دانشکده کشاورزي
گروه بيوتکنولوژي و به نژادي گياهي
پايان نامه کارشناسي ارشد
ارزيابي پتانسيل مارکرهاي ISSR در پيش بيني کارايي هيبريد ها و بررسي نحوه کنترل ژنتيکي صفات و ميزان هتروزيس با استفاده از تلاقي هاي داي آلل در لاين هاي گلرنگ (Carthamus tinctorius L .)
بهمن زارع

شهريور1393

چکيده :
افزايش نياز به روغن هاي گياهي و محدود بودن زمين هاي حاصلخيز و منابع آب موجب شده است تا گياهان روغني با سازگاري بيشتر همچون گلرنگ(Carthamus tinctorius L. )مورد توجه قرار گيرند.گزينش لاينهاي مناسب جهت تلاقي و شناسايي تلاقي هاي با عملكرد بالايکي 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 داي آلل و روشهاي نوين مبتني بر ماركرهاي مولكولي پتانسيل ماركرهاي ISSRرا در تخمين خصوصيات و عملکرد F1 وشناسايي تلاقي هاي برترقبل از انجام آزمايشات مزرعه اي مورد ارزيابي قرار گيرد و ارتباط بين هتروزيس و فاصله ژنتيكي بر اساس ماركرهاي مولکولي ISSRارزيابي گردد.همچنين ترکيب پذيري عمومي و خصوصي والدين و نحوه کنترل ژنتيکي صفات مورد بررسي قرار گرفت . ميزان GCA وSCA براي تمامي صفات معني دار و مثبت بود که نشان از اثرات توام افزايشي و غير افزايشي در کنترل اين صفات دارد. نتايج حاصل از آناليز نشان داد که تمام صفت بيشتر تحت کنترل اثرات فوق غالبيت قرار دارند. تلاقي P1*P2 بيشترين ترکيب پذيري خصوصي براي صفت عملکرد و تعدادطبق در بوته را داشتند. بيشترين ميزان هتروزيس براي صفت ارتفاع تا اولين شاخه فرعي (83/0-) بود.بيشترين همبستگي بين ميزان هتروزيس و فاصله ژنتيکي بر اساس مارکر هاي مولکولي ISSR مربوط به صفت عملکرد ( **30 r= )مي باشدکه همبستگي قابل قبولي براي اين صفت مي باشد، اما براي ساير صفات همبستگي معني داري مشاهده نشد.
کليد واژها: گلرنگ،هتروزيس، نشانگر ISSR، داي آلل.

فهرست مطالب
1 فصل اول1
2 فصل دوم7
2-1 تاريخچه کشت و توليد گلرنگ7
2-2 خاستگاه و ژنتيک گلرنگ8
2-3 طبقه بندي و سيتوژنتيک گلرنگ9
2-4 مصارف گلرنگ10
2-5 تنوع ژنتيکي و اهميت آن11
2-6 تنوع ژنتيکي در مقابل تنوع جغرافيايي12
2-7 اهميت ايران از نظر منابع ژنتيکي13
2-8 بررسي تنوع ژنتيکي13
2-9 روش هاي آماري بررسي تنوع ژنتيکي14
2-10 تجزيه کلاستر15
2-11 تجزيه به مولفه هاي اصلي15
2-12 معيار هاي فاصله يا شباهت ژنتيکي16
2-13 روش هاي برآورد تنوع ژنتيکي با استفاده از نشانگرها16
2-14 نشانگر مولکولي ISSR21
2-15 روش هاي تجزيه و تحليل داده هاي مولکولي براي مطالعه روابط تکاملي24
2-16 ارزيابي درخت فيلوژنتيکي26
2-17 هتروزيس و عوامل موثر در بروز آن26
2-17-1 فوق غالبيت27
2-17-2 غالبيت28
2-17-3 اثرات متقابل ژني28
2-17-4 ساير عوامل موثر در هتروزيس29
2-18 روش هاي به نژادي گلرنگ33
2-19 روشهاي تخمين و پيش بيني هتروزيس و قابليت ترکيب پذيري34
2-20 کاربرد مارکرهاي مورفولوژيکي در تخمين هتروزيس و قابليت ترکيب پذيري34
2-21 روشهاي بيومتري و طرحهاي آزمايشي35
2-22 روش تلاقي دي آلل36
3 فصل سوم39
3-1 تهيه مواد گياهي39
3-2 آزمايشات مزرعه اي و انجام تلاقي ها39
3-3 بررسي مولکولي ژنوتيپ هاي گلرنگ40
