پژوهش‌های سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران)
ارزیابی سیتوژنتیکی ارقام کلزا و دو گونه وحشی سرده براسیکا
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
چکیده
شناسایی و ارزیابی ژنوتیپهای داخل سرده براسیکا به اصلاحگر در راستای شناسایی آللهای مورد نظر و کنترل کننده صفات مطلوب و در نهایت انتقال آنها به ارقام زراعی کمک میکند. استفاده از انواع رنگآمیزیها و روشهای نواربندی کروموزومی امروزه به عنوان ابزاری مفید جهت مطالعات سیتوژنتیکی و به کارگیری آنها در علوم زیستی، اصلاح نباتات، اصلاح دام، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی محسوب میشوند. به منظور بررسی تنوع سیتوژنتیکی ارقام زراعی کلزا و دو گونه وحشی شامل کلم وحشی و خردل مدیترانهای این پژوهش در شرایط گلخانه و آزمایشگاه ژنتیک دانشگاه یاسوج به اجرا در آمد. نتایج حاصل از مطالعه کروموزومی بیانگر شباهت زیاد درون گونهای بود بهنحوی که ارقام مختلف کلزا اعم از بهاره و پاییزه از نظر نسبت طول کل کروموزومهای شماره یک تا 19 تفاوت معنیداری با هم نداشتند. از نظر سایر ویژگیهای اندازهگیری شده نیز در اکثر موارد تفاوت غیر معنی دار بود. تودههای خردل از نظر خصوصیات کروموزومی اندازهگیری شده تفاوت معنیداری نشان ندادند به جز برای نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 3. این نتیجه به وضوح نشان میدهد که کلیه خردلهای مدیترانهای مورد مطالعه علیرغم اینکه از مناطق مختلف با شرایط آب و هوایی کاملاً متفاوت جمع آوری شدند اما تنوع کروموزومی زیادی ندارند. در بین صفات متعدد اندازهگیری شده تنها نسبت طول کل کروموزوم شماره 7 و نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 6 بودند که دو توده کلم وحشی از نظر آنها تفاوت معنیداری داشتند. شرایط آب و هوایی مناطق جمعآوری شده این دو ژنوتیپ تقریباً مشابه و بنابراین این نتیجه دور از انتظار نبود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس و تجزیه خوشهای گونههای مورد بررسی بر اساس ویژگیهای شاخص عدم تقارن داخل کروموزومی (1A)، شاخص عدم تقارن بین کروموزومی (2A)، درصد شکل کلی (TF)، تفاوت طول نسبی حداکثر و حداقل (DRL) و تعداد کروموزومهای میتوزی حاکی از شباهتهای بین گونهای و امکان دورگهگیری موفق بین ژنوتیپهای انتخابی بود.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Cytogenetical evaluation of canola cultivars and two wild species of Brassica
چکیده [English]
Identification and evaluation of intrageneric Brassica species will be useful to identified valuable genes and traits and finally transfere of them into cultivated varieties. Cytogenetical methods such as chromosomal staining and banding are very important tools to use in different science branches including biology, plant breeding, animal breeding and biotechnology. In order to evaluate of cytogenetical characteristics of canola, wild hoary mustard and wild cabbage this study was conducted genetic lab. of Yasouj university. The cytogenetical results revealed high intraspecific similarity among genotypes of all three studied species. Different spring and winter canola cultivars showed no significant for total relative length of chromosomes, and for most of other measured chromosomal characters. Hoary mustard genotypes showed no significant differences for all chromosomal characters except for relative length of short arm of chromosome 3. This result clearly showed less cytogenetical variation among hoary mustard genotypes collected from different part of Iran. Also two wild cabbage genotypes indicated significant differences only for relative total length of chromosome 7 and for relative length of short arm of chromosome 6. The results of analysis variances and cluster analysis for intra-chromosomal symmetry index (A1), inter-chromosomal symmetry index (A2), total form percentage (TF), differences between relative length of the longest and the shortest chromosomes (DRL) and somatic chromosomal number revealed interspecific similarity, indicating crossability among selective genotypes. Sowing date and species type had high effect on flowering date. So, sowing date adjustion could be very important factor to synchronize flowring date.
کلیدواژه‌ها [English]
- Brassica
- Cytogenetical diversity
- Interspecific variation
ارزیابی سیتوژنتیکی ارقام کلزا و دو گونه وحشی سرده براسیکا
اشکبوس دهداری
یاسوج، دانشگاه یاسوج، دانشکده کشاورزی، اصلاح نباتات
تاریخ دریافت: 22/1/90 تاریخ پذیرش: 11/2/92
چکیده
شناسایی و ارزیابی ژنوتیپهای داخل سرده براسیکا به اصلاحگر در راستای شناسایی آللهای مورد نظر و کنترل کننده صفات مطلوب و در نهایت انتقال آنها به ارقام زراعی کمک میکند. استفاده از انواع رنگآمیزیها و روشهای نواربندی کروموزومی امروزه به عنوان ابزاری مفید جهت مطالعات سیتوژنتیکی و به کارگیری آنها در علوم زیستی، اصلاح نباتات، اصلاح دام، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی محسوب میشوند. به منظور بررسی تنوع سیتوژنتیکی ارقام زراعی کلزا و دو گونه وحشی شامل کلم وحشی و خردل مدیترانهای این پژوهش در شرایط گلخانه و آزمایشگاه ژنتیک دانشگاه یاسوج به اجرا در آمد. نتایج حاصل از مطالعه کروموزومی بیانگر شباهت زیاد درون گونهای بود بهنحوی که ارقام مختلف کلزا اعم از بهاره و پاییزه از نظر نسبت طول کل کروموزومهای شماره یک تا 19 تفاوت معنیداری با هم نداشتند. از نظر سایر ویژگیهای اندازهگیری شده نیز در اکثر موارد تفاوت غیر معنی دار بود. تودههای خردل از نظر خصوصیات کروموزومی اندازهگیری شده تفاوت معنیداری نشان ندادند به جز برای نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 3. این نتیجه به وضوح نشان میدهد که کلیه خردلهای مدیترانهای مورد مطالعه علیرغم اینکه از مناطق مختلف با شرایط آب و هوایی کاملاً متفاوت جمع آوری شدند اما تنوع کروموزومی زیادی ندارند. در بین صفات متعدد اندازهگیری شده تنها نسبت طول کل کروموزوم شماره 7 و نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 6 بودند که دو توده کلم وحشی از نظر آنها تفاوت معنیداری داشتند. شرایط آب و هوایی مناطق جمعآوری شده این دو ژنوتیپ تقریباً مشابه و بنابراین این نتیجه دور از انتظار نبود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس و تجزیه خوشهای گونههای مورد بررسی بر اساس ویژگیهای شاخص عدم تقارن داخل کروموزومی (1A)، شاخص عدم تقارن بین کروموزومی (2A)، درصد شکل کلی (TF)، تفاوت طول نسبی حداکثر و حداقل (DRL) و تعداد کروموزومهای میتوزی حاکی از شباهتهای بین گونهای و امکان دورگهگیری موفق بین ژنوتیپهای انتخابی بود.
