c (3670)

دانشکده کشاورزی
گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی
پایان نامه کارشناسی ارشد
ارزیابی پتانسیل مارکرهای ISSR در پیش بینی کارایی هیبرید ها و بررسی نحوه کنترل ژنتیکی صفات و میزان هتروزیس با استفاده از تلاقی های دای آلل در لاین های گلرنگ (Carthamus tinctorius L .)
بهمن زارع

شهریور1393

چکیده :
افزايش نياز به روغن هاي گياهي و محدود بودن زمين هاي حاصلخيز و منابع آب موجب شده است تا گياهان روغني با سازگاري بیشتر همچون گلرنگ(Carthamus tinctorius L. )مورد توجه قرار گيرند.گزينش لاينهاي مناسب جهت تلاقي و شناسايي تلاقي هاي با عملكرد بالایکی از وقت گيرترين و پر هزينه ترين مراحل در پروژه هاي اصلاحي هيبريد ها مي باشد.در اين مطالعه سعي شده با مقايسه روشهاي كلاسيك تخمين هتروزيس با استفاده از روش دای آلل و روشهاي نوين مبتني بر ماركرهاي مولكولي پتانسيل ماركرهاي ISSRرا در تخمين خصوصیات و عملکرد F1 وشناسايي تلاقي هاي برترقبل از انجام آزمایشات مزرعه ای مورد ارزيابي قرار گيرد و ارتباط بين هتروزيس و فاصله ژنتيكي بر اساس ماركرهاي مولکولی ISSRارزیابی گردد.همچنین ترکیب پذیری عمومی و خصوصی والدین و نحوه کنترل ژنتیکی صفات مورد بررسی قرار گرفت . میزان GCA وSCA برای تمامی صفات معنی دار و مثبت بود که نشان از اثرات توام افزایشی و غیر افزایشی در کنترل این صفات دارد. نتایج حاصل از آنالیز نشان داد که تمام صفت بیشتر تحت کنترل اثرات فوق غالبیت قرار دارند. تلاقی P1*P2 بیشترین ترکیب پذیری خصوصی برای صفت عملکرد و تعدادطبق در بوته را داشتند. بیشترین میزان هتروزیس برای صفت ارتفاع تا اولین شاخه فرعی (83/0-) بود.بیشترین همبستگی بین میزان هتروزیس و فاصله ژنتیکی بر اساس مارکر های مولکولی ISSR مربوط به صفت عملکرد ( **30 r= )می باشدکه همبستگی قابل قبولی برای این صفت می باشد، اما برای سایر صفات همبستگی معنی داری مشاهده نشد.
کلید واژها: گلرنگ،هتروزیس، نشانگر ISSR، دای آلل.

فهرست مطالب
1 فصل اول1
2 فصل دوم7
2-1 تاریخچه کشت و تولید گلرنگ7
2-2 خاستگاه و ژنتیک گلرنگ8
2-3 طبقه بندی و سیتوژنتیک گلرنگ9
2-4 مصارف گلرنگ10
2-5 تنوع ژنتیکی و اهمیت آن11
2-6 تنوع ژنتیکی در مقابل تنوع جغرافیایی12
2-7 اهمیت ایران از نظر منابع ژنتیکی13
2-8 بررسی تنوع ژنتیکی13
2-9 روش های آماری بررسی تنوع ژنتیکی14
2-10 تجزیه کلاستر15
2-11 تجزیه به مولفه های اصلی15
2-12 معیار های فاصله یا شباهت ژنتیکی16
2-13 روش های برآورد تنوع ژنتیکی با استفاده از نشانگرها16
2-14 نشانگر مولکولی ISSR21
2-15 روش های تجزیه و تحلیل داده های مولکولی برای مطالعه روابط تکاملی24
2-16 ارزیابی درخت فیلوژنتیکی26
2-17 هتروزیس و عوامل موثر در بروز آن26
2-17-1 فوق غالبیت27
2-17-2 غالبیت28
2-17-3 اثرات متقابل ژنی28
2-17-4 سایر عوامل موثر در هتروزیس29
2-18 روش های به نژادی گلرنگ33
2-19 روشهای تخمین و پیش بینی هتروزیس و قابلیت ترکیب پذیری34
2-20 کاربرد مارکرهای مورفولوژیکی در تخمین هتروزیس و قابلیت ترکیب پذیری34
2-21 روشهای بیومتری و طرحهای آزمایشی35
2-22 روش تلاقی دی آلل36
3 فصل سوم39
3-1 تهیه مواد گیاهی39
3-2 آزمایشات مزرعه ای و انجام تلاقی ها39
3-3 بررسی مولکولی ژنوتیپ های گلرنگ40
3-3-1 استخراج DNA ژنومی40
3-3-2 اندازه گیری کمیت و کیفیت DNA40
3-4 آغازگرهای ISSR41
3-5 انجام واکنش PCR42
3-6 الکتروفورز محصول PCR44
3-7 آنالیز های آماری44
3-8 آنالیز داده های مولکولی ISSR45
4 فصل چهارم47
4-1 تعداد روز تا شروع گلدهی48
4-2 تعداد روز تا متوسط گلدهی51
4-3 تعداد روز تا پایان گلدهی52
4-4 ارتفاع تا اولین شاخه فرعی55
4-5 تعداد شاخه فرعی57
4-6 تعداد طبق در بوته58
4-7 ارتفاع کل گیاه60
4-8 وزن صد دانه61
4-9 عملکرد63
4-10 تجزیه خوشه ای صفات مورفولوژیکو صفات مولکولی66
4-11کیفیت DNA استخراج شده با استفاده از ژل آگارز 1 درصد67
4-12تنوع ژنتیکی ژنوتیپ های گلرنگ با استفاده از نشانگر مولکولی ISSR67
4-13 همبستگی بین فاصله ژنتیکی بدست آمده بر اساس داده های مولکولی مارکر های ISSR و میزان هتروزیس برای صفات مورد بررسی……………………………………………………………………….69
5 فصل پنجم73
5-1 نتیجه گیری کلی73
5-2 پیشنهادات :74