3-3-1 استخراج DNA ژنومي40
3-3-2 اندازه گيري کميت و کيفيت DNA40
3-4 آغازگرهاي ISSR41
3-5 انجام واکنش PCR42
3-6 الکتروفورز محصول PCR44
3-7 آناليز هاي آماري44
3-8 آناليز داده هاي مولکولي ISSR45
4 فصل چهارم47
4-1 تعداد روز تا شروع گلدهي48
4-2 تعداد روز تا متوسط گلدهي51
4-3 تعداد روز تا پايان گلدهي52
4-4 ارتفاع تا اولين شاخه فرعي55
4-5 تعداد شاخه فرعي57
4-6 تعداد طبق در بوته58
4-7 ارتفاع کل گياه60
4-8 وزن صد دانه61
4-9 عملکرد63
4-10 تجزيه خوشه اي صفات مورفولوژيکو صفات مولکولي66
4-11کيفيت DNA استخراج شده با استفاده از ژل آگارز 1 درصد67
4-12تنوع ژنتيکي ژنوتيپ هاي گلرنگ با استفاده از نشانگر مولکولي ISSR67
4-13 همبستگي بين فاصله ژنتيکي بدست آمده بر اساس داده هاي مولکولي مارکر هاي ISSR و ميزان هتروزيس براي صفات مورد بررسي……………………………………………………………………….69
5 فصل پنجم73
5-1 نتيجه گيري کلي73
5-2 پيشنهادات :74

فهرست اشکال:
شکل ‏4-1: خط رگرسيونWr-Vrبراي صفت تعداد روز تا شروع گلدهي Wr=aVr+b، Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند.49
شکل ‏4-2: خط رگرسيون Wr-Vr براي صفات تعداد روز تا متوسط گلدهي. Wr=aVr+b،Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند.52
شکل‏4-3:خطرگرسيون Wr-Vr براي صفت تعداد روز تا پايان گلدهي . Wr=aVr+b،Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10 مي باشند.53
شکل ‏4-4:خط رگرسيون Wr-Vr براي صفت فاصله تا اولين شاخه فرعي .Wr=aVr +b،Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند.56
شکل ‏4-5: خط رگرسيون Wr-Vr براي صفت تعداد شاخه فرعي در بوته Wr=aVr+b،Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند .58
شکل ‏4-6: رگرسيون Wr-Vr براي صفت تعداد طبق در گياه W=aVr + b،Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند.59
شکل ‏4-7: خط رگرسيون Wr-Vr براي صفت ارتفاع گياه .Wr=aVr +br، Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند.61
شکل ‏4-8: خط رگرسيون Wr-Vr براي صفت وزن صد دانه Wr=aVr + b،Wr(کواريانس نتاج -والد) ،Vr (واريانس والدين )، نقاط ژنوتيپ هاي P1تا P10مي باشند.62
شکل ‏4-9: خط رگرسيون Wr-Vr براي صفت عملکرد . Wr = aVr + b، Wr(کواريانس نتاج64
شکل ‏4-10: گروه بندي 10 ژنوتيپ والديني گلرنگ بر اساس صفات مورفولوژيک با استفاده از روش UPGMA (1تا10 به ترتيب والدهايP1 تاP10 )مي باشند.66
شکل ‏4-11: بارگذاري DNA بر روي ژل آگارز يک درصد (ستونها از چپ به راست به ترتيب ژنوتيپ هاي p1 تا p10 مي باشند ).67
شکل ‏4-12:الگوي تکثير توسط آغازگر 5? – (TCC)5 RY-3?68
شکل ‏4-13: دندروگرام 10 والد گلرنگ بر اساس فاصله ژنتيکي ني با روش UPGMA با استفاده از داده هاي مولکولي ISSR .69

فهرست جداول:

جدول ‏3-1:مشخصات آغاز گرهاي ISSR مورد استفاده.42
جدول ‏3-2: اجزاء مخلوط واکنش PCR براي تکثير آغاز گرهاي ISSR43
جدول ‏3-3: برنامه چرخه حرارتي واکنش PCR براي تکثير توسط آغازگرهاي ISSR .43
جدول ‏4-1 :خلاصه تجزيه واريانس صفات بر اساس روش 2 گريفينگ در تلاقي داي آلل لاين هاي اينبرد گلرنگ.50
