fa ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‎ های عدس با استفاده از نشانگرهای ISSR اصلاح نباتات مولكولي اصلاح نباتات مولكولي پژوهشي Research <div style="text-align: justify;"><span style="font-family:IRANsharp;"><span style="line-height:2;"><span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:12.0pt"><span style="color:black">چکیده مبسوط: </span></span></b></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">مقدمه و هدف:</span></span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> عدس با نام علمی </span></span><i><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">Lens culinaris</span></span></i><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black"> Medic</span></span><span style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> یکی از مهمترین گیاهان خانواده بقولات است که نقش مهمی در تأمین غذای انسان دارد و به&lrm; عنوان منبع مهمی از پروتئین شناخته می&lrm; شود. ژرم‌پلاسم غنی از این گیاه در ایران و دنیا وجود دارد. با توجه به این&lrm;که هر ساله تعداد زیادی رقم و لاین&lrm; های اصلاحی توسط به&lrm; نژادگران داخلی و خارجی تولید و معرفی می‌گردند، بررسی تنوع ژنتیکی آنها جهت استفاده در برنامه &lrm;های اصلاحی امری ضروری است. بررسی تنوع ژنتیکی از طریق نشانگرهای مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">DNA</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> امکان&lrm; پذیر است. استفاده از نشانگرهای مولکولی جهت بررسی تنوع ژنتیکی نسبت به سایر نشانگرها به &lrm;دلیل عدم تاثیر عوامل محیطی و چندشکلی گسترده اعتبار بیشتری دارد. در این میان، نشانگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">ISSR</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> به &lrm;عنوان یک نشانگر غالب کارایی بالایی در بررسی تنوع ژنتیکی و روابط ژنتیکی بین ژنوتیپ &lrm;های مختلف گیاهان به&lrm; خصوص عدس از خود نشان داده است. به&lrm; همین دلیل، این پژوهش جهت بررسی تنوع ژنتیکی لاین&lrm; های مختلف و چند رقم متداول عدس به&lrm; کمک نشانگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">ISSR</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> طراحی و اجرا گردید.</span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">مواد و روش ها:</span></span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> در این آزمایش، نمونه &lrm;های برگ تازه 36 ژنوتیپ عدس (شامل 33 لاین جدید و سه رقم متداول)، که از ایستگاه تحقیقات دیم گچساران تهیه شده بودند، برداشت و در دمای 40- درجه سلسیوس منجمد شدند. سپس، </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">DNA</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> به روش </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">CTAB</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> استخراج گردید و کیفیت آن بر روی ژل آگارز و کمیت آن به کمک اسپکتروفوتومتر در آزمایشگاه مرکزی دانشکده کشاورزی دانشگاه یاسوج مورد بررسی قرار گرفتند.</span></span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">نمونه &lrm;های </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">DNA</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> با کیفیت مناسب جهت ادامه کار انتخاب شدند. سپس، تکثیر به کمک </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">PCR</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> با کمک 20 آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">ISSR</span></span><span style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> که در مطالعات قبلی چندشکلی بالایی در سایر گیاهان نشان داده بودند، انجام گردید. در نمونه&lrm; های مطلوب، وجود و عدم وجود نوار به &lrm;ترتیب با یک و صفر امتیازبندی شدند. سپس، تجزیه و تحلیل&lrm; های آماری از قبیل درصد نوارهای چندشکل، محتوای اطلاعات چندشکلی و شاخص شانون محاسبه شد و کارایی آغازگرها مورد بررسی قرار گرفت. سپس گروه&lrm;بندی ژنوتیپ&lrm; ها به&lrm; وسیله تجزیه خوشه &lrm;ای (ضریب تشابه جاکارد و روش </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UPGMA</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">) و تجزیه به مؤلفه&lrm; های اصلی انجام شد و ژنوتیپ&lrm; های با بیشترین فاصله ژنتیکی جهت ادامه برنامه&lrm; های اصلاحی معرفی شدند. از نرم&lrm; افزارهای</span></span>&nbsp;<span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">Excel ,NTSYS PC 2.02&nbsp;</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">و</span></span> <span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">Popgene 1.32</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">در این مطالعه استفاده شد. </span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">یافته&lrm; ها:</span></span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> در مجموع، 190 نوار تولید شدکه 186تای آن&lrm;ها چندشکل بودند. آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC840</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> بیشترین تعداد نوار (17 نوار) را تولید نمود که همگی آن&lrm;ها چندشکلی نشان دادند.