واژههای کلیدی: براسیکا، تنوع سیتوژنتیکی، تنوع بین گونهای
نویسنده مسئول، تلفن: 09171432037 ، پست الکترونیکی: adehdari@yu.ac.ir
مقدمه
سرده براسیکا حدود 100 گونه دارد که اغلب آنها بومی نواحی مدیترانهای هستند. بر اساس تعداد کروموزومهای هاپلوئید هشت گروه در این سرده شناسایی شدهاند (26). این سرده شامل شش گونه زراعی است که سه گونه آن دیپلوئید و سه گونه آن تتراپلوئید هستند. از گونه های تتراپلوئید سرده براسیکا در روغنکشی استفاده میگردد. کلزا مهم ترین گیاه روغنی در این سرده است. کلم وحشی با نام علمی Brassica oleracea L. یکی از گونههای سرده براسیکا و بومی اروپای غربی است. این گیاه دارای ژنهای مهمی است که ویژگیهای خوبی از جمله مقاومت به تنشهای زنده و غیر زنده را کنترل میکنند (1 و 12). به همین دلیل میتواند منبع ژنتیکی بسیار خوبی برای اصلاح این سرده به خصوص کلزا باشد. کلم وحشی قرابت بسیار زیادی با گونههای سرده براسیکا دارد و یکی از اجداد کلزا محسوب میشود. خردل مدیترانهای نامهای متعدد معمول و علمی از جمله B.incana و Hirschfeldia incana دارد. منشاء آن مدیترانهای و در اکثر مناطق دنیا پراکنش دارد. مطالعاتی وجود دارد که نشان میدهد این گیاه میتواند در خود عناصر بسیار سمی به خصوص تالیوم جمع کند. در مطالعهای که در اسپانیا انجام شده مشخص گردید که این گیاه به همراه چند گونه دیگر براسیکا میتوانند تالیوم موجود در خاک را به داخل خود انتقال و تجمع دهند. در این مطالعه ضریب انتقال تالیوم از خاک به گیاه بسیار بالا بود(28). خردل مدیترانهای تنها گونه Hirschfeldia است که از خویشاوندان اصلی براسیکا بخصوص کلم وحشی محسوب میگردد(30).
کاتچساید (9) تفاوتهای ریختی بین کروموزومهای بدنی B. napus و B. rapa را گزارش نمود. وی مشاهده کرد که شباهتهای زیاد و یا کمی از نظر نوع کروموزومی در این دو گونه وجود دارد. مطالعات در سایرگونهها نیز نتایج مشابهی در برداشت. ریز بودن کروموزومهای این سرده مطالعات را مشکل و در برخی موارد غیر ممکن کرده است.
هیبریداسیون در سرده براسیکا از سال 1834 شروع شده یعنی زمانی که هربرت (نقل از 28) موفق شد هیبرید F1 بین B. napus و B. rapa تولید نماید. در همین زمان ساگرت (نقل از 24) موفق به انجام تلاقی بین B. oleracea , B. napus و B. rapa به گونهای که B. oleracea بعنوان والد نر بود شد. تا قبل از 1928 مطالعات جدی بر روی هیبریدهای بین گونهای وجود نداشت و اولین بار و مهم ترین آن را باید به موریناگا (21 و 22) نسبت داد. مطالعات وی همراه با مطالعات یو(31) و کارپچنکو (19) نشان دادند که گونههای با سطح پلوئیدی بالا (مثل B.carinata, B. cernua و B. napus)آلوپلوئیدهایی هستند که ژنوم آنها از گونههایی با تعداد کروموزوم پایینتر یعنی 8=n، 9=n و 10=n حاصل شدهاند.
ریچهاریکس (نقل از 23) سه تلاقی بین گونههای 20 کروموزومی انجام داد و جفتشدگی کامل کروموزومی در هر کدام از تلاقیها مشاهده کرد مگر در تلاقی B. pekinensis × B. rapa . مطالعات بعدی نشان داد که امکان تولید هیبریدهای هگزا و اکتاژنومی وجود دارد (18 و 19). توصیف سیتوژنتیکی کروموزومها در سرده براسیکا بسیار مشکل است زیرا ژنوم A، B و C در متافاز میوز معمولاً بی شکل و بسیار کوچک هستند. چون سانترومر کروموزومها به خاطر کوچک بودن اندازه کروموزومها به خوبی مشخص نیست بنابراین گروهبندی آنها بر اساس طول کروموزومها می باشد. کروموزومها بسیار شبیه به هم هستند. این شباهتهای چشمگیر بیانگر یکسان بودن منشاء آنها است.
