دوره 18، شماره 2 - ( تابستان 1405 )
جلد 18 شماره 2 صفحات 184-173 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Raeisi F, Fahmideh L, Fakheri B A, Keykhasaber M. (2026). Phylogenetic Classification of Some Date Palm Cultivars in Sistan and Baluchestan Province Based on the matK Chloroplasty Gene. J Crop Breed. 18(2), 173-184. doi:10.61882/jcb.2026.1588
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1588-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1588-fa.html
رئیسی فاطمه، فهمیده لیلا، فاخری براتعلی ، کیخاصابر مجتبی.(1405). طبقه بندی فیلوژنتیکی برخی ارقام نخل خرمای استان سیستان و بلوچستان بر اساس ژن کلروپلاستی matK پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 18 (2) :184-173 10.61882/jcb.2026.1588
1- گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
2- گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
3- گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
2- گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
3- گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
چکیده: (252 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: نخل خرما با نام علمی (LPhoenix dactylifera ) گیاهی تک لپه از خانواده Palmaceae است که کشت آن در دنیا و همچنین در ایران از یک سابقه طولانی برخوردار بوده است و در نواحی گرمسیری و نیمهگرمسیری و بسیاری از کشورها از جمله ایران پرورش مییابد. امروزه با پیشرفت علم، روشهای شناسایی مولکولی در مطالعات سیستماتیک جایگاه ویژهای پیدا کرده اند. یکی از این روش ها بررسی و مقایسه ساختار ژن ها و قطعات DNA دارای توالیهای محافظت شدهای است که طی فرایندهای تکاملی در گونهها و ارقام مختلف ساختار منحصر به فرد خود را حفظ نموده اند که به اصطلاح DNA بارکدینگ نامیده می شوند. DNA بارکدینگ یک ابزار ارزشمند برای ارزیابی روابط فیلوژنتیک فراهم آورده است. در این روش، بخش کوچکی از ژنوم گیاه توالییابی شده و برای مطالعه تنوع جمعیتها و تعیین روابط خویشاوندی بین گونههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. بر همین اساس، در گیاهان نواحی مختلف از DNA هسته ای (ITS، ITS2) و کلروپلاستی (rbcL، matK، trnH-psbA، atpF-atpH، nhdJ، psbK-psbI) به عنوان بارکد پیشنهاد شده است. ژن کلروپلاستی matK که دارای سرعت تکاملی بالا در سطوح نوکلئوتیدی و آمینواسیدی است، یکی از مناسب ترین ژن های کلروپلاستی برای حل روابط فیلوژنی و تکاملی در گستره ای از سطوح تاکسونومیک از سطح گونه تا جنس، تیره و حتی فراتیره ای در میان گیاهان به ویژه نهاندانگان است. این ژن می تواند به صورت تکی یا همراه با ژن های دیگر برای شناسایی و معرفی گونه های ناشناخته استفاده شود. بررسی تنوع ژنتیکی ذخایر ژرم پلاسم موجود جهت اصلاح و تکثیر ارقام دارای صفات مطلوب امری ضروری است و اولین قدم در این فرایند شناسایی ارقام موجود و دسته بندی آنها است. با توجه به اهمیت تولید خرما در کشور، جستجوی ارقام جدید، اصلاح ارقام موجود و بررسی تنوع موجود بین ارقام مختلف از راهکارهای مهم برای بهبود کمی و کیفی تولید خرما است. از آنجا که مطالعات زیادی در زمینه بررسی و تعیین میزان قرابت یا فاصله ژنتیکی ارقام مختلف