جدول ‏4-2: مقادير ترکيب پذيري عمومي لاين هاي اينبرد گلرنگ براي برخي صفات مورد بررسي با استفاده از تلاقي داي آلل.54
جدول ‏4-3: برآورد پارامترهاي ژنتيکي برخي صفات مورد بررسي در تلاقي داي آلل لاينهاي اينبرد گلرنگ65
جدول ‏4-4: مقدار ماتريس تشابه 10 ژنوتيپ والدي گلرنگ بر اساس مارکر مولکولي ISSR68
جدول ‏4-5: ضرايب همبستگي بين فاصله ژنتيکي حاصل از داده هاي مولکولي ISSR با ميزان HPH و HMP براي صفات مورد بررسي در نتاج حاصل از تلاقي داي آلل لاينهاي اينبرد گلرنگ.70
جدول ‏4-6: مقدار فاصله ژنتيکي والدين بر اساس داده هاي مولکولي ISSR و ميزان HHP (هتروزيس نسبت به والد برتر) و HMP (هتروزيس نسبت به ميانگين والدين ) براي صفت عملکرد در تلاقي هاي داي آلل لاين هاي گلرنگ.71

فهرست اختصارات
قابليت ترکيب پذيري عموميGeneral Combining AbilityGSA قابليت ترکيب پذيري خصوصيSpecific Combining AbilitySCA کواريانس والد-نتاجArray Parent Offspring CovarianceesWR هتروزيس نسبت به والد برترHigh Parent HeterosisHPH هتروزيس نسبت به ميانگين والدينMean Parent HeterosisMPH

1 فصل اول

مقدمه

افزايش نياز به روغنهاي گياهي و محدود بودن زمين هاي حاصلخيز ومنابع آب موجب شده استتا گياهان دانه اي و روغني با سازگاري بالا همچون گلرنگ (Carthamus tinctorius L.)مورد توجه قرارگيرند.کشت گلرنگ در ايران به عنوان يکي از مراکز عمده کشت وکار اين محصول در دنياي قديم (نولز،1969) همچنان رواج داشته و در حال توسعه مي باشد. گلرنگ در گذشته بيشتر به منظور تهيه رنگدانه قرمز براي استفاده در صنايع رنگرزي و همچنين براي رنگ اغذيه کشت مي شد و زراعت آن به منظور استحصال روغن خوراکي از سال 1336 در ايران آغاز گرديد (زينعلي، 1378).توليد گلرنگ در ايران با متوسط 700 کيلوگرم در هکتار با متوسط جهاني آن (2000 کيلوگرم در هکتار) فاصله زيادي دارد(زينعلي ،1378).افزايش توليد گلرنگ و توانايي رقابت آن با ساير دانه هاي روغني در ايران نيازمند اصلاح ارقامي با عملکرد دانه و ميزان روغن بالا مي باشد. از اين رو افزايش عملکرد و ميزان روغن دانه از اهداف مهم اصلاحي اين گياه به شمار مي روند.
افزايش عملکرد در واحد سطح که مهمترين راه نجات بشر از فقر و گرسنگي استعمدتاً متکي بر اصلاح و ايجاد ارقام پر محصول با خصوصيات و پتانسيل هاي کمي و کيفي بالا مي باشد و تنوع ژنتيکي اساس و پايه کار اصلاح نباتات است.يک اصلاح گر در صورتي مي تواند در برنامه هاي اصلاحي خود موفق باشدکه شانس انتخاب مواد مناسب و تنوع براي او وجود داشته باشد.گاهي انتقال حتييک ژن مفيد و با ارزش ازمنابع بومي و يا خويشاوندان وحشي آنها چه از طريق روشهاي معمول اصلاح نباتات و چه از طريق تکنيک هاي پيشرفته مهندسي ژنتيک مي تواند تحول عظيم و غير قابل تصوري در سرنوشت و توليد آن محصول در يک کشور ويا مناطق وسيعي از جهان ايجاد کند.اين ژنها عمدتاً در ارقام بومي و خويشاوندان وحشي آنها طي قرن هاي متمادي بوجود آمده استکه مي تواند در بهبود گياه مورد استفاده قرار بگيرد (فرشاد فر،1377).