موریناگا در سال 1933(21) کار خود را بر روی گونه های تتراپلوئید زراعی این سرده آغاز کرد. او اساس کار خود را در بی والنت هایی که تشکیل می شد قرار داد. B. napus به وسیله یو (31) با تلاقی دادن B. oleracea با B. compestris در شرایط آزمایشگاهی سنتز شد. درسال 1935 یو(31) کار مورینگا را به صورت مثلثی که در هر رأس آن یک گونه دیپلوئید و در وسط اضلاع آن گونههای تتراپلوئید قرار داشتند در آورد.
هیبریدهای زیادی از تلاقی گونههای وحشی×وحشی و زراعی×وحشی با مرتفع ساختن موانع باروری در این سرده به دست آمده است. دورگهگیری بدنی در این سرده نیز امکان پذیر است. مثلاً هیبریدی به نام Arabidobrassica به همین روش به دست آمده است (گلبا و هافمن،1980 نقل از 23). یکی از مهم ترین دستآوردها در این زمینه تولید دورگههای آلوپلاسمیک نرعقیم است. دستآورد دیگر انتقال ژنهای هستهای مفید از طریق اینترگرسیون است که در این راستا میتوان به ژنهای مقاومت به انواع بیماریها اشاره نمود. این هیبریدها احتمالاً از عدم کاهش کروموزومی B.oleracea و کاهش در گامت B.napus بوده است. چوری و همکاران (10) در سال 1996 قدرت انتقال ژنهای طبیعی را در دو نسل تلاقی برگشتی مورد آزمون قرار دادند. آنها شاهد افزایش باروری در هر دو نسل بودند به خصوص زمانی که B.napus به عنوان والد مادری انتخاب شد. این نشان داد که میزان باروری نتاج F1به دست آمده از تلاقی بین گونه ای را میتوان با تلاقی برگشتی افزایش داد.
اکثر مطالعات انجام شده (3 و 5) در ایران محدود به مقایسه ارقام زراعی وارداتی و نهایتاً توصیه آنها به زارعین است و گزارشی در خصوص مطالعه کروموزومی گونههای وحشی این سرده در دسترس نیست. در همین راستا مطالعه حاضر با اهداف بررسی تنوع سیتوژنتیکی گونه های زراعی و وحشی سرده براسیکا، تعیین میزان قرابت کروموزومی و امکان تلاقی بین گونه ای این سرده و تعیین مهم ترین روش مطالعه کروموزومی گونههای مورد بررسی طراحی گردید.
مواد و روشها
از مناطق مختلف شامل استانهای کهگیلویه و بویر احمد، فارس و بوشهر به میزان کافی بذر از دو گونه خردل مدیترانهای (خردل مدیترانه ای بوشهر، فیروزآباد، کازرون، گچساران، یاسوج، شیراز، نورآباد و دیلم ) و کلم وحشی (کلم وحشی یاسوج و کلم وحشی کاکان ) جمع آوری گردید. همچنین بذور ارقام مختلف کلزای بهاره و پاییزه (هشت ژنوتیپ کلزای بهاره شامل هایولا330، PP-401-15E، Rgsoo، Oftion 500، هایولا 60، هایولا401، PP-308-8، PP-401-16 و سه ژنوتیپ کلزای پاییزه شامل کبری، اکاپی و طلایه) که در مناطق مختلف کشور کشت و کار می شوند تهیه و بعد از جمع آوری و ثبت مقدماتی مشخصات، بررسی کروموزومهای میتوزی آنها به روش استوآیرون هماتوکسیلین به شرح زیر در آزمایشگاه ژنتیک دانشگاه یاسوج انجام شد.
ابتدا بذور جمع آوری شده به دقت به وسیله سدیم هیپوکلریت 5/0 در صد به مدت یک دقیقه ضد عفونی شدند. سپس از هر ژنوتیپ حدود 50 عدد بذر انتخاب و در ظروف پتری حاوی ماسه نرم ضدعفونی شده کشت و در دمای 20 درجه سانتی گراد قرار داده شدند. زمانی که طول ریشهچهها به 2-1 سانتیمتر رسید مراحل زیر بر روی آنها اعمال گردید.
با توجه به ریز بودن بذرها کل نمونهها شامل بذر و ریشه ها بعد از شستشو حداقل به مدت 24 ساعت در کلشیسین 05/0 درصد در دمای 4 درجه پیش تیمار شدند. سپس نمونهها به مدت 10-5 دقیقه در آب مقطر شستشو و در محلول 3:1 استیک اسید : اتانل قرار داده شدند. طول این مدت 7-2 روز در دمای 4 درجه بود. به همین دلیل جهت هضم و تخریب مطلوب دیواره سلولی تیمارهای مختلف شامل کلرهیدریک اسید، آنزیمهای پکتیناز و سلولاز، غلظتها و درجهحرارتهای مختلف در سطوح متفاوت اعمال و در نهایت برای گونههای مورد بررسی به شرح زیر تیمارها حاصل گردید:
- کلزا: نمونهها به مدت 10 دقیقه در کلرهیدریک اسید رقیق شده با آب مقطر (نسبت مساوی اسید و آب مقطر) تیمار شدند. سپس نمونهها از اسید خارج و با آب مقطر شستشو داده شدند. در مرحله بعد نمونهها به محلول حاوی آنزیمهای پکتیناز و سلولاز منتقل و به مدت 15 دقیقه نگهداری شدند.
- کلم وحشی: نمونهها به مدت 7 دقیقه در کلرهیدریک اسید رقیق شده با آب مقطر (نسبت مساوی اسید و آب مقطر) تیمار شدند. سپس نمونهها از اسید خارج و با آب مقطر شستشو داده شدند. در مرحله بعد نمونهها به محلول حاوی آنزیمهای پکتیناز و سلولاز منتقل و به مدت 10 دقیقه نگهداری شدند.