خرما با استفاده از نشانگرهای ژنتیکی مناسب، صورت نگرفته اند، لذا هدف از این پژوهش تعیین فاصله ژنتیکی، تعیین شباهت و دسته بندی ارقام نخل خرمای مورد مطالعه با استفاده از نشانگر matK بود تا با ترسیم درخت فیلوژنتیکی و مقایسه آنها با یکدیگر، مناسب بودن این نشانگر برای بررسی تنوع ژنتیکی و گروه بندی ارقام مذکور مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روشها: در این تحقیق، به منظور بررسی تنوع ژنتیکی موجود بین 15 رقم محلی خرما از شهرستان سراوان و بخشهای جالق، ناهوک و سینوکان استان سیستان و بلوچستان، از ژن کلروپلاستی matK استفاده شد. استخراج DNA از برگ های جوان ارقام مختلف با استفاده از روش دلاپورتا (1993) انجام شد و در ادامه کیفیت و کمیت DNA با استفاده از الکتروفورز ژل آگارز یک و نیم درصد و دستگاه اسپکتوفتومتر تعیین گردید. با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن matK، واکنش زنجیره ای پلیمراز انجام شد که قطعه حدود bp 900 تکثیر گردید. سپس محصولات PCR جهت توالی یابی ارسال شدند. کیفیت نتایج حاصل از تعیین توالی بررسی شد و سپس با استفاده از نرمافزار BioEdit همتراز و نواحی دارای کیفیت توالییابی پایین از دو انتهای '3 و '5 حذف شدند. توالی ها پس از ثبت، جهت هم ترازی با سایر توالیهای موجود در پایگاه داده NCBI بلاست شدند و میزان تشابه با سایر توالیهای ثبت شده مورد بررسی قرار گرفت. بعد از هم ردیف کردن توالیها، برخی پارامترهای ژنتیکی مانند تعداد جهشها، تنوع نوکلئوتیدی، تعداد جایگاههایی که در آنها جهش اتفاق افتاده بود و همچنین تنوع آنها مورد بررسی قرار گرفتد. در ادامه، جهت تعیین روابط خویشاوندی و فاصله ژنتیکی بین ارقام مورد مطالعه از نرمافزارهای MEGA7 و همچنین برای ترسیم درخت فیلوژنی از روش خوشه بندی UPGMA استفاده شد.
یافتهها: مقایسه توالی ها همولوژی بالایی را بین این توالی ها با توالیهای گونه Phoenix dactylifera موجود در بانک ژن نشان داد. نتایج توالی یابی ارقام مورد بررسی در پایگاه داده NCBI ثبت گردید. برای این نشانگر در مجموع 1019 موقعیت شناسایی شد که 672 جایگاه دارای حذف و اضافه، و 347 جایگاه بدون حذف و اضافه بودند. در این جمعیت، 15 هاپلوتایپ و همچنین چهار ناحیه حفاظت شده DNA برای نشانگر matK شناسایی شدند. مقدار عددی نسبت جایگزینی (dN/dS) برابر 0/169 بود و فاصله ژنتیکی نیز در دامنه 0/019 تا 1/238 مشاهده شد. بیشترین فاصله ژنتیکی (1/238) بین نمونه های هلیله 20 از سراوان و پیمازو 16 از جالق مشاهده شد. پس از ترسیم درخت فیلوژنتیکی، ارقام مورد مطالعه به سه شاخه تقسیم شدند که در شاخه اول رقم هلیله 20 که از شهرستان سراوان جمع آوری شده بود، قرار گرفت. در شاخه دوم، رقم پیمازو 16 از جالق قرار گرفت. شاخه سوم خود به دو زیرشاخه تقسیم شد که در زیر شاخه فرعی اول در مجموع شش رقم و در زیر شاخه فرعی دوم در مجموع هفت رقم قرار گرفتند. بر اساس این تقسیم بندی، رقم هلیله 20 از سراوان بیشترین فاصله را با سایر ارقام دارد.
نتیجهگیری: بر اساس نتایج حاصله می توان نتیجه گرفت که استفاده از نشانگر matK برای مطالعه و شناخت تنوع و روابط درون گونهای خرما مفید و مناسب است. بنابر این، در مطالعات آتی بررسی تنوع ژنتیکی خرما، می توان استفاده از این بارکد را در کنار سایر نشانگرهای مولکولی مناسب پیشنهاد نمود.