</span></span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">در بین آغازگرها، بیشترین میزان محتوای اطلاعات چندشکلی </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">(PIC)</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> متعلق به آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC830</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> (0/49) و کمترین میزان آن متعلق به آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC814</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> (0/13) بود. نه آغازگر دارای </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">PIC</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> بیشتر از 0/4 بودند که برای تفکیک ژنتیکی ژنوتیپ&lrm; ها مناسب تشخیص داده شدند. میانگین شاخص شانون 0/845 بود. بیشترین شاخص شانون که تنوع درون&lrm; جمعیتی را نشان می‌دهد مربوط به آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC853</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> با (1/4) و کمترین آن مربوط به آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC814</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> (0/3) بود. به&lrm; طور کلی، با توجه به ویژگی&lrm; های اندازه&lrm; گیری شده، آغازگرهای </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC855</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC853</span></span><span style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> جهت مطالعات ژنتیکی در عدس معرفی شدند.</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> تجزیه خوشه&lrm; ای 36 ژنوتیپ عدس را به پنج گروه تفکیک نمود. در گروه اول </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">(C1)</span></span><span style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> دو ژنوتیپ، در گروه دوم </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">(C2)</span></span><span style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> اکثر ژنوتیپ&lrm; ها (55/6 درصد)، </span></span><span lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">در گروه سوم </span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">(</span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">C3</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">) </span></span><span lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">دو </span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">ژنوتیپ، در گروه چهارم (</span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">C4</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">) 11 ژنوتیپ، و در گروه پنجم </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">(C5)</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> فقط یک ژنوتیپ قرار گرفتند. بیشترین فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ گروه پنجم و ژنوتیپ &lrm;های گروه دوم بود (به&lrm; عنوان مثال، ضریب تشابه جاکارد 0/08 بین ژنوتیپ 33 و ژنوتیپ 19). بنابر این، انتظار می&lrm; رود که از تلاقی بین ژنوتیپ 33 (گروه پنجم) با ژنوتیپ &lrm;های گروه دوم شاهد تفکیک متجاوز بیشتری بود. ارقام سپهر و کیمیا در یک گروه قرار گرفتند که احتمالا بیانگر منشا یکسان آن&lrm;ها است در حالی&lrm;که رقم گچساران در گروه متفاوت قرار گرفت. اکثر ژنوتیپ &lrm;ها با منشا یکسان در یک گروه قرار گرفتند، هرچند تفاوت&lrm; هایی نیز مشاهده گردید. تجزیه به مولفه&lrm; های اصلی نشان داد که مؤلفه &lrm;های زیادی در توجیه واریانس کل نقش داشتند؛ به&lrm; عنوان مثال، پنج مؤلفه اول 51/82 درصد از واریانس کل را توجیه نمودند. این نتیجه بیانگر توزیع مناسب آغازگرهای مورد استفاده در ژنوم عدس است. گروه&lrm; بندی ژنوتیپ&lrm; ها براساس دو مؤلفه اول تا حدی گروه &lrm;بندی حاصل از تجزیه خوشه &lrm;ای را تأیید نمود هر چند که تفاوت&lrm; هایی نیز با آن داشت. در تجزیه خوشه&lrm; ای، تمام واریانس&lrm; ها در گروه &lrm;بندی نقش داشتند در حالی&lrm;که فقط 42/09 درصد از واریانس کل در گروه&lrm; بندی حاصل از دو مؤلفه اول نقش داشتند. بنابر این، وجود تفاوت در نتایج گروه &lrm;بندی&lrm; ها دور از انتظار نیست.