فهرست اشکال:
شکل ‏4–1: خط رگرسیونWr-Vrبرای صفت تعداد روز تا شروع گلدهی Wr=aVr+b، Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند.49
شکل ‏4–2: خط رگرسیون Wr-Vr برای صفات تعداد روز تا متوسط گلدهی. Wr=aVr+b،Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند.52
شکل‏4–3:خطرگرسیون Wr-Vr برای صفت تعداد روز تا پایان گلدهی . Wr=aVr+b،Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10 می باشند.53
شکل ‏4–4:خط رگرسیون Wr-Vr برای صفت فاصله تا اولین شاخه فرعی .Wr=aVr +b،Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند.56
شکل ‏4–5: خط رگرسیون Wr-Vr برای صفت تعداد شاخه فرعی در بوته Wr=aVr+b،Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند .58
شکل ‏4–6: رگرسیون Wr-Vr برای صفت تعداد طبق در گیاه W=aVr + b،Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند.59
شکل ‏4–7: خط رگرسیون Wr-Vr برای صفت ارتفاع گیاه .Wr=aVr +br، Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند.61
شکل ‏4–8: خط رگرسیون Wr-Vr برای صفت وزن صد دانه Wr=aVr + b،Wr(کواریانس نتاج –والد) ،Vr (واریانس والدین )، نقاط ژنوتیپ های P1تا P10می باشند.62
شکل ‏4–9: خط رگرسیون Wr-Vr برای صفت عملکرد . Wr = aVr + b، Wr(کواریانس نتاج64
شکل ‏4–10: گروه بندی 10 ژنوتیپ والدینی گلرنگ بر اساس صفات مورفولوژیک با استفاده از روش UPGMA (1تا10 به ترتیب والدهایP1 تاP10 )می باشند.66
شکل ‏4–11: بارگذاری DNA بر روی ژل آگارز یک درصد (ستونها از چپ به راست به ترتیب ژنوتیپ های p1 تا p10 می باشند ).67
شکل ‏4–12:الگوی تکثیر توسط آغازگر 5′ – (TCC)5 RY-3′68
شکل ‏4–13: دندروگرام 10 والد گلرنگ بر اساس فاصله ژنتیکی نی با روش UPGMA با استفاده از داده های مولکولی ISSR .69

فهرست جداول:

جدول ‏3–1:مشخصات آغاز گرهای ISSR مورد استفاده.42
جدول ‏3–2: اجزاء مخلوط واکنش PCR برای تکثیر آغاز گرهای ISSR43
جدول ‏3–3: برنامه چرخه حرارتی واکنش PCR برای تکثیر توسط آغازگرهای ISSR .43
جدول ‏4–1 :خلاصه تجزیه واریانس صفات بر اساس روش 2 گریفینگ در تلاقی دای آلل لاین های اینبرد گلرنگ.50
جدول ‏4–2: مقادیر ترکیب پذیری عمومی لاین های اینبرد گلرنگ برای برخی صفات مورد بررسی با استفاده از تلاقی دای آلل.54
جدول ‏4–3: برآورد پارامترهای ژنتیکی برخی صفات مورد بررسی در تلاقی دای آلل لاینهای اینبرد گلرنگ65
جدول ‏4–4: مقدار ماتریس تشابه 10 ژنوتیپ والدی گلرنگ بر اساس مارکر مولکولی ISSR68
جدول ‏4–5: ضرایب همبستگی بین فاصله ژنتیکی حاصل از داده های مولکولی ISSR با میزان HPH و HMP برای صفات مورد بررسی در نتاج حاصل از تلاقی دای آلل لاینهای اینبرد گلرنگ.70
جدول ‏4–6: مقدار فاصله ژنتیکی والدین بر اساس داده های مولکولی ISSR و میزان HHP (هتروزیس نسبت به والد برتر) و HMP (هتروزیس نسبت به میانگین والدین ) برای صفت عملکرد در تلاقی های دای آلل لاین های گلرنگ.71

فهرست اختصارات
قابلیت ترکیب پذیری عمومیGeneral Combining AbilityGSA قابلیت ترکیب پذیری خصوصیSpecific Combining AbilitySCA کواریانس والد-نتاجArray Parent Offspring CovarianceesWR هتروزیس نسبت به والد برترHigh Parent HeterosisHPH هتروزیس نسبت به میانگین والدینMean Parent HeterosisMPH