ايران و برخي ازکشورهاي منطقه از جمله افقانستان، پاکستان… خاستگاه و مبداء بسياري از گونه هاي گياهان زراعي و خويشاوندان وحشي آنها محسوب شده و از تنوع ژنتيکي بسيار بالايي بر خوردار هستند.گياه شناسان ايران معتقدند که حدود 12-10 هزار گونه گياهي در ايران وجود دارد که اين تنوع بيش از تنوع گياهي در قاره اروپا است. اين موضوع عمدتاً به دليل وسعت، تنوع آب و هوايي و جغرافيايي کشور است.اما به دليل عوامل نا مساعد محيطي،چرا و بهره برداري بي رويه دام،توسعه صنعتي،کشاورزي مدرن و غيره،اين ثروت عظيم و با ارزش خدادادي در حال فرسايش شديد و نابودي است (وجداني،1375).
يکي از نتايج اجتناب ناپذيرکشاورزي مدرن که مبتني بر استفاده از واريته هاي اصلاحي با حداکثر عملکرد و کيفيت قابل قبول مي باشدکاهش تنوع ذخاير ژنتيکي است.اگر چه تخمين اين کاهش تنوع ژنتيکي مشکل و يا غير ممکن مي نمايد اما در اين که تعداد بسياري از ژنها ي مفيد از دست رفته اند و ذخاير ژنتيکي با سرعت فزاينده اي در حال کاهش است و محصولات زراعي عمده در معرض تهديد روز افزون شرايط محيطي نا مناسب و تنش هاي زيستي و غير زيستي قرار گرفته اندترديدي نيست بنابراين امروزه آگاهي از منابع تنوع ژنتيکي و مديريت آنها به عنوان اجزاي مهم برنامه ها و طرح هاي اصلاح نباتات تلقي مي شوند(قره ياضي،1385).
گلرنگ از قديمي ترين گياهان شناخته شده نزد انسان استکه از قديم بعنوان يک گياه دارويي مورد کشت قرار مي گرفته است ودانه گلرنگ داراي 50-30 درصد روغن و 25-15 درصد پروتئين است.روغن گلرنگ فاقد کلسترول بوده واز نظر کيفيت تغذيه اي تقريبا مشابه زيتون است (داجو و ماندل،1996). از آنجايي که تاکنون گلرنگ جزو گياهان زراعي مهم دنيا محسوب نمي شده است منابع و اطلاعات موجود در ارتباط با آن زياد نيست.اين گياه در هند و مکزيک در حال حاضر داراي اهميت زيادي است (داجوو ماندل،1996 و سنگام و همکاران،2005).
در بين گياهان روغني متداول در دنيا گلرنگ تنها گياه بومي کشور مي باشد و ايران به عنوان يکي از مراکز اوليه پيدايش شناخته شده است (ويس،2009). لذا بديهي است که در خصوص اين گياه کشور ايران از ذخيره ژرم پلاسم قوي و غني برخوردار باشد.بنابراين شناخت خصوصيات توده هاي گلرنگ و امکان بهره گيري بهتر و بيشتر از اين منابع متنوع ژني در برنامه هاي اصلاحي از اهميت زيادي بر خوردار است.