- خردل مدیترانه ای: نمونهها به مدت 5 دقیقه در کلرهیدریک اسید رقیق شده با آب مقطر (نسبت مساوی اسید و آب مقطر) تیمار شدند. سپس نمونهها از اسید خارج و با آب مقطر شستشو داده شدند. در مرحله بعد نمونهها به محلول حاوی آنزیمهای پکتیناز و سلولاز منتقل و به مدت 5 دقیقه نگهداری شدند.
بعد از اعمال تیمارهای فوق شستشو با آب مقطر به مدت 15-10 دقیقه صورت پذیرفت و نمونهها حداقل به مدت 24 ساعت در محلول رنگآمیزی استوآیرون هماتوکسلین منتقل گردیدند. نمونههای رنگآمیزی شده ابتدا در محلولی شفاف شامل آب و آنزیم با غلظت بسیار پایین قرار داده شدند. مریستم هر کدام از آنها شناسایی و بر روی لامی حاوی یک قطره استیک اسید 45 درصد منتقل شد. سپس با قرار دادن یک لامل و فشار مختصر عمل پخش شدن انجام شد. از هر ژنوتیپ سه نمونه مطلوب با مشاهده میکروسکوپی با بزرگنمایی 1000 انتخاب و به کمک یک سیستم اپتیکی مجهز به دوربین نیکون مدل Cool pix 14 تصاویر به رایانه منتقل و ذخیره شدند.
به وسیله نرم افزار امیج تول به طرز دقیقی مشخصات کروموزومی شامل طول کل کروموزوم، طول بازوی کوتاه، طول بازوی بلند برحسب پیکسل اندازه گیری شد.
با توجه به اینکه کروموزومها در مراحل مختلف طول متفاوت دارند نمیتوان در مقایسات به طول کل کروموزوم، طول بازوی کوتاه، طول بازوی بلند اعتماد نمود، به همین دلیل با استفاده از فرمولهای زیر نسبت طولهای فوق محاسبه و در تجزیهها استفاده شد.
طول کل ژنوم/طول هر کروموزوم= نسبت طول کل کروموزوم
طول کل ژنوم/طول بازوی کوتاه کروموزوم= نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم
طول کل ژنوم/طول بازوی بلند کروموزوم= نسبت طول بازوی بلند کروموزوم
(طول هر کروموزوم/طول بازوی کوتاه) ×100 =شاخص سانترومری
به علاوه از نسبتهای به دست آمده جهت محاسبه موارد زیر استفاده شد:
100 × (مجموع طول کل کروموزوم/ مجموع طول کل بازوهای کوتاه)=درصد شکل کلی (TF%)
کمترین طول نسبی کروموزوم- بزرگترین طول نسبی = اختلاف طول نسبی(DRL)
در این فرمول A1 شاخص عدم تقارن درون کروموزومی، n تعداد جفت کروموزوم هومولوگ، Si و Li به ترتیب طول متوسط بازوهای کوتاه و بلند هر جفت کروموزوم هومولوگ میباشند.
در این فرمول A2 شاخص عدم تقارن بین کروموزومی، انحراف معیار تفاوت میانگینهای طول نسبی کل کروموزوم و میانگین طول نسبی کل کروموزوم می باشند.
بعد از اندازهگیری موارد فوق ابتدا آزمون نرمال بودن مشاهدات انجام و سپس تفاوت بین ژنوتیپهای هر گونه به طور مجزا با استفاده از تحلیل واریانس بررسی گردید. مقایسه میانگین ژنوتیپها برای ویژگیهایی که معنیدار گردیدند به روش دانکن انجام شد. سپس تفاوت بین گونههای مورد مطالعه از نظر ویژگیهای تعداد کروموزومهای بدنی، A1، A2، DRL و TF به کمک تحلیل واریانس بررسی شد. گروه بندی ژنوتیپهای هر سه گونه جهت تعیین میزان قرابت آنها از طریق تجزیه خوشهای و روش UPGMA صورت پذیرفت و در نهایت ژنوتیپهایی به عنوان والد برای تلاقی و دورگهگیری در برنامههای اصلاحی انتخاب شدند.
نتایج و بحث
شکل 1 نمونه کروموزومهای بدنی ژنوتیپهای کلزای مورد مطالعه را نشان میدهد. در همین راستا نتایج حاصل از تحلیل واریانس یک طرفه ویژگیهای کروموزومی در جدول 1 آمده است. تعداد کروموزومهای بدنی کلیه ارقام مورد مطالعه 38=2n بود. همان گونه که ملاحظه میگردد ارقام مختلف کلزا از نظر نسبت طول کل کروموزومهای شماره یک تا 19 تفاوت معنیداری با هم نداشتند. از نظر سایر ویژگیهای اندازهگیری شده نیز در اکثر موارد تفاوت غیر معنی دار بود به جز از نظر نسبت طول بازوی بلند برای کروموزومهای شماره 10، 11 و 13؛ از نظر نسبت طول بازوی کوتاه برای کروموزومهای شماره 1، 4، 12، 13 و 16 و شاخص سانترومری برای کروموزومهای شماره 1، 12، 13، 14، 15 و 16.