1 فصل اول

مقدمه

افزایش نیاز به روغنهای گیاهی و محدود بودن زمین های حاصلخیز ومنابع آب موجب شده استتا گیاهان دانه ای و روغنی با سازگاری بالا همچون گلرنگ (Carthamus tinctorius L.)مورد توجه قرارگیرند.کشت گلرنگ در ایران به عنوان یکی از مراکز عمده کشت وکار این محصول در دنیای قدیم (نولز،1969) همچنان رواج داشته و در حال توسعه می باشد. گلرنگ در گذشته بیشتر به منظور تهیه رنگدانه قرمز برای استفاده در صنایع رنگرزی و همچنین برای رنگ اغذیه کشت می شد و زراعت آن به منظور استحصال روغن خوراکی از سال 1336 در ایران آغاز گردید (زینعلی، 1378).تولید گلرنگ در ایران با متوسط 700 کیلوگرم در هکتار با متوسط جهانی آن (2000 کیلوگرم در هکتار) فاصله زیادی دارد(زینعلی ،1378).افزایش تولید گلرنگ و توانایی رقابت آن با سایر دانه های روغنی در ایران نیازمند اصلاح ارقامی با عملکرد دانه و میزان روغن بالا می باشد. از این رو افزایش عملکرد و میزان روغن دانه از اهداف مهم اصلاحی این گیاه به شمار می روند.
افزایش عملکرد در واحد سطح که مهمترین راه نجات بشر از فقر و گرسنگی استعمدتاً متکی بر اصلاح و ایجاد ارقام پر محصول با خصوصیات و پتانسیل های کمی و کیفی بالا می باشد و تنوع ژنتیکی اساس و پایه کار اصلاح نباتات است.یک اصلاح گر در صورتی می تواند در برنامه های اصلاحی خود موفق باشدکه شانس انتخاب مواد مناسب و تنوع برای او وجود داشته باشد.گاهی انتقال حتییک ژن مفید و با ارزش ازمنابع بومی و یا خویشاوندان وحشی آنها چه از طریق روشهای معمول اصلاح نباتات و چه از طریق تکنیک های پیشرفته مهندسی ژنتیک می تواند تحول عظیم و غیر قابل تصوری در سرنوشت و تولید آن محصول در یک کشور ویا مناطق وسیعی از جهان ایجاد کند.این ژنها عمدتاً در ارقام بومی و خویشاوندان وحشی آنها طی قرن های متمادی بوجود آمده استکه می تواند در بهبود گیاه مورد استفاده قرار بگیرد (فرشاد فر،1377).
ایران و برخی ازکشورهای منطقه از جمله افقانستان، پاکستان… خاستگاه و مبداء بسیاری از گونه های گیاهان زراعی و خویشاوندان وحشی آنها محسوب شده و از تنوع ژنتیکی بسیار بالایی بر خوردار هستند.گیاه شناسان ایران معتقدند که حدود 12-10 هزار گونه گیاهی در ایران وجود دارد که این تنوع بیش از تنوع گیاهی در قاره اروپا است. این موضوع عمدتاً به دلیل وسعت، تنوع آب و هوایی و جغرافیایی کشور است.اما به دلیل عوامل نا مساعد محیطی،چرا و بهره برداری بی رویه دام،توسعه صنعتی،کشاورزی مدرن و غیره،این ثروت عظیم و با ارزش خدادادی در حال فرسایش شدید و نابودی است (وجدانی،1375).
یکی از نتایج اجتناب ناپذیرکشاورزی مدرن که مبتنی بر استفاده از واریته های اصلاحی با حداکثر عملکرد و کیفیت قابل قبول می باشدکاهش تنوع ذخایر ژنتیکی است.اگر چه تخمین این کاهش تنوع ژنتیکی مشکل و یا غیر ممکن می نماید اما در این که تعداد بسیاری از ژنها ی مفید از دست رفته اند و ذخایر ژنتیکی با سرعت فزاینده ای در حال کاهش است و محصولات زراعی عمده در معرض تهدید روز افزون شرایط محیطی نا مناسب و تنش های زیستی و غیر زیستی قرار گرفته اندتردیدی نیست بنابراین امروزه آگاهی از منابع تنوع ژنتیکی و مدیریت آنها به عنوان اجزای مهم برنامه ها و طرح های اصلاح نباتات تلقی می شوند(قره یاضی،1385).
گلرنگ از قدیمی ترین گیاهان شناخته شده نزد انسان استکه از قدیم بعنوان یک گیاه دارویی مورد کشت قرار می گرفته است ودانه گلرنگ دارای 50-30 درصد روغن و 25-15 درصد پروتئین است.روغن گلرنگ فاقد کلسترول بوده واز نظر کیفیت تغذیه ای تقریبا مشابه زیتون است (داجو و ماندل،1996). از آنجایی که تاکنون گلرنگ جزو گیاهان زراعی مهم دنیا محسوب نمی شده است منابع و اطلاعات موجود در ارتباط با آن زیاد نیست.این گیاه در هند و مکزیک در حال حاضر دارای اهمیت زیادی است (داجوو ماندل،1996 و سنگام و همکاران،2005).