اولين گام در اصلاح گلرنگ داشتن جمعيتي با تنوع بالا است تا بتوان از داخل آن انتخاب مناسبي انجام داد.براي توليد هيبريد و استفاده از پديده هتروزيس انتخاب والدين اوليه از اهميت ويژه اي برخوردار است.وجود فاصله ژنتيکي مناسب بين ارقام از جمله عواملي استکه مي تواند ما را در اين امر کمک کند.زيرا براي صفات کمي هرچه فاصله ژنتيکي بين والدين از يکديگر بيشتر باشد نتاج حاصل از تلاقي متنوع تر خواهند بود و احتمال مشاهده نتاج برتر از والدين بيشتر خواهد بود.بنابراين شناخت اجزايي از گياه که نقش عمده اي در توليد عملکرد نهايي دارند و ارتباط بين آنها و ميزان وراثت پذيري صفات از جمله مواردي هستند که در اصلاح اين گياه مانند ساير گياهان بايد مورد توجه قرار بگيرد (ارزاني،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 (لامکي،1993 ). از آنجايي که هتروزيس با اثرات متقابل آللهاي مختلف در يک مکان ژني ارتباط دارد،استفاده از اختلاف ژنتيکي بر اساس مارکر مولکولي جهت گزينش والدين در پروژه هاي اصلاحي پيشنهادشده است (سرنا،1997).گزينش لاينهاي مناسب جهت تلاقي و شناسايي تلاقي هاي با عملكرد بالايکي از وقت گيرترين و پر هزينه ترين مراحل در پروژه هاي اصلاحي هيبريد ها مي باشد (ملچينجر،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 خصوصيات و عملکرد F1 وشناسايي تلاقي هاي برترقبل از انجام آزمايشات مزرعه اي مورد ارزيابي قرار گيردو ارتباط بين هتروزيس و فاصله ژنتيكي بر اساس ماركرهاي ISSR سنجيده شود.
با توجه به اطلاعات اندک در مورد والدين برتر جهت انجام تلاقي ها اهداف اين مطالعه عبارتند از:
1)بررسي عملکرد والدين مورد استفاده در آزمايش واطمينان از تفاوت معني دار بين آنها.
2) بررسي ترکيب پذيري عمومي و خصوصي والدينو نحوه کنترل ژنتيکي صفات.
3)بررسي ميزان هتروزيس براي صفات مورد نظردر نتاج F1 حاصل از تلاقي داي آلل لاينهاي اينبرد گلرنگ.
4) بر آورد فاصله ژنتيکي بين والدين شرکت کننده در تلاقي ها و ايجاد ارتباطي بين فاصله ژنتيکي تخميني بر اساس مارکرهاي ملکولي و هتروزيس مشاهده شده در عمل براي صفات مورد نظر.
5) يافتن رابطه اي ميان فاصله ژنتيکي بين دو والد بر اساس مارکر و هتروزيس مشاهده شده در عمل مي تواند کمک قابل توجهي به کاهش انجام کارهاي مزرعه اي طولاني و پر هزينه جهت شناسايي والديني که هتروزيس معني دار تري در نتاج نشان بدهند را داشته باشد.

2 فصل دوم

بررسي منابع

2-1 تاريخچه کشت و توليد گلرنگ
گلرنگ يکي از قديمي ترين گياهان شناخته شده نزد انسان است و ساليان درازي است که به طور گسترده در خاورميانه مورد کشت و کار قرار مي گيرد (جان استون و همکاران، 2002 ). مردم بابل، فلسطين و مصر باستان از آن به عنوان گياهي دارويي و روغني استفاده مي کرده اند. بذور گلرنگ و دسته حلقه هاي گل گلرنگ در کنار اجساد موميايي متعلق به 4000 سال قبل در مصر يافت شده است (اسميت ،1996 ). کشت سنتي گلرنگ در ايران از ساليان قبل براي توليد گل معمول بوده است (ناصري ،1370 ). بر اساس آمار منتشر شده مقدار توليد دانه گلرنگ در ايران در سال 1355-1350 هفت هزار تن در سال بوده است.توليد آن در کشور به دلايل متفاوت از جمله عدم برنامه ريزي صحيح سير نزولي داشته است (زينعلي،1378).
مطابق با داده هاي سازمان خواروبار کشاورزي1 گلرنگ در سطح زيادي در هند (350 هزار هکتار ) مکزيک (85 هزار هکتار ) اتيوپي (72 هزار هکتار )و آمريکا (54 هزار هکتار)کشت مي شود.ايران با توليد ساليانه 500 تن در سال در رتبه سيزدهم قرار دارد (فائو، 2009).