شکل 1- کروموزومهای میتوزی ارقام مختلف کلزای مورد مطالعه
ادامه شکل 1
جدول 1- میانگین مربعات ویژگیهای کروموزومی اندازهگیری شده در ارقام پاییزه و بهاره کلزا
|
شماره کروموزوم |
نسبت طول |
شاخص سانترومری |
||
|
کل کروموزوم |
بازوی بلند |
بازوی کوتاه |
||
|
1 |
ns1016/0 |
ns 1619/0 |
** 1164/0 |
* 313/71 |
|
2 |
ns 1404 /0 |
ns 1632/0 |
ns 1630/0 |
ns 143/38 |
|
3 |
ns 0602/0 |
ns 0621/0 |
ns 0906/0 |
ns 502/47 |
|
4 |
ns 0288/0 |
ns 0372/0 |
* 1432/0 |
ns 081/62 |
|
5 |
ns 0604/0 |
ns 0697/0 |
ns 0332/0 |
ns 117/29 |
|
6 |
ns 0229/0 |
ns 0488/0 |
ns 0504/0 |
ns 591/32 |
|
7 |
ns 0369/0 |
ns 0753/0 |
ns 0865/0 |
ns 623/84 |
|
8 |
ns 0221/0 |
ns 1202/0 |
ns 0745/0 |
ns 148/98 |
|
9 |
ns 0221/0 |
ns 0583/0 |
ns 0350/0 |
ns 961/23 |
|
10 |
ns 0145/0 |
* 0968/0 |
ns 0556/0 |
ns 711/48 |
|
11 |
ns 0415/0 |
* 0781/0 |
ns 0624/0 |
ns 848/60 |
|
12 |
ns 0270/0 |
ns 0624/0 |
* 1047/0 |
* 844/124 |
|
13 |
ns 0211/0 |
** 0837/0 |
** 1535/0 |
** 717/209 |
|
14 |
ns 0797/0 |
ns 1494/0 |
ns 0563/0 |
* 281/118 |
|
15 |
ns 0922/0 |
ns 0600/0 |
ns 0640/0 |
* 970/143 |
|
16 |
ns 0508/0 |
ns 0638/0 |
** 1491/0 |
** 157/218 |
|
17 |
ns 0940/0 |
ns 0846/0 |
ns 0372/0 |
ns 850/53 |
|
18 |
ns 0548/0 |
ns 0338/0 |
ns 0571/0 |
ns 089/111 |
|
19 |
ns 0427/0 |
ns 0415/0 |
ns 0673/0 |
ns 785/172 |
ns، * و ** به ترتیب غیر معنی دار و معنی دار در سطوح احتمال پنج و یک در صد را نشان می دهند.
بر اساس مشاهدات مربوط به مقایسه میانگینها (مشاهدات نشان داده نشدهاند) بالاترین نسبت طول بازوی بلند کروموزومهای شماره 10 و 11 مربوط به رقم اکاپی و کروموزوم شماره 13 به رقم Rgsoo اختصاص یافت. کمترین نسبت بازوی بلند کروموزومهای شماره 10، 11 و 13 به ترتیب مربوط به ارقام طلایه، کبری و pp-401-15E بود. بالاترین نسبت طول بازوی کوتاه برای کروموزومهای شماره 1، 4، 12، 13 و 16 به ترتیب به ارقام هایولا401، هایولا330، pp-308-8، طلایه و هایولا330 اختصاص یافت در حالی که کمترین آنها به ترتیب متعلق به ارقام Rgsoo، pp-401-15E، اکاپی، هایولا330 و oftion500 بود.
با توجه به تعدد صفات اندازه گیری این تفاوتها فاحش نیستند اما همین مقدار تفاوت مؤید وجود منبع مفید ژنتیکی جهت به کارگیری در برنامههای اصلاحی است.
در رابطه با کلزا مطالعات کاریوتیپی صورت پذیرفته که به برخی از آنها اشاره میگردد:
شیدایی و همکاران (26) با بررسی کروموزومهای میوزی 50 رقم کلزا تعداد کروموزومهای هاپلوئید را 19 عدد گزارش نمودند. آنها تفاوت معنیداری بین ارقام مورد مطالعه از نظر فراوانی وقوع و نحوه توزیع کیاسما مشاهده کردند. مرتضوی و همکاران (4) با بررسی کاریوتیپی رقم مودنا کلزا تعداد کروموزومها را 38 و احتمال تریزومی در کروموزوم شماره 3 را گزارش کردند. میرزایی ندوشن و همکاران (6) در مطالعه سیتوژنتیکی نه رقم کلزای زراعی که در ایران کشت می شوند تفاوت بین آنها از نظر ویژگیهای کروموزومی معنی دار گزارش نمودند. آنها همبستگی ارقام از نظر طول کل کروموزوم را معنی دار ولی از نظر طول بازوی بلند و بازوی کوتاه غیرمعنی دار بیان کردند.
در مقایسه با این مطالعات نتیجه حاصل از مطالعه حاضر تنوع کمتری در بین ارقام کلزا از نظر ویژگیهای کروموزومی نشان داد. استفاده از نسبت طول به جای طول مطلق به دلیل اینکه تحت تأثیر مرحله تقسیم قرار نمیگیرد نتایج واقعیتری ارائه میدهد.
شکل 2 کروموزومهای متافازی میتوز و جدول 2 نتیجه تحلیل واریانس ویژگیهای کروموزومی در ژنوتیپهای خردل مدیترانهای را نشان میدهند.
تعداد کروموزومهای کلیه تودههای جمعآوری شده 14=2n بود. ژنوتیپهای مورد مطالعه از نظر خصوصیات اندازهگیری شده تفاوت معنیداری نشان ندادند به جز برای نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 3. این نتیجه به وضوح نشان میدهد که کلیه خردلهای وحشی مورد مطالعه علیرغم اینکه از مناطق مختلف با شرایط آب و هوایی کاملاً متفاوت جمع آوری شدند اما تنوع کروموزومی ندارند. این نتیجه دارای این مزیت است که میتوان ریختی کروموزومی را به تمام خردلهای مدیترانهای ایران تعمیم داد. این گیاه در اکثر مناطق ایران و در مزارع مختلف به عنوان علف هرز و به صورت خودرو رشد میکند که خود بیانگر سازگاری فوقالعاده آن میباشد.
مقایسه میانگین تودههای مورد مطالعه از نظر تنها صفت معنی دار شده یعنی نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 3 نشان داد که بالاترین میانگین به توده نورآباد1 و کمترین آن به توده گچساران اختصاص دارد.
در شکل2 شباهتهای کروموزومی بین کلیه تودهها به صورت مشاهدهای نتایج حاصل از تجزیههای آماری را تأیید می شود.