در بین گیاهان روغنی متداول در دنیا گلرنگ تنها گیاه بومی کشور می باشد و ایران به عنوان یکی از مراکز اولیه پیدایش شناخته شده است (ویس،2009). لذا بدیهی است که در خصوص این گیاه کشور ایران از ذخیره ژرم پلاسم قوی و غنی برخوردار باشد.بنابراین شناخت خصوصیات توده های گلرنگ و امکان بهره گیری بهتر و بیشتر از این منابع متنوع ژنی در برنامه های اصلاحی از اهمیت زیادی بر خوردار است.
اولین گام در اصلاح گلرنگ داشتن جمعیتی با تنوع بالا است تا بتوان از داخل آن انتخاب مناسبی انجام داد.برای تولید هیبرید و استفاده از پدیده هتروزیس انتخاب والدین اولیه از اهمیت ویژه ای برخوردار است.وجود فاصله ژنتیکی مناسب بین ارقام از جمله عواملی استکه می تواند ما را در این امر کمک کند.زیرا برای صفات کمی هرچه فاصله ژنتیکی بین والدین از یکدیگر بیشتر باشد نتاج حاصل از تلاقی متنوع تر خواهند بود و احتمال مشاهده نتاج برتر از والدین بیشتر خواهد بود.بنابراین شناخت اجزایی از گیاه که نقش عمده ای در تولید عملکرد نهایی دارند و ارتباط بین آنها و میزان وراثت پذیری صفات از جمله مواردی هستند که در اصلاح این گیاه مانند سایر گیاهان باید مورد توجه قرار بگیرد (ارزانی،1383).
با توجه به تنوع ژنتيكي قابل توجه براي اين گياه در ايران اطلاع از نحوه كنترل ژنتيكي صفات و ميزان هتروزيس، اصلاح گر را در تعيين بهترين روش اصلاحي كه داراي بيشترين بازدهي باشد ياري مي نمايد. يكي از مباحث بسيار با اهميت در طول دوره اصلاح نباتات كشف پديده هتروزيس ميباشد كه امروزه از ديدگاه اصلاح كنندگان نبات به صورت يك پديده بيولوژيك و به صورت برتري نتاج نسبت به ميانگين والدين و يا والدبرتر تعريف مي شود (لامکی،1993 ). از آنجایی که هتروزیس با اثرات متقابل آللهای مختلف در یک مکان ژنی ارتباط دارد،استفاده از اختلاف ژنتیکی بر اساس مارکر مولکولی جهت گزینش والدین در پروژه های اصلاحی پیشنهادشده است (سرنا،1997).گزينش لاينهاي مناسب جهت تلاقي و شناسايي تلاقي هاي با عملكرد بالایکی از وقت گيرترين و پر هزينه ترين مراحل در پروژه هاي اصلاحي هيبريد ها مي باشد (ملچینجر،1990). در طول دو دهه گذشته تعداد قابل توجهي از مطالعات وجود همبستگي بين فاصله ژنتيكي بر اساس ماركرهاي ملكولي( AFLP،RAPD،SSR,RFLP)يا آيزوزايم ها را با كارايي هيبريد ها و هتروزيس تاييد كرده است (پالز،1996). در اين مطالعه سعي خواهد شد با مقايسه روشهاي كلاسيك تخمين هتروزيس و روشهاي نوين مبتني بر ماركرهاي مولكولي پتانسيل ماركرهاي ISSR را در تخمين خصوصیات و عملکرد F1 وشناسايي تلاقي هاي برترقبل از انجام آزمایشات مزرعه ای مورد ارزيابي قرار گيردو ارتباط بين هتروزيس و فاصله ژنتيكي بر اساس ماركرهاي ISSR سنجيده شود.
با توجه به اطلاعات اندک در مورد والدین برتر جهت انجام تلاقی ها اهداف این مطالعه عبارتند از:
1)بررسی عملکرد والدین مورد استفاده در آزمایش واطمینان از تفاوت معنی دار بین آنها.
2) بررسی ترکیب پذیری عمومی و خصوصی والدینو نحوه کنترل ژنتیکی صفات.
3)بررسی میزان هتروزیس برای صفات مورد نظردر نتاج F1 حاصل از تلاقی دای آلل لاینهای اینبرد گلرنگ.
4) بر آورد فاصله ژنتیکی بین والدین شرکت کننده در تلاقی ها و ایجاد ارتباطی بین فاصله ژنتیکی تخمینی بر اساس مارکرهای ملکولی و هتروزیس مشاهده شده در عمل برای صفات مورد نظر.
5) یافتن رابطه ای میان فاصله ژنتیکی بین دو والد بر اساس مارکر و هتروزیس مشاهده شده در عمل می تواند کمک قابل توجهی به کاهش انجام کارهای مزرعه ای طولانی و پر هزینه جهت شناسایی والدینی که هتروزیس معنی دار تری در نتاج نشان بدهند را داشته باشد.