&nbsp; &nbsp;&nbsp;</span><span style="color:black"></span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">نتیجه&lrm; گیری:</span></span></b> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">همانند برخی مطالعات، نشانگرهای </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">ISSR</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> مورد استفاده در این پژوهش کارایی بالایی را جهت بررسی تنوع ژنتیکی و تفکیک ژنوتیپ&lrm; های عدس نشان دادند. در این میان، دو آغازگر </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC855</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">UBC853</span></span><span style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> در مقایسه با سایر آغازگرها برتر بودند. با توجه به چندشکلی گسترده که این آغازگرها نشان دادند، پیشنهاد می&lrm; گردد که از آنها جهت مطالعه تجزیه ارتباطی با صفات مهم عدس از جمله تحمل به خشکی، عملکرد دانه و درصد پروتئین استفاده نمود تا بتوان گام اساسی برای اصلاح این صفات برداشت. از طرف دیگر، تنوع وسیعی میان ژنوتیپ&lrm; های مورد مطالعه از نظر نشانگرهای </span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">ISSR</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black"> مشاهده شد. گروه&lrm; بندی ژنوتیپ &lrm;ها نشان داد که می &lrm;توان ژنوتیپ&lrm; های با فاصله ژنتیکی زیاد را جهت ادامه برنامه &lrm;های اصلاحی عدس انتخاب و معرفی نمود. در این میان، بیشترین فاصله ژنتیکی بین تنها ژنوتیپ گروه پنجم با ژنوتیپ&lrm; های گروه دوم مشاهده شد که پیشنهاد می&lrm; گردد از آن&lrm;ها در مطالعات بعدی استفاده گردد.</span></span></span></span></span></span></span><br> &nbsp;</div> <div style="text-align: justify;"><span style="line-height:2;"><span style="font-family:Times New Roman;"><span style="font-size:14px;"><b><span style="color:black">Extended Abstract</span></b><br> <b><span style="color:black">Background</span></b><span style="color:black">: Lentil (<i>Lens culinaris</i> Medic) is one of the most important plants of the legume family, playing an important role in providing human food, known as an important source of protein. There is a rich germplasm of this plant in Iran and the world. Given that a large number of varieties and breeding lines are produced and introduced by internal and exotic breeders every year, it is essential to study their genetic diversity for use in breeding programs. It is possible to study genetic diversity through morphological, biochemical, and DNA markers. The use of molecular markers to study genetic diversity is more reliable than other markers due to the lack of influence of environmental factors and extensive polymorphism. ISSR markers have shown high efficiency as a dominant marker in studying genetic diversity and genetic relationships between different genotypes of plants, especially lentil. Therefore, this study was designed and implemented to study the genetic diversity of different lines and several common varieties of lentil using the ISSR marker.</span><br> <b><span style="color:black">Methods</span></b><span style="color:black">: In this experiment, fresh leaf samples of 36 lentil genotypes (including 33 new breeding lines and three common cultivars), which were obtained from the Gachsaran Rainfed Research Station, were collected and frozen at -40 ˚C. Leaf DNA was extracted using the CTAB method, and its quality and quantity were examined on agarose gel and using a spectrophotometer, respectively, in the central laboratory of the Faculty of Agriculture, Yasouj University. DNA samples with suitable quality were selected for the further step, and then PCR amplification was performed using 20 ISSR primers that had shown high polymorphism in other plants in previous studies. In the desired samples, the presence and absence of bands were scored as one and zero, respectively. The percentage of polymorphic bands, polymorphic information content, and the Shannon index were calculated with statistical analyses, followed by examining the efficiency of the ISSR markers. Then, the genotypes were grouped by cluster analysis (Jaccard&rsquo;s similarity coefficient and the UPGMA method) and principal component analysis. The genotypes with the greatest genetic distance were introduced for further breeding programs. Excel, NTSYS PC 2.02, and Popgene 1.32 software were used for the analyses.