در خصوص مطالعه کاریوتیپی خردل مدیترانهای گزارشهای زیادی در دسترس نیست. در ایران مسلماً این اولین گزارش در رابطه با مطالعه کروموزومهای میتوزی این گیاه است.
زی-کیو و همکاران (32) در یک بررسی کروموزومهای خردل مدیترانهای را مورد مطالعه قرار دادند. آنها در گزارش خود تعداد کروموزومها را 14 عدد ذکر کردند. سه جفت از اینها متاسنتریک و چهار جفت دیگر ساب متاسنتریک بودند. به علاوه در بررسی رفتار میوزی هفت بای والانت به صورت گرد، نیمه حلقوی و ضربدری مشاهده نمودند. فرست و همکاران (13) با بررسی سیتوژنتیکی یک تریسومی در خردل مدیترانهای وجود یک کروموزوم حلقوی که اندازه آن نصف کروموزوم هومولوگش بود گزارش نمودند. آنها احتمال شکستگی این کروموزوم در میتوز را بدلیل دایسنتریک بودنش زیاد دانستند.
شکل 3 کروموزومهای متافازی میتوز دو جمعیت کلم وحشی را نشان میدهد. همانگونه که جدول 3 نشان می دهد دو ژنوتیپ کلم وحشی مورد مطالعه نیز تنوع چندانی از نظر ویژگیهای کروموزومی اندازهگیری شده نشان ندادند. تعداد کروموزومها در هر دو توده 18=2n بود. در بین صفات متعدد اندازهگیری شده تنها نسبت طول کل کروموزوم شماره 7 و نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره 6 بودند که ژنوتیپها از نظر آنها تفاوت معنیداری داشتند. شرایط آب و هوایی مناطق جمعآوری شده این دو ژنوتیپ تقریباً مشابه و بنابراین این نتیجه دور از انتظار نیست
شکل 2- کروموزومهای میتوزی ارقام مختلف خردل مدیترانهای مورد مطالعه
جدول 2- میانگین مربعات ویژگیهای کروموزومی اندازهگیری شده در تودههای خردل مدیترانهای
|
شماره کروموزوم |
نسبت طول |
شاخص سانترومری |
||
|
کل کروموزوم |
بازوی بلند |
بازوی کوتاه |
||
|
1 |
ns9814/0 |
ns 2265/1 |
ns 0100/1 |
ns 502/125 |
|
2 |
ns 1381 /0 |
ns 3890/0 |
ns 3710/0 |
ns 729/41 |
|
3 |
ns 0470/0 |
ns 3455/0 |
* 9324/0 |
ns 518/105 |
|
4 |
ns 1009/0 |
ns 2887/0 |
ns 2373/0 |
ns 693/38 |
|
5 |
ns 0421/0 |
ns 2277/0 |
ns 2080/0 |
ns 057/45 |
|
6 |
ns 1750/0 |
ns 3280/0 |
ns 6830/0 |
ns 029/131 |
|
7 |
ns 3376/0 |
ns 1783/0 |
ns 1667/0 |
ns 628/23 |
ns و * به ترتیب غیر معنی دار و معنی دار در سطح احتمال پنج در صد را نشان می دهند.
جدول 3- میانگین مربعات ویژگیهای کروموزومی اندازهگیری شده در دو توده کلم وحشی مورد مطالعه
|
شماره کروموزوم |
نسبت طول |
شاخص سانترومری |
||
|
کل کروموزوم |
بازوی بلند |
بازوی کوتاه |
||
|
1 |
ns8100/2 |
ns 4060/1 |
ns 3760/1 |
ns 682/4 |
|
2 |
ns 1101 /0 |
ns 0338/0 |
ns 1496/0 |
ns 650/37 |
|
3 |
ns 0497/0 |
ns 3956/0 |
ns 0361/0 |
ns 504/22 |
|
4 |
ns 1104/0 |
ns 0001/0 |
ns 3899/0 |
ns 568/51 |
|
5 |
ns 2035/0 |
ns 3826/0 |
ns 0651/0 |
ns 020/49 |
|
6 |
ns 2016/0 |
ns 0032/0 |
* 7991/0 |
ns 090/94 |
|
7 |
* 3858/0 |
ns 0468/0 |
ns 0525/0 |
ns 020/20 |
|
8 |
ns 1644/0 |
ns 2945/0 |
ns 2712/0 |
ns 912/7 |
|
9 |
ns 0007/0 |
ns 0598/0 |
ns 0028/0 |
ns 6667/0 |
ns و * به ترتیب غیر معنی دار و معنی دار در سطح احتمال پنج در صد را نشان می دهند.
کلم وحشی کاکان
کلم وحشی یاسوج
شکل3 - کروموزومهای میتوزی دو توده کلم وحشی مورد مطالعه
.مقایسه میانگینها نشان داد که نسبت طول کل کروموزوم شماره هفت و نسبت طول بازوی کوتاه کروموزوم شماره شش در توده کلم وحشی یاسوج به ترتیب با میانگینهای 36/5 و 56/2 تفاوت معنی داری نسبت به توده کلم وحشی کاکان با مقادیر 86/4 و 83/1داشت. در رابطه با مطالعه کاریوتیپی این گونه به خصوص تودههای وحشی گزارشی از ایران در دسترس نیست.
مقایسه سه گونه مورد مطالعه: چهار ویژگی 1A، 2A، TF و DRL از جمله موارد مهمی هستند که جهت بررسی تقارن کروموزومی در داخل و بین گونههای گیاهی به کار میروند. جدول 4 تحلیل واریانس این ویژگیها را در سه گونه مورد مطالعه نشان میدهد. ارقام کلزا اعم از ارقام بهاره و پاییزه تنها از نظر 2A تفاوت معنیدار داشتند. ژنوتیپهای خردل مدیترانهای نیز فقط از نظر TF تفاوت معنیدار نشان دادند. این در حالی است که دو ژنوتیپ کلم وحشی از نظر هیچ کدام از ویژگیهای فوق تفاوت معنیدار نشان ندادند.