2-2 خاستگاه و ژنتيک گلرنگ
گلرنگ زراعي گياهي يکساله و بومي نواحي مديترانه،خاورميانه،هند،ايران،افغانستان و شرق آفريقا است.جنس کارتاموس داراي حدود 25 گونه مهم است که بسياري از آنها بومي مديترانه هستند. بر اساس بررسي هاي جديد و بر اساس رابطه بسيار نزديک موجود بين گونه هاي وحشي،موطن احتمالي گلرنگ منطقه محصور بين مديترانه و خليج فارس است (ساسانوما، 2008، کيل ،2006 و نولز،1969 ). واويلوف عقيده داشت که گلرنگ بومي شمال هند و افغانستان است اما تعدادي از محققان بر اين عقيده هستندکه دو مرکز اوليه براي حداکثر تنوع گلرنگ در شمال افغانستان و اتيوپي قرار دارد (ويس،2000). مهمترين گونه هاي وحشي جنس کارتاموس شامل تينکتوريوس2، اکسيي کانتا3 و پالاستينيوس4هستند که تنها گونه تينکتوريوس بعنوان يک گياه زراعي کشت مي شود (ايمري ونولز،1970). خيدير و نولز (1970) معتقدند که گونه پالاستينيوس و اکسي کانتا اجداد گلرنگ هستند. اجداد وحشي گلرنگ بطور وسيعي در مناطقي که گلرنگ زراعي کشت مي شود گسترش يافته اند. گونه اکسي کانتا،علف هرز رايجي در مناطق ايران،پاکستان و شمال غرب هند و غرب عراق است و گونه پالاستينيوس نيز به وفور در نواحي فلسطين و نواحي مديترانه يافت مي شود(کيل،2006). گونه هاي پالاستينيوس و اکسي کانتا از نظر ژنتيکي شباهت بيشتري به گلرنگ زراعي دارند و به احتمال زياد والد وحشي گلرنگ مي باشند (چاپمن و بورک،2008).
2-3 طبقه بندي و سيتوژنتيک گلرنگ
دانش سيتوژنتيک و روابط تاکسونوميک بين گونه هاي کارتاموس پايه و اساس استفاده موثر از خصوصيات گياهي خويشاوندان وحشي و ژنوتيپ هاي گلرنگ در برنامه هاي اصلاحي آن مي باشد.از لحاظ تعدادکروموزوم جنس کارتاموس را به چهار دسته تقسيم مي کنند. دسته اول داراي 24 کروموزوم (2n =2x=24) مي باشند که شامل گونه هاي تينکتوريوس،پالاستينيوس،کورديکوس5،پريسيکوس6،گيپسي کولا7 و اکسي کانتاهستند. اين گونه ها به راحتي با يکديگر آميزش پيدا مي کنند (مک پرسون و همکاران ،2004). گونه پالاستينيوس و اکسي کانتا به وفور در ايران يافت مي شوند که اين گونه ها به عنوان منابع خوبي براي مقاومت يا تحمل به بيماريها و آفات مختلف شناسايي شده اند (کومار و آگراوال ،1989).
گونه هاي اربورسنس8 ،ريفاوسس9 و نيتيدوس10 نيز داراي 24 کروموزوم هستند ولي با سه گونه فوق آميزش پيدا نمي کنند (داجو و ماندل 1996). دسته دوم شامل گونه هاي بويسيري11 ،دنتاتوس12 ،گلايوکوس13 ،ليوکوکايولوس14 و تينوس 15هستند که داراي 20 کروموزوم مي باشند (لوپزگونزالز،1989) زير گونه هاي گلايوکوس در سوريه ،ترکيه ،ايران و قفقاز يافت مي شوند.گونه هاي گلايوکوس و تينيوس با واريته هاي زراعي قابل آميزش هستند و F1آنها نيز توليد شده است.
دسته سوم داراي 44 کروموزوم (2n=4x=44) مي باشد و تنها داراي يک گونه لاناتوس16 است.اين گونه آمفي ديپلوئيد حاصل از گونه هاي دسته اول و دوم است و با گونه تينکتوريوس و اکسي کانتا لقاح پيدا مي نمايد و هيبريد هاي آنها داراي7-1کروموزوم جفت نشده هستند.دسته چهارم داراي 64 کروموزوم مي باشند (2n=6x=64) و گونه هاي کرتيکوس17 و تورکستانيکوس 18جزو اين دسته هستند (داجو و ماندل،1996).