</span><br> <b><span style="color:black">Results</span></b><span style="color:black">: In total, 186 out of 190 produced bands were polymorphic. UBC840 marker produced the highest number of bands (17 bands), all of which showed polymorphism. Among the markers, the highest and the lowest polymorphic information content (PIC) belonged to UBC830 (0.49) and UBC814 (0.13) markers, respectively. Nine markers had PICs greater than 0.4, which were considered suitable for the genetic differentiation of genotypes. The average Shannon index was 0.845. The highest and the lowest Shannon index, which indicates intra-population variation, were recorded for UBC853 (1.4) and UBC814 (0.3) primers, respectively. In general, considering the measured characteristics, UBC855 and UBC853 primers are recommended for genetic studies in lentil. Cluster analysis classified 36 lentil genotypes into five groups. There were two genotypes in the first group (C1), most of the genotypes (55.6%) were in the second group (C2), two genotypes were in the third group (C3), 11 genotypes were in the fourth group (C4), and only one genotype was in the fifth group (C5). The greatest genetic distance was observed between the fifth and second groups (for example, the Jaccard similarity coefficient was 0.08 between genotype 33 and genotype 19). Therefore, it is expected that the crossing between genotype 33 (group 5) and the genotypes of the second group would witness more transgressive segregation. The Sepehr and Kimiya cultivars were placed in one group, which probably indicates their common origin, while the Gachsaran cultivar was placed in a different group. Most genotypes with the same origin were placed in the same group, although some differences were also observed. Principal component analysis showed that many components played a role in explaining the total variance; for example, the first five components explained 51.82% of the total variance. This result indicates a suitable distribution of the markers in the lentil genome. The grouping of genotypes based on the first two components partially confirmed the grouping obtained from cluster analysis, although it also had some differences. In cluster analysis, all the variance contributed to the grouping, while only 42.09% of the total variance contributed to the grouping obtained from the first two components. Therefore, the existence of differences in the grouping results is not far from expected.</span><br> <b><span style="color:black">Conclusion:</span></b><span style="color:black"> Similar to some studies, the ISSR markers used in this study showed high efficiency for examining genetic diversity and distinguishing lentil genotypes. Among them, two primers, including UBC855 and UBC853, were superior to the other markers. Given the extensive polymorphism shown by these markers, it is suggested that they can be used to study the association analysis with important lentil traits, including drought tolerance, grain yield, and protein percentage, to take a fundamental step toward improving these traits. On the other hand, a wide diversity was observed among the studied genotypes in terms of ISSR markers. The grouping of genotypes showed that genotypes with high genetic distance can be selected and introduced for continuing lentil breeding programs. Among them, the highest genetic distance was observed between only the fifth group genotype and the second group genotypes, which is suggested to be used in future studies.</span></span></span></span><br> &nbsp;</div> چندشکلی, شاخص شانون, محتوای اطلاعات چندشکلی, نشانگرهای مولکولی Molecular markers, Polymorphism, Polymorphism information content, Shannon index 79 91 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-456-2&slc_lang=fa&sid=1 Arman Rahmani آرمان رحمانی armanrahmani368@gmail.com 100319475328460027479 100319475328460027479 No Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Yasouj University, Yasouj, Iran گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران Massoud Dehdari مسعود دهداری adehdari@yu.ac.ir 100319475328460027480 100319475328460027480 Yes Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Yasouj University, Yasouj, Iran گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران Reza Amiri Fahliani رضا امیری فهلیانی Amiri@yu.ac.ir 100319475328460027481 100319475328460027481 No Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Yasouj University, Yasouj, Iran گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران Rahmatollah Karimizadeh رحمت الله کریمی زاده r.karimzadeh@areeo.ac.ir 100319475328460027482 100319475328460027482 No Dryland Agricultural Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gachsaran, Iran موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گچساران، ایران