2 فصل دوم

بررسی منابع

2-1 تاریخچه کشت و تولید گلرنگ
گلرنگ یکی از قدیمی ترین گیاهان شناخته شده نزد انسان است و سالیان درازی است که به طور گسترده در خاورمیانه مورد کشت و کار قرار می گیرد (جان استون و همکاران، 2002 ). مردم بابل، فلسطین و مصر باستان از آن به عنوان گیاهی دارویی و روغنی استفاده می کرده اند. بذور گلرنگ و دسته حلقه های گل گلرنگ در کنار اجساد مومیایی متعلق به 4000 سال قبل در مصر یافت شده است (اسمیت ،1996 ). کشت سنتی گلرنگ در ایران از سالیان قبل برای تولید گل معمول بوده است (ناصری ،1370 ). بر اساس آمار منتشر شده مقدار تولید دانه گلرنگ در ایران در سال 1355-1350 هفت هزار تن در سال بوده است.تولید آن در کشور به دلایل متفاوت از جمله عدم برنامه ریزی صحیح سیر نزولی داشته است (زینعلی،1378).
مطابق با داده های سازمان خواروبار کشاورزی1 گلرنگ در سطح زیادی در هند (350 هزار هکتار ) مکزیک (85 هزار هکتار ) اتیوپی (72 هزار هکتار )و آمریکا (54 هزار هکتار)کشت می شود.ایران با تولید سالیانه 500 تن در سال در رتبه سیزدهم قرار دارد (فائو، 2009).
2-2 خاستگاه و ژنتیک گلرنگ
گلرنگ زراعی گیاهی یکساله و بومی نواحی مدیترانه،خاورمیانه،هند،ایران،افغانستان و شرق آفریقا است.جنس کارتاموس دارای حدود 25 گونه مهم است که بسیاری از آنها بومی مدیترانه هستند. بر اساس بررسی های جدید و بر اساس رابطه بسیار نزدیک موجود بین گونه های وحشی،موطن احتمالی گلرنگ منطقه محصور بین مدیترانه و خلیج فارس است (ساسانوما، 2008، کیل ،2006 و نولز،1969 ). واویلوف عقیده داشت که گلرنگ بومی شمال هند و افغانستان است اما تعدادی از محققان بر این عقیده هستندکه دو مرکز اولیه برای حداکثر تنوع گلرنگ در شمال افغانستان و اتیوپی قرار دارد (ویس،2000). مهمترین گونه های وحشی جنس کارتاموس شامل تینکتوریوس2، اکسیی کانتا3 و پالاستینیوس4هستند که تنها گونه تینکتوریوس بعنوان یک گیاه زراعی کشت می شود (ایمری ونولز،1970). خیدیر و نولز (1970) معتقدند که گونه پالاستینیوس و اکسی کانتا اجداد گلرنگ هستند. اجداد وحشی گلرنگ بطور وسیعی در مناطقی که گلرنگ زراعی کشت می شود گسترش یافته اند. گونه اکسی کانتا،علف هرز رایجی در مناطق ایران،پاکستان و شمال غرب هند و غرب عراق است و گونه پالاستینیوس نیز به وفور در نواحی فلسطین و نواحی مدیترانه یافت می شود(کیل،2006). گونه های پالاستینیوس و اکسی کانتا از نظر ژنتیکی شباهت بیشتری به گلرنگ زراعی دارند و به احتمال زیاد والد وحشی گلرنگ می باشند (چاپمن و بورک،2008).
2-3 طبقه بندی و سیتوژنتیک گلرنگ
دانش سیتوژنتیک و روابط تاکسونومیک بین گونه های کارتاموس پایه و اساس استفاده موثر از خصوصیات گیاهی خویشاوندان وحشی و ژنوتیپ های گلرنگ در برنامه های اصلاحی آن می باشد.از لحاظ تعدادکروموزوم جنس کارتاموس را به چهار دسته تقسیم می کنند. دسته اول دارای 24 کروموزوم (2n =2x=24) می باشند که شامل گونه های تینکتوریوس،پالاستینیوس،کوردیکوس5،پریسیکوس6،گیپسی کولا7 و اکسی کانتاهستند. این گونه ها به راحتی با یکدیگر آمیزش پیدا می کنند (مک پرسون و همکاران ،2004). گونه پالاستینیوس و اکسی کانتا به وفور در ایران یافت می شوند که این گونه ها به عنوان منابع خوبی برای مقاومت یا تحمل به بیماریها و آفات مختلف شناسایی شده اند (کومار و آگراوال ،1989).
گونه های اربورسنس8 ،ریفاوسس9 و نیتیدوس10 نیز دارای 24 کروموزوم هستند ولی با سه گونه فوق آمیزش پیدا نمی کنند (داجو و ماندل 1996). دسته دوم شامل گونه های بویسیری11 ،دنتاتوس12 ،گلایوکوس13 ،لیوکوکایولوس14 و تینوس 15هستند که دارای 20 کروموزوم می باشند (لوپزگونزالز،1989) زیر گونه های گلایوکوس در سوریه ،ترکیه ،ایران و قفقاز یافت می شوند.گونه های گلایوکوس و تینیوس با واریته های زراعی قابل آمیزش هستند و F1آنها نیز تولید شده است.
دسته سوم دارای 44 کروموزوم (2n=4x=44) می باشد و تنها دارای یک گونه لاناتوس16 است.این گونه آمفی دیپلوئید حاصل از گونه های دسته اول و دوم است و با گونه تینکتوریوس و اکسی کانتا لقاح پیدا می نماید و هیبرید های آنها دارای7-1کروموزوم جفت نشده هستند.دسته چهارم دارای 64 کروموزوم می باشند (2n=6x=64) و گونه های کرتیکوس17 و تورکستانیکوس 18جزو این دسته هستند (داجو و ماندل،1996).
2-4 مصارف گلرنگ
گلرنگ گیاهی که می توان درتهیه دارو،روغن و رنگ از آن استفاده نمود و از گلچه،بذر و ساقه و برگهایش بهره برداری کرد و تمامی اندام های آن مفید می باشند.در حال حاضر اکثراً به عنوان یک گیاه دارویی مخصوصاً در چین کشت می شود (ماندل و همکاران، 2004).