جدول 5 تحلیل واریانس همزمان سه گونه را نشان میدهد. ملاحظه میگردد که سه گونه فقط از نظر 2A تفاوت معنیدار داشتند. این نتیجه به خوبی شباهت کروموزومی سه گونه مورد بررسی را گوشزد مینماید.
از مطالعات سیتولوژی برای شناسایی هیبریدهای بین گونه ای به وفور استفاده شده است. مثلاً لیو و همکاران (20) از این روش برای شناسایی هیبریدهای بین دو گونه سرده براسیکا یعنی B. rapa* B. carinata استفاده کردند.
شیدایی و همکاران (27) تنوع سیتوژنتیکی بین پنج گونه سرده Silence را مطالعه و تنوع وسیعی از نظر سطح پلوئیدی، TF و سایر ویژگیها گزارش کردند.
اصغری زکریا (8) در یک بررسی دو جمعیت squarossa از نظر ویژگیهای کروموزومی شامل طول کل کروموزوم، طول بازوی کوتاه و بلند کروموزوم، DRL، TF و نسبت طول کوتاهترین کروموزوم مورد مطالعه قرار داد. وی تفاوت ناچیزی بین این دو جمعیت از نظر ویژگیهای مذکور مشاهده نمود. در این گونه تعداد کروموزومهای متاسنتریک شش جفت و سابمتاسنتریک یک جفت گزارش شده است، به همین دلیل کاریوتیپ آن به وسیله اصغری زکریا (8) متقارن و در کلاس عدم تقارنی A1 (استبن، 30) قرار گرفت.
در مطالعه دیگر چودهاری و جوشی (11) نشان دادند که در تلاقی گونه های مختلف سرده براسیکا از قبیل B. napus, B.campestris و B.juncea موفقیت زمانی است که گونه های آمفی دیپلوئید به عنوان والد ماده به کار گرفته شوند. هیبرید حاصل از اینها خصوصیات حد واسط هر دو والد را نشان دادند. آنها در مطالعه خود شباهتهای کروموزومی زیادی که منجر به تولید بای والانتهای زیادی گشت گزارش کردند. کبیک و همکاران (17) در مطالعه ای پایداری سیتولوژیکی 50 دبل هاپلوئید حاصل از تلاقی بین B. napus و B. rapa نشان دادند که در کشت میکروسپور اثر مادری نقش بارزی در باززایی و پایداری دبل هاپلوئیدهای حاصل دارد. آنها ناهنجاریهای وسیع کروموزومی در مطالعه خود مشاهده کردند. منصور نیا (5) در مطالعه شش گونه سرده براسیکا از ویژگیهای کروموزومی برای تعیین روابط بین آنها استفاده نمود. وی وجود کوادریوالانت و کروموزوم B را در برخی از گونه ها گزارش کرد.
جدول 4- میانگین مربعات ویژگیهای 1A، 2A، TF و DRL در داخل سه گونه کلزا، خردل مدیترانهای و کلم وحشی
|
نوع گونه |
A1 |
A2 |
TF |
DRL |
|
کلزا |
ns 0061/0 |
* 0026/0 |
ns 743/64 |
ns 1514/0 |
|
خردل مدیترانهای |
ns 0195/0 |
ns 0042/0 |
* 797/218 |
ns 120/2 |
|
کلم وحشی |
ns 0060/0 |
ns 0122/0 |
ns 0950/58 |
ns 7213/2 |
ns و * به ترتیب غیر معنی دار و معنی دار در سطح احتمال پنج در صد را نشان می دهند.
جدول 5- میانگین مربعات ویژگیهای 1A، 2A، TF و DRL در تجزیه همزمان سه گونه مورد مطالعه
|
منبع تغییر |
A1 |
A2 |
TF |
DRL |
|
گونه |
ns 0008/0 |
* 0067/0 |
ns 159/18 |
ns 4469/0 |
ns و * به ترتیب غیر معنی دار و معنی دار در سطح احتمال پنج در صد را نشان می دهند.
فاصله تغییریافته خوشهها
C A S E 0 5 10 15 20 25
|
Label Num +---------+---------+---------+---------+---------+
8 ─┐
9 ─┼───┐
4 ─┘ │
3 ─┐ ├─────────────┐
10 ─┤ │ C11 │
6 ─┤ │ │
11 ─┼───┘ ├───────────────┐
1 ─┤ │ C1 │
7 ─┘ C12 │ │
2 ─┬─────────────────┘ │
5 ─┘ ├─────────────┐
17 ─┬─┐ │ │
18 ─┘ ├───────────────┐ │ │
12 ─┐ │ C21 │ C2 │ │
16 ─┼─┘ ├───────────────┘ │
20 ─┘ │ │
13 ─┬───────┐ C22 │ │
14 ─┘ ├─────────┘ │
15 ─────────┘ │
21 ─┬─┐ C3 │
22 ─┘ ├─────────────────────────────────────────────┘
19 ───┘
شکل 4- دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهای (به روش UPGMA) ژنوتیپهای مورد بررسی در سه گونه کلزا، خردل مدیترانهای و کلم وحشی بر اساس ویژگیهای کروموزومی
گروه بندی ژنوتیپها: تجزیه خوشهای شاید یکی از مهم ترین روشها برای گروه بندی و تعیین میزان قرابت گونههای گیاهی و حیوانی باشد. شکل 4 دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهای ژنوتیپها به روش UPGMA را نشان می دهد. ملاحظه میگردد که ژنوتیپها در سه گروه اصلی قرار گرفتند. در گروه یک (1C) فقط ژنوتیپهای کلزا قرار گرفتند. این گروه خود به دو زیر گروه 11C و 12C تفکیک شده که در 12C تنها دو ژنوتیپ کبری و Oftion 500 قرار گرفتند و سایر ژنوتیپهای کلزا در زیر گروه 11C واقع شدند. گروه دوم (2C) شامل دو ژنوتیپ کلم وحشی و شش ژنوتیپ خردل مدیترانهای بود. این نتیجه حاکی از شباهت کروموزومی خیلی زیاد بین این دو گونه وحشی است. این گروه خود به دو زیر گروه 21C و 22C تقسیم گردیده که 22C سه ژنوتیپ کلم وحشی یاسوج، خردل مدیترانهای نورآباد1 و خردل کازرون و زیر گروه 21C ژنوتیپهای خردل مدیترانهای یاسوج، خردل مدیترانهای گچساران، کلم وحشی کاکان، خردل مدیترانهای دیلم و خردل مدیترانهای نورآباد2 در خود جای دادند. در گروه سوم (3C) تنها سه ژنوتیپ خردل مدیترانهای شامل خردل فیروزآباد، خردل بوشهر و خردل شیراز قرار گرفتند.