مقدمه و هدف: نخل خرما با نام علمی (LPhoenix dactylifera ) گیاهی تک لپه از خانواده Palmaceae است که کشت آن در دنیا و همچنین در ایران از یک سابقه طولانی برخوردار بوده است و در نواحی گرمسیری و نیمهگرمسیری و بسیاری از کشورها از جمله ایران پرورش مییابد. امروزه با پیشرفت علم، روشهای شناسایی مولکولی در مطالعات سیستماتیک جایگاه ویژهای پیدا کرده اند. یکی از این روش ها بررسی و مقایسه ساختار ژن ها و قطعات DNA دارای توالیهای محافظت شدهای است که طی فرایندهای تکاملی در گونهها و ارقام مختلف ساختار منحصر به فرد خود را حفظ نموده اند که به اصطلاح DNA بارکدینگ نامیده می شوند. DNA بارکدینگ یک ابزار ارزشمند برای ارزیابی روابط فیلوژنتیک فراهم آورده است. در این روش، بخش کوچکی از ژنوم گیاه توالییابی شده و برای مطالعه تنوع جمعیتها و تعیین روابط خویشاوندی بین گونههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. بر همین اساس، در گیاهان نواحی مختلف از DNA هسته ای (ITS، ITS2) و کلروپلاستی (rbcL، matK، trnH-psbA، atpF-atpH، nhdJ، psbK-psbI) به عنوان بارکد پیشنهاد شده است. ژن کلروپلاستی matK که دارای سرعت تکاملی بالا در سطوح نوکلئوتیدی و آمینواسیدی است، یکی از مناسب ترین ژن های کلروپلاستی برای حل روابط فیلوژنی و تکاملی در گستره ای از سطوح تاکسونومیک از سطح گونه تا جنس، تیره و حتی فراتیره ای در میان گیاهان به ویژه نهاندانگان است. این ژن می تواند به صورت تکی یا همراه با ژن های دیگر برای شناسایی و معرفی گونه های ناشناخته استفاده شود. بررسی تنوع ژنتیکی ذخایر ژرم پلاسم موجود جهت اصلاح و تکثیر ارقام دارای صفات مطلوب امری ضروری است و اولین قدم در این فرایند شناسایی ارقام موجود و دسته بندی آنها است. با توجه به اهمیت تولید خرما در کشور، جستجوی ارقام جدید، اصلاح ارقام موجود و بررسی تنوع موجود بین ارقام مختلف از راهکارهای مهم برای بهبود کمی و کیفی تولید خرما است. از آنجا که مطالعات زیادی در زمینه بررسی و تعیین میزان قرابت یا فاصله ژنتیکی ارقام مختلف خرما با استفاده از نشانگرهای ژنتیکی مناسب، صورت نگرفته اند، لذا هدف از این پژوهش تعیین فاصله ژنتیکی، تعیین شباهت و دسته بندی ارقام نخل خرمای مورد مطالعه با استفاده از نشانگر matK بود تا با ترسیم درخت فیلوژنتیکی و مقایسه آنها با یکدیگر، مناسب بودن این نشانگر برای بررسی تنوع ژنتیکی و گروه بندی ارقام مذکور مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روشها: در این تحقیق، به منظور بررسی تنوع ژنتیکی موجود بین 15 رقم محلی خرما از شهرستان سراوان و بخشهای جالق، ناهوک و سینوکان استان سیستان و بلوچستان، از ژن کلروپلاستی matK استفاده شد. استخراج DNA از برگ های جوان ارقام مختلف با استفاده از روش دلاپورتا (1993) انجام شد و در ادامه کیفیت و کمیت DNA با استفاده از الکتروفورز ژل آگارز یک و نیم درصد و دستگاه اسپکتوفتومتر تعیین گردید. با استفاده از آغازگرهای اختصاصی ژن matK، واکنش زنجیره ای پلیمراز انجام شد که قطعه حدود bp 900 تکثیر گردید. سپس محصولات PCR جهت توالی یابی ارسال شدند. کیفیت نتایج حاصل از تعیین توالی بررسی شد و سپس با استفاده از نرمافزار BioEdit همتراز و نواحی دارای کیفیت توالییابی پایین از دو انتهای '3 و '5 حذف شدند. توالی ها پس از ثبت، جهت هم ترازی با سایر توالیهای موجود در پایگاه داده NCBI بلاست شدند و میزان تشابه با سایر توالیهای ثبت شده مورد بررسی قرار گرفت. بعد از هم ردیف کردن توالیها، برخی پارامترهای ژنتیکی مانند تعداد جهشها، تنوع نوکلئوتیدی، تعداد جایگاههایی که در آنها جهش اتفاق افتاده بود و همچنین تنوع آنها مورد بررسی قرار گرفتد. در ادامه، جهت تعیین روابط خویشاوندی و فاصله ژنتیکی بین ارقام مورد مطالعه از نرمافزارهای MEGA7 و همچنین برای ترسیم درخت فیلوژنی از روش خوشه بندی UPGMA استفاده شد.