گلبرگ گلرنگ دارای حدود30 درصد رنگدانه زرد (کارتامیدین ) و 1 درصد رنگدانه قرمز (کارتامین ) است. از این دو رنگدانه به عنوان عامل رنگ دهنده مواد غذایی و لوازم آرایشی استفاده می کنند (ناگاراج 2001؛ کول کارنی و همکاران 2001و سینک و نیمبکارف 2007 ). همچنین از گلهای آن جهت رنگ آمیزی پنبه،ابریشم،رنگ های بافت فرش در ترکیه ایران و سایر کشورها از جمله آلمان و فرانسه و رنگ آمیزی لباس در کشور های ژاپن،هند و بنگلادش استفاده می شود (کانون و کانون،2003).
گل گلرنگ به صورت مهمترین دارو برای تقویت گردش خون و کاهش گرفتگی رگ ها استفاده می شود. در سال های اخیر گلچه های رنگی گلرنگ عمدتاً برای معالجه صدمات ماهیچه ای،بیماری های قلبی – عروقی و مغزی ،فشار خون بالا،دیابت و دیگر بیماری های مرتبط با گرفتگی رگها و گردش خون استفاده می شود (زاومو و لی جی،2001، ناگاراج،2001).
گلرنگ در دنیا عمدتاًبرای تهیه روغن خوراکی جهت پخت و پز،روغن سالاد و مارگارین کشت می شود. در کشورهای پیشرفته بدلیل اهمیت دادن به سلامتی تقاضا برای روغن این گیاه افزایش یافته است زیرا نسبت اسید های چرب غیر اشباع به اشباع روغن گلرنگ نسبت به هر روغن دیگر بالاتر است.لذا بازار قابل توجهی برای روغن این گیاه مخصوصاًدر آمریکای شمالی ،آلمان،ژاپن و ایتالیا وجود دارد.در هند نیز افراد با درآمد بالا بیشتر از این روغن استفاده می کنند (داجو و ماندل ،1996.،کوکوراچی و دنتامارو،1992و سینک و نیمبکار،2007). ارزش تغذیه ای روغن گلرنگ مشابه با زیتون است. روغن گلرنگ دارای مقادیر بسیار بالای (75-71درصد) اسید لینولئیک است و به همین دلیل با روغن های گیاهی دیگر جهت افزایش کیفیت آنها مخلوط می شود (بایدر،2000و داجو و ماندل ،1996). همچنین از روغن آن می توان به عنوان سوخت زیستی استفاده کرد (مکا،2007).
گلرنگ یک گیاه علوفه ای با ارزش تغذیه ای عالی است که عناصر غذایی قابل هضم آن مشابه یونجه است. دانه های گلرنگ عموماً بصورت دانه پرنده مخصوصاًکبوتر ها وطوطی ها مورد استفاده قرار می گیرند (اسمیت ،1996).
امروزه محصولات گیاه گلرنگ دارای پتانسیل زیادی در بازار جهانی هستند زیرا دارای میزان بالایی از روغن خوراکی یا صنعتی،محصولات فرعی با عناصر غذایی بالا برای تغذیه دام و پرندگان و نیز به عنوان رنگ دهنده مواد غذایی و منسوجات می باشد.بنابراین ترویج آن جهت افزایش فرصت های بازاریابی در جهان ضروری به نظر می رسد.
2-5 تنوع ژنتیکی و اهمیت آن
وجود تنوع در جامعه گیاهی لازمه اصلاح و بهبود ساختار کیفیت و کمیت گیاهان است.یکنواختی در جوامع منجر به کندی روند تکاملی،یکنواختی تولید و افزایش آسیب پذیری جامعه در مقابل تنش ها می شود.بنابراین اطلاع از سطوح تنوع ژنتیکی از اساسی ترین جنبه های تمام علوم زیستی از قبیل اکولوژی،زیست شناسی تکاملی،رده بندی، زراعت و اصلاح و حفظ گونه های زیستی به شمار می رود. لذا ابتدایی ترین هدف برای رسیدن به این مقصودشناسایی و حفظ تنوع ژنتیکی موجود در یک گونه گیاهی است که امکان دستیابی به یک مخزن ژنتیکی را فراهم می آورد (اولروگ،1994و ارزانی، 1383).
منشاء تنوع ژنتیکیدر گیاهان نوترکیبی های ژنتیکی،جهش های ژنی و کروموزومی است.تنوع ژنتیکی را می توان در سه سطح جمعیت،گونه و ژن بررسی نمود.یکی از دلایل اهمیت ارزیابی تنوع ژنتیکی در سطح گونه ارتباط درجه تکاملی با میزان تنوع ژنتیکی مشاهده شده است (فرشادفر،1377).بررسی تنوع ژنتیکی یک گونه،در تهیه و اداره ژرم پلاسم ها،تهیه برنامه های اصلاحی،نحوه مدیریت مزرعه در قبال تنش ها،تخمین پایداری تولید، تکامل گونه،رده بندی،دفاع از حق معنوی اصلاح گران و بسیاری مسایل دیگر اهمیت دارد (ارزانی،1383). در سطح جمعیت می توان به تنوع جمعیت های مصنوعی و یا کشت شده از جمله توده ها،کلکسیون ها،لاین های ژرم پلاسم و لاین های اصلاحی اشاره کرد(گاتانو و گرشوف،1998).
مدیریت تنوع طبیعی موجود در ارقام اهلی و خویشاوندان وحشی یک گونه گیاهی در انجام یک برنامه موثر به منظور اصلاح گیاه زراعی بسیار مهم است. زیرا بسیاری از خویشاوندان وحشی گیاهان زراعی حاوی ژنهایی هستند که سبب مقاومت به استرس های زنده و غیر زنده،خشکی،شوری و سرما )می شوند. پس می توان این ژنها را به واریته های تجاری منتقل کرد و از کاهش شدید عملکرد جلوگیری نمود.(وجدانی ،1372 و کومار،1999).
با استفاده از برنامه های دقیق تعیین تنوع ژنتیکی و انتخاب هدفمند نمونه ها، می توان حجم نمونه های موجود در ژرم پلاسم را کاهش داد. بررسی دقیق تر روابط ساختاری و هویت ژنتیکی بانک های ژنی، اداره موثر آنها را برای محققان آسان تر خواهد کرد . از سوی دیگر تعیین سطح تنوع ژنتیکی در گونه های گیاهی، در جهت انتخاب والدین در برنامه های اصلاحی و بهره وری از پدیده هتروزیس19 اهمیت شایانی دارد(ارزانی، 1383). تنوع موجود در یک ژرم پلاسم می تواند منجر به انتخاب ارقام بهتر و همچنین از این تنوع درجهت بهبود خصوصیات رقم زراعی گردد(لامکی و لی،1993). ارقام زراعی گلرنگ بطور فوق العاده ای در صفات فیزیولوژیک،مورفولوژیک و خصوصیات شیمیایی روغن متنوع هستند (سینگ ونیمبکار،2007).