2-4 مصارف گلرنگ
گلرنگ گياهي که مي توان درتهيه دارو،روغن و رنگ از آن استفاده نمود و از گلچه،بذر و ساقه و برگهايش بهره برداري کرد و تمامي اندام هاي آن مفيد مي باشند.در حال حاضر اکثراً به عنوان يک گياه دارويي مخصوصاً در چين کشت مي شود (ماندل و همکاران، 2004).
گلبرگ گلرنگ داراي حدود30 درصد رنگدانه زرد (کارتاميدين ) و 1 درصد رنگدانه قرمز (کارتامين ) است. از اين دو رنگدانه به عنوان عامل رنگ دهنده مواد غذايي و لوازم آرايشي استفاده مي کنند (ناگاراج 2001؛ کول کارني و همکاران 2001و سينک و نيمبکارف 2007 ). همچنين از گلهاي آن جهت رنگ آميزي پنبه،ابريشم،رنگ هاي بافت فرش در ترکيه ايران و ساير کشورها از جمله آلمان و فرانسه و رنگ آميزي لباس در کشور هاي ژاپن،هند و بنگلادش استفاده مي شود (کانون و کانون،2003).
گل گلرنگ به صورت مهمترين دارو براي تقويت گردش خون و کاهش گرفتگي رگ ها استفاده مي شود. در سال هاي اخير گلچه هاي رنگي گلرنگ عمدتاً براي معالجه صدمات ماهيچه اي،بيماري هاي قلبي – عروقي و مغزي ،فشار خون بالا،ديابت و ديگر بيماري هاي مرتبط با گرفتگي رگها و گردش خون استفاده مي شود (زاومو و لي جي،2001، ناگاراج،2001).
گلرنگ در دنيا عمدتاًبراي تهيه روغن خوراکي جهت پخت و پز،روغن سالاد و مارگارين کشت مي شود. در کشورهاي پيشرفته بدليل اهميت دادن به سلامتي تقاضا براي روغن اين گياه افزايش يافته است زيرا نسبت اسيد هاي چرب غير اشباع به اشباع روغن گلرنگ نسبت به هر روغن ديگر بالاتر است.لذا بازار قابل توجهي براي روغن اين گياه مخصوصاًدر آمريکاي شمالي ،آلمان،ژاپن و ايتاليا وجود دارد.در هند نيز افراد با درآمد بالا بيشتر از اين روغن استفاده مي کنند (داجو و ماندل ،1996.،کوکوراچي و دنتامارو،1992و سينک و نيمبکار،2007). ارزش تغذيه اي روغن گلرنگ مشابه با زيتون است. روغن گلرنگ داراي مقادير بسيار بالاي (75-71درصد) اسيد لينولئيک است و به همين دليل با روغن هاي گياهي ديگر جهت افزايش کيفيت آنها مخلوط مي شود (بايدر،2000و داجو و ماندل ،1996). همچنين از روغن آن مي توان به عنوان سوخت زيستي استفاده کرد (مکا،2007).
گلرنگ يک گياه علوفه اي با ارزش تغذيه اي عالي است که عناصر غذايي قابل هضم آن مشابه يونجه است. دانه هاي گلرنگ عموماً بصورت دانه پرنده مخصوصاًکبوتر ها وطوطي ها مورد استفاده قرار مي گيرند (اسميت ،1996).
امروزه محصولات گياه گلرنگ داراي پتانسيل زيادي در بازار جهاني هستند زيرا داراي ميزان بالايي از روغن خوراکي يا صنعتي،محصولات فرعي با عناصر غذايي بالا براي تغذيه دام و پرندگان و نيز به عنوان رنگ دهنده مواد غذايي و منسوجات مي باشد.بنابراين ترويج آن جهت افزايش فرصت هاي بازاريابي در جهان ضروري به نظر مي رسد.