یافتهها: مقایسه توالی ها همولوژی بالایی را بین این توالی ها با توالیهای گونه Phoenix dactylifera موجود در بانک ژن نشان داد. نتایج توالی یابی ارقام مورد بررسی در پایگاه داده NCBI ثبت گردید. برای این نشانگر در مجموع 1019 موقعیت شناسایی شد که 672 جایگاه دارای حذف و اضافه، و 347 جایگاه بدون حذف و اضافه بودند. در این جمعیت، 15 هاپلوتایپ و همچنین چهار ناحیه حفاظت شده DNA برای نشانگر matK شناسایی شدند. مقدار عددی نسبت جایگزینی (dN/dS) برابر 0/169 بود و فاصله ژنتیکی نیز در دامنه 0/019 تا 1/238 مشاهده شد. بیشترین فاصله ژنتیکی (1/238) بین نمونه های هلیله 20 از سراوان و پیمازو 16 از جالق مشاهده شد. پس از ترسیم درخت فیلوژنتیکی، ارقام مورد مطالعه به سه شاخه تقسیم شدند که در شاخه اول رقم هلیله 20 که از شهرستان سراوان جمع آوری شده بود، قرار گرفت. در شاخه دوم، رقم پیمازو 16 از جالق قرار گرفت. شاخه سوم خود به دو زیرشاخه تقسیم شد که در زیر شاخه فرعی اول در مجموع شش رقم و در زیر شاخه فرعی دوم در مجموع هفت رقم قرار گرفتند. بر اساس این تقسیم بندی، رقم هلیله 20 از سراوان بیشترین فاصله را با سایر ارقام دارد.
نتیجهگیری: بر اساس نتایج حاصله می توان نتیجه گرفت که استفاده از نشانگر matK برای مطالعه و شناخت تنوع و روابط درون گونهای خرما مفید و مناسب است. بنابر این، در مطالعات آتی بررسی تنوع ژنتیکی خرما، می توان استفاده از این بارکد را در کنار سایر نشانگرهای مولکولی مناسب پیشنهاد نمود.
فهرست منابع
1. Abbasi, S., Malekzadeh Shafarudi, S., Ghous, K., Shahriari, F. (2012). Investigation of genetic diversity of Iranian jujube ecotypes (Ziziphus spp.) Using RAPD molecular marker. Iranian Agricultural Research, 10(3), 583 590. [In Persian]
2. Akkak, A., Scariot, V., TorelloMarinoni, D., Boccacci, P., Beltramo, C., & Botta, R. (2009). Development and evaluation of microsatellite markers in Phoenix dactylifera and their transferability to other Phoenix species. Biologia Plant Arum, 53(1), 164-166. [DOI:10.1007/s10535-009-0026-y]
3. Arbabi, H., Keikhasaber, M., Fahmideh, L., & Ghasemi Omran, V. (2022). Phylogenetic Analysis of Some Indigenous and Non-Indigenous Luffa (Luffa cylindrica) Genotypes using ITS Marker. Journal of Crop Breeding, 14(43), 126-134. [In Persian] [DOI:10.52547/jcb.14.43.126]
4. Arbabi. H., Keykhasaber, M., Fahmideh, L., & Ghasemi Omran, V. (2021). Analysis of Genetic Variation and Phylogenetic Relations of Some Indigenous and Non-Indigenous Luffa Genotypes Using Rbcl Molecular Marker. Agricultural Biotechnology, 11(1), 23-31. [In Persian]
5. Arbabi. H., Keykhasaber, M., Fahmideh, L., & Ghasemi Omran, V. (2023). Phylogenetic Analysis of Some Luffa Genotypes Based on the sequence of intergenic region of trnH-psbA. Plant Genetic Researches, 9 (2), 83-94. [In Persian]
6. Dasmeh, P., Serohijos, A.W., Kepp, K. P., Shakhnovich, E.I. (2014). The Influence of Selection for Protein Stability on dN/dS Estimaitions. Genome Biology and Evolution, 6(10), 2956-2967. [DOI:10.1093/gbe/evu223]
7. Dellaporta, S.L., Wood, J., Hicks, J.B. (1993). A plant DNA minipreparation: version II. Plant Molecular Biology Reporter, 1, 19-22. [DOI:10.1007/BF02712670]
8. Elmeer, K.H., Sarwath, J., Malek, J., Baum, M., & Hamwieh, A. (2011). New microsatellite markers for assessment of genetic diversity in date palm (Phoenix dactylifera L.). Biotechnology, 1, 91-97. [DOI:10.1007/s13205-011-0010-z]
9. Fahmideh, L., Rajabi, A., Dehestani, A., & Khorasaninejad, S. (2024). Investigating the Genetic Diversity of Tomato (Solanum lycopersicum L.) Genotypes based on Yield and Morpho-Physiological Traits. Journal of Crop Breeding, 16(1), 46-60. [In Persian] [DOI:10.61186/jcb.16.49.46]
10. FAO. (2021). Food and Agriculture Organizition. http://faostat. Fao.org/site/567/default.aspx#ancor
11. Javanmardi, F. (2015). The evolutionary process of morphological traits of Astragalus dictyolobus, A. tawilicus, and A. victoriae species based on the genealogy of data obtained from matK chloroplast sequence. Iranian Plant Biology, 7(26), 13-26. [In Persian]
12. Kazempour Osaloo, S., Kaveh, A., & Amirahmadi, A. (2014). A perspective on the chloroplast gene matK. Modares Journal of Biotechnology, 5(1), 1-10 [In Persian].