2-6 تنوع ژنتیکی در مقابل تنوع جغرافیایی
درگذشته هنگام انتخاب والدین برای عمل دو رگ گیری فاصله جغرافیایی جفت های والدینی را مورد توجه قرار می دادند به این دلیل که واریته های برتر از آمیزش واریته ها و حتی گونه هایی بدست می آیندکه از نظر جغرافیایی از یکدیگر دور هستند. در اوایل قرن بیستم مفهوم فاصله جغرافیایی جای خود را به تنوع ژنتیکی داد و مشخص شد وجود صفات برتر در ارقام به دلیل فاصله جغرافیایی نبوده بلکه به دلیل تفاوت ژنتیکی بین ارقام است . بنابراین کار با تنوع ژنتیکی اهمیت بالاتری از فاصله جغرافیایی دارد.تطابق بین تغییر پذیری جغرافیایی با تنوع ژنتیکی وقتی محقق می شود که منشاء موارد را بتوان به دقت تعقیب نمود. تنوع ژنتیکی حاصل تغییرات در میان ژنوتیپ های یک گونه است (اسپگنولتی و کالست،1987).
2-7 اهمیت ایران از نظر منابع ژنتیکی
غنی ترین منبع ژنتیکی هر گونه خاستگاه یا منطقه جغرافیایی آن است که آن گونه از آن منشاء گرفته است . این مرکز غالباً مرکز تنوع نامیده می شود یعنی منطقه ای که حداکثر تفاوت بین ژنوتیپ های موجود را دارد . مرکز پیدایش گیاهان زراعی که توسط واویلوف مشخص شده ،شامل چین ،آسیای جنوبی ،آسیای مرکزی ، آسیای صغیر ،مدیترانه ،آمریکای مرکزی و جنوبی و حبشه است . ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی خاص خود،از نظر مواد ژنتیکی بسیاری از گیاهان ،یکی از غنی ترین نقاط دنیا محسوب می شود و جزء پنج کشور اول دنیا از لحاظ تنوع زیستی در گونه های گیاهی است . برای مثال ایران مرکز پیدایش گیاهانی همانند جو، گندم و گلرنگ است (وجدانی، 1372 و قره یاضی، 1385).
2-8 بررسی تنوع ژنتیکی
از آنجایی که فرضیات مختلف توجیه کننده هتروزیس نظیر غالیبت و فوق غالبیت وجود یک رابطه مثبت بین تعداد مکان ژنی هتروزیگوس یک صفت و عملکرد و کارایی هیبرید را تایید می کند بنابراین یک راه تخمین مقادیر ترکیب پذیری خصوصی و هتروزیس،تخمین عملکرد هیبرید ها قبل از انجام تلاقی ها و ارزیابی های مزرعه ای از طریق تعیین فاصله ژنتیکی والدین با استفاده از صفات مورفولوژیک یا دادهای مارکر می باشد (لامکی، 1993). همچنین طراحی و اجرا ی یک برنامه اصلاح نباتات برای اصلاح یک صفت کمی تا حد زیادی به میزان تنوع ژنتیکی ژرم پلاسم بستگی دارد.مطالعه پلی مورفیسم در میان ژرم پلاسم فرصت گزینش والدین مناسب جهت تلاقی را فراهم می آورد.انتظار می رود این والدین در تلاقی با هم نتاج برتری نتاج برتری تولید کرده و میانگین صفت را در جمعیت بالا ببرند. همچنین بررسی تنوع ژنتیکی و تعیین فاصله ژنتیکی نسبی موجود بین یا جمعیت ها در برنامه های اصلاحی اهمیت ویژه ای دارد زیرا سازمان دهی ژرم پلاسم و گزینش بطور موثری انجام می شود. در آغاز یک برنامه اصلاحی آگاهی از روابط خویشاوندی و فیلوژنی در میان ژنوتیپ هاتکمیل کننده اطلاعات فنوتیپی در پیشبرد اصلاح جمعیت ها است.همچنین اطلاع از شباهت های ژنتیکی در میان ژنوتیپ ها موجب می شود انتخاب والدین در یک تلاقیبطور موثر تری انجام پذیرد و هتروژیس خوبی بروز پیدا کند بنابراین شناسایی سریع و قابل اطمینان ژنوتیپها برای انجام برنامه های اصلاحی و همچنین پروژه های تولید بذر در محصولات زراعی ضروری است (نولی،1999).
2-9 روش های آماری بررسی تنوع ژنتیکی
به منظور مطالعه تنوع ،عموماً از ضرایب تغییرات ژنتیکی (GCV)20 و ضریب تغییرات فنوتیپی (PVC)21استفاده می شود.مطالعه تنوع ژنتیکی فرایندی است که تفاوت بین افراد،جمعیتها و یا گرو هها با استفاده از روشهای آماری خاص بر اساس داده های حاصل از ارزیابی صفات مختلف بررسی می شود. تنوع ژنتیکی می تواند بر اساس صفات مورفولوژیک (کیفی و کمی )، شجره افراد و یا خصوصیات مولکولی افراد بیان شود.هر چند صفات مورفولوژیکی و شجره ای به عنوان معیارهایی در مطالعه تنوع ژنتیکی در جمعیت های گیاهی و جانوری مورد استفاده قرار گرفته اند ولی در سالهای اخیر با پیشرفت در زمینه ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی ، مارکر های مولکولی به عنوان ابزاری کارا در بررسی تنوع ژنتیکی مطرح شده اند (یو ،1993).
عموماً روشهای متداول برای شناسایی و بررسی های ژنتیکی مبتنی بر مشاهدات فنوتیپی بوده و از این جهت فاقد الگو های تنوع ژنتیکی در سطح ژنوم می باشند. علاوه بر این به دلیل ماهیت پلی ژنی بسیاری از این صفات و اثر عوامل محیطی نیاز به جمع آوری داده های فراوان در مکانهای مختلف بوده و در بعضی موارد میزان پلی مورفیسم برای برخی صفات مورفولوژیک بسیار محدود می باشد.از این لحاظ سایر روشها علاوه بر روش های مبتنی بر صفات مورفولوژیک مورد استفاده قرار می گیرند (نولی ،1999). روشهای مختلفی برای بررسی تنوع ژنتیکی ابداع شده است که در ذیل به برخی از آنها اشاره می شود :