نتایج حاصل از جدول 5 و تجزیه خوشهای شباهت کروموزومی بین گونههای مورد مطالعه را اثبات میکنند.
معمولاً یکی از اهداف تجزیه خوشهای و گروه بندی انتخاب والدین برای دورگهگیری با اهداف مشخص در اصلاح گیاه و دام است. در صورتی که کلیه ژنوتیپها از یک گونه مشخص باشند، ارقام با فاصله ژنتیکی زیادتر برای دورگهگیری انتخاب میشوند. بنابراین در گروه اول که ارقام کلزا قرار گرفتند بهترین ارقام برای تلاقی داخل گونهای ارقام pp-308-8 و هایولا 300 میباشند. در گروه دوم تلاقی بین خردل مدیترانهای یاسوج و خردل مدیترانهای کازرون بهترین نتیجه را خواهد داد.
اما در این مطالعه که سه گونه مختلف بررسی شدند هدف اصلی از تجزیه خوشهای کاربرد دیگر یعنی یافتن ژنوتیپهایی از یک گونه که با ژنوتیپ یا ژنوتیپهای گونه دیگر شباهت کروموزومی زیادتری داشته باشند است. در این صورت میتوان با تلاقی دو گونه نزدیک ژنهای مفید از یک گونه به گونه دیگر منتقل نمود. ژنوتیپهای خردل مدیترانهای و کلم وحشی در یک گروه قرار گرفتند بنابراین تلاقیپذیری آنها بسیار زیاد خواهد بود. به علاوه ارقام کلزای موجود در زیر گروه 12C یعنی کبری و هایولا330 میتوانند با ارقام خردل مدیترانهای و کلم وحشی موجود در گروه دوم به خصوص در زیر گروه 21C تلاقی یابند.
استفاده از تجزیه خوشهای در گروه بندی ژنوتیپها و رده بندی گیاهی امری متداول است که در اینجا به تعدادی از گزارشهای اشاره میشود. جنسون و همکاران (16) 93 ژنوتیپ ویت گراس که از نظر سطوح پلوئیدی متفاوت بودند بر اساس ویژگیهای کروموزومی و به روش UPGMA گروه بندی نمودند. ایوون و همکاران (15) نه ژنوتیپ سرده Apiaceae را به روش UPGMA و بر اساس مطالعه کاریوتیپی به چهار گروه تقسیم نمودند. شیدایی و سادات شبستری (26) با مطالعه نه جمعیت فستوکای ایرانی و به کارگیری شاخصهای عدم تقارن درون و بین گونهای و تجزیه خوشهای به روش UPGMA جوامع مورد مطالعه به سه گروه اصلی تفکیک نمودند. علیشاه و همکاران (7) با استفاده از ویژگیهای کروموزومی از جمله TF، DRL و L/S به روش UPGMA تودههای بومی پنبه ایرانی را گروه بندی نمود.
هیجازی (14) با مطالعه سیتوژنتیکی و مولکولی دو سرده براسیکا و سیناپیس (خردلها) نتیجه گرفتند که هر دوی اینها دارای یک جد مشترک هستند. میرزایی ندوشن (6) از ویژگیهای کروموزومی برای تعیین روابط بین صفات در نه رقم کلزا استفاده کرد. وی از طریق تجزیه خوشهای ژنوتیپها را به پنج گروه تقسیم نمود. حجازی و ضیایی نسب (2) با مطالعه کاریولوژیکی 19 جمعیت تتراپلوئید اسپرس تنوع وسیعی را گزارش نمودند. این دو محقق در مطالعه دیگری (3) بر روی 19 ژنوتیپ شبدر تعداد کروموزومهای پایه را در ژنوتیپهای مختلف متفاوت گزارش کردند. به علاوه ژنوتیپهای مورد مطالعه را از نظر تکاملی در سه گروه قرار دادند.
شیدایی و همکاران (25) بر اساس ویژگیهای کروموزومی در تقسیم میوز 50 رقم کلزا را از طریق تجزیه خوشهای و به روش UPGMA به شش گروه اصلی تفکیک نمودند.
تشکر و قدردانی
این پژوهش با حمایت معاونت محترم پژوهشی و فناوری دانشگاه یاسوج از طریق طرح پژوهشی شماره 1265 صورت پذیرفت که بدین وسیله قدردانی میگردد. از سرکار خانم مهندس حکیمه کرمی که در طول اجرای طرح همکاری صمیمانه داشتند نهایت تشکر و سپاسگزاری بعمل میآید.
', './data/cell/coversheet/851409558104.jpg'))
دوره 26، شماره 4 - شماره پیاپی 4
اسفند 1392صفحه 446-461
- تاریخ دریافت: 22 فروردین 1390
- تاریخ بازنگری: 10 فروردین 1392
- تاریخ پذیرش: 11 اردیبهشت 1392