13. Khan, S., Khan, Z., Ashfaq, M., Nisa, Z. (2016). Identification of the grass family (Poaceae) by using the plant dna barcodes rbcl and matK. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences, 8(5), 175-186.
14. Khodayari, H., Khalili, E., Sanjarian, F., & Asri, Y. (2016). Examines the genealogy of the matK chloroplasty gene of some species belonging to the Mentheae tribe of the mint genus with emphasis on the medicinal plant. Echo Phytochemistry of Medicinal Plants. 2. [In Persian]
15. Lewin, G. R., Rueff, A., & Mendell, L. M. (1994). Peripheral and Central Mechanisms of NGF‐induced Hyperalgesia. European Journal of Neuroscience, 6(12), 1903-1912. [DOI:10.1111/j.1460-9568.1994.tb00581.x]
16. Marsefri, M., & Mehrabi, A. (2010). Evaluation of Genetic Diversity of Some Iranian Date Populations Using Fingerprint Identification (ISSR), National Conference and Iranian Scientific Date Festival, Kerman, Shahid Bahonar University of Kerman. [In Persian]
17. Nejad Habib, R. (2013). Evaluation of Genetic Diversity Within and Between Male and Female Date Palms Using Microsatellite Markers. Master's thesis on biotechnology in agriculture. Faculty of Agriculture, University of Zabol. [In Persian]
18. Oskoueiyan, R., Kazempour Osaloo, S., & Amirahmadi, A. (2014). Molecular Phylogeny of the Genus Lathyrus (Fabaceae-Fabeae) Based on cpDNA matK Sequence in Iran. Iranian Journal of Biotechnology, 12(2), 41-48. [In Persian] [DOI:10.5812/ijb.10315]
19. Pang, X., Luo, H., & Sun, C. (2012). Assessing the potential of candidate DNA barcodes for identifying non-flowering seed plants. Plant Biology, 14, 839-844. [DOI:10.1111/j.1438-8677.2011.00554.x]
20. Pejman, H. (2007). Date guide (planting, holding, harvesting). Agricultural Education and Extension, P. 266. [In Persian]
21. Raeisi, F., Fahmideh, L., Fakheri, B. A., & Kikhasaber, M. (2021). Studying of Genetic Diversity of rbcL Gene in Some Date Palm Cultivars in Sistan and Baluchistan Province, Iran, Plant Genetic Researches, 8(1), 29-42. [In Persian] [DOI:10.52547/pgr.8.1.3]
22. Robinson, J.P., Harris, S.A., & Juniper, B.E. (2001). Taxonomy of the genus Malus Mill. (Rosaceae) with emphasis on the cultivated apple (Malus domestica Borkh). Plant Systematics and Evolution, 226, 35-58. [DOI:10.1007/s006060170072]
23. Taghinejad, H., Fahmideh, L., Samsampoor, D., & Askaryesyahooi, M. (2018). Genetic diversity of date palm cultivars in Sistan and Baluchestan and Hormozgan provinces using microsatellite. Journal of Molecular and Cellular Research, 31(2), 221-231. [In Persian]
24. Tamura, K., & Nei, M. (1993). Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees. Molecular Biology and Evolution, 10(3), 512-526.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