2-10 تجزیه کلاستر
تجزیه کلاستر یکی از متداول ترین روشهای چند متغیره در بررسی تنوع ژنتیکی و گروه بندی افراد می باشد .این روش در مواردی استفاده می شود که الگوی گروه بندی قبلی برای افراد وجود نداشته باشد. الگوریتم های مختلفی برای تجزیه کلاستر پیشنهاد شده است.این الگوریتمها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند (1) روشهای مبتنی بر فاصله یا شباهت بین افراد یا ژنوتیپ ها برای گروه بندی استفاده می شود.(2) روشهای مبتنی بر مدل که در آنها فرض بر این است که افراد درون هر کلاستر مشاهدات تصادفی از برخی مدلهای پارامتری بوده و استنباط های آماری مربوط به پارامتر های هر کلاستر با استفاده از روش های آماری استاندارد مانند حداکثر درست نمایی انجام می گیرد.در مطالعات ژنتیکی بیشتر روشهای مبتنی بر فاصله بخصوص الگوریتم های طبقاتی استفاده می شوند (فرشاد فر،1377).
2-11 تجزیه به مولفه های اصلی
در کنار تجزیه کلاستر PCA22 از متداول ترین روشهای آماری چند متغیره در مطالعات ژنتیکی برای گروه بندی و بررسی تنوع می باشد. هدف از این تجزیه یافتن ترکیباتی ازP متغیر جهت ایجاد شاخص های غیر مستقل بنام مولفه های اصلی است.در تجزیه به مولفه های اصلی با استفاده از داده های مارکر های مولکولی بایستی توجه داشت که نمایش گرافیکی و گروه بندی بر اساس دو یا سه PCA نمی تواند نشان دهنده تغییرات کل متغیر های اولیه باشد . در نتیجه توصیه می شود که گروه بندی بر اساس تعداد زیاد PCA که تغییرات بیشتری را توجیه می کنند انجام گیرد (فرشاد فر، 1377).
2-12 معیار های فاصله یا شباهت ژنتیکی
فاصله یا شباهت ژنتیکی بین ژنوتیپها یا جمعیت ها می تواند بسته به نوع صفات مورد مطالعه و داده های حاصله با استفاده از روش های مختلف برآورد شود. در مورد داده های حاصل از صفات کمی فاصله اقلیدسی یکی از متداول ترین معیار های برآورد فاصله ژنتیکی است. برای صفات کیفی یا داده های مارکر که بصورت صفر و یک بیان می گردند،ضرایب متعددی برای برآورد فاصله یا شباهت به کار برده می شوند. از این معیار ها می توان به ضریب شباهت ژاکارد23 ،ضریب نی و لی24 ،ضریب تطابق ساده25 و ضریب تغییر یافته روگر اشاره کرد. برای ژنوتیپهای هموزیگوس یا مواد ژنتیکی خالص ضریب ژاکارد و نی نتایج مشابهی برای مارکر های غالب و هم بارز خواهند داشت.ولی در صورتیکه مواد ژنتیکی هتروزیگوس باشند با توجه به اینکه با مارکر های غالب امکان تمایز افراد هموزیگوس از هم وجود ندارد،بنابراین ضرایب نی و ژاکارد برآورد متفاوتی از شباهت ژنتیکی خواهند داشت(رحیمی نژاد، 1385).
2-13 روش های برآورد تنوع ژنتیکی با استفاده از نشانگرها
توسعه ژنتیکی گونه ها و ژنوتیپ ها از طریق روش های اصلاحی به توانایی تشخیص و تفکیک اثرات ژنتیکی از اثرات محیطی بستگی دارد. انتخاب به کمک نشانگر ها شرایط مناسبی را برای انتخاب سریع و کاهش جمعیت اولیه ایجاد می کند (استاب و همکاران،1996). نشانگر ها را می توان به سه گروه مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی تقسیم بندی نمود.اگر بیان خصوصیات مورفولوژیکی در طیفی از شرایط محیطی قابل تکرار باشد، می توانند بعنوان نشانگر ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرند. ولی از آنجا که نشانگرهای مورفولوژیکی تحت تاثیر محیط قرار می گیرند این امر می تواند بیان ژنها را تحت تاثیر قرار دهد. این نشانگرها غالباً متاثر از سن و مرحله رشدی گیاه هستند و تعدادشان نیز کم می باشد که این امر کارایی نشانگر های مورفولوژیکی را بعنوان نشانگر ژنتیکی کاهش می دهد.علاوه بر این گاهی برای مشاهده و ثبت آنها باید منتظر ظهورشان شد که در گیاهان چند ساله مشکل است (استاب و همکاران،1996).
بررسی تنوع ژنتیکی یک گونه گیاهی از طریق صفات مورفولوژیکی قابل محاسبه است.تنوع ژنتیکی تعدادی از ژرم پلاسم های گلرنگ از طریق صفات مورفولوژیک توسط آشری (1975)، سنگام و همکاران (2005)،جارادات و شهید(2006)، خان و همکاران (2005) و امینی و همکاران (2007) مورد بررسیقرار گرفته است . تحقیقات متعددی در زمینه رابطه بین اجزای عملکرد دانه انجام گرفته است.پاسگال و آلبورکرک (1996)در مطالعه 23 ژنوتیپ گلرنگ نتایج زیر را منتشر کردند.الف) همبستگی مثبتی بین تعداد شاخه در بوته با ارتفاع کل گیاه و با تعداد دانه در غوزه پیدا شد. ب )همبستگی منفی بین وزن هزار دانه با تعداددانه در غوزه و زود رسی مشاهده شد.ج) عملکرد دانه با تعداد غوزه در بوته، تعداد شاخه در بوته و با ارتفاع گیاه همبستگی مثبت داشت.
برادران و زینال (1375)گزارش نمودند که عملکرد دانه بالاترین همبستگی را با تعداد دانه در غوزه دارد، در حالیکه



قیمت: تومان

دیدگاهتان را بنویسید