- تاریخ بازنگری: 13 مرداد 1396
- تاریخ پذیرش: 16 بهمن 1396