2-5 تنوع ژنتيکي و اهميت آن
وجود تنوع در جامعه گياهي لازمه اصلاح و بهبود ساختار کيفيت و کميت گياهان است.يکنواختي در جوامع منجر به کندي روند تکاملي،يکنواختي توليد و افزايش آسيب پذيري جامعه در مقابل تنش ها مي شود.بنابراين اطلاع از سطوح تنوع ژنتيکي از اساسي ترين جنبه هاي تمام علوم زيستي از قبيل اکولوژي،زيست شناسي تکاملي،رده بندي، زراعت و اصلاح و حفظ گونه هاي زيستي به شمار مي رود. لذا ابتدايي ترين هدف براي رسيدن به اين مقصودشناسايي و حفظ تنوع ژنتيکي موجود در يک گونه گياهي است که امکان دستيابي به يک مخزن ژنتيکي را فراهم مي آورد (اولروگ،1994و ارزاني، 1383).
منشاء تنوع ژنتيکيدر گياهان نوترکيبي هاي ژنتيکي،جهش هاي ژني و کروموزومي است.تنوع ژنتيکي را مي توان در سه سطح جمعيت،گونه و ژن بررسي نمود.يکي از دلايل اهميت ارزيابي تنوع ژنتيکي در سطح گونه ارتباط درجه تکاملي با ميزان تنوع ژنتيکي مشاهده شده است (فرشادفر،1377).بررسي تنوع ژنتيکي يک گونه،در تهيه و اداره ژرم پلاسم ها،تهيه برنامه هاي اصلاحي،نحوه مديريت مزرعه در قبال تنش ها،تخمين پايداري توليد، تکامل گونه،رده بندي،دفاع از حق معنوي اصلاح گران و بسياري مسايل ديگر اهميت دارد (ارزاني،1383). در سطح جمعيت مي توان به تنوع جمعيت هاي مصنوعي و يا کشت شده از جمله توده ها،کلکسيون ها،لاين هاي ژرم پلاسم و لاين هاي اصلاحي اشاره کرد(گاتانو و گرشوف،1998).
مديريت تنوع طبيعي موجود در ارقام اهلي و خويشاوندان وحشي يک گونه گياهي در انجام يک برنامه موثر به منظور اصلاح گياه زراعي بسيار مهم است. زيرا بسياري از خويشاوندان وحشي گياهان زراعي حاوي ژنهايي هستند که سبب مقاومت به استرس هاي زنده و غير زنده،خشکي،شوري و سرما )مي شوند. پس مي توان اين ژنها را به واريته هاي تجاري منتقل کرد و از کاهش شديد عملکرد جلوگيري نمود.(وجداني ،1372 و کومار،1999).
با استفاده از برنامه هاي دقيق تعيين تنوع ژنتيکي و انتخاب هدفمند نمونه ها، مي توان حجم نمونه هاي موجود در ژرم پلاسم را کاهش داد. بررسي دقيق تر روابط ساختاري و هويت ژنتيکي بانک هاي ژني، اداره موثر آنها را براي محققان آسان تر خواهد کرد . از سوي ديگر تعيين سطح تنوع ژنتيکي در گونه هاي گياهي، در جهت انتخاب والدين در برنامه هاي اصلاحي و بهره وري از پديده هتروزيس19 اهميت شاياني دارد(ارزاني، 1383). تنوع موجود در يک ژرم پلاسم مي تواند منجر به انتخاب ارقام بهتر و همچنين از اين تنوع درجهت بهبود خصوصيات رقم زراعي گردد(لامکي و لي،1993). ارقام زراعي گلرنگ بطور فوق العاده اي در صفات فيزيولوژيک،مورفولوژيک و خصوصيات شيميايي روغن متنوع هستند (سينگ ونيمبکار،2007).
2-6 تنوع ژنتيکي در مقابل تنوع جغرافيايي
درگذشته هنگام انتخاب والدين براي عمل دو رگ گيري فاصله جغرافيايي جفت هاي والديني را مورد توجه قرار مي دادند به اين دليل که واريته هاي برتر از آميزش واريته ها و حتي گونه هايي بدست مي آيندکه از نظر جغرافيايي از يکديگر دور هستند. در اوايل قرن بيستم مفهوم فاصله جغرافيايي جاي خود را به تنوع ژنتيکي داد و مشخص شد وجود صفات برتر در ارقام به دليل فاصله جغرافيايي نبوده بلکه به دليل تفاوت ژنتيکي بين ارقام است . بنابراين کار با تنوع ژنتيکي اهميت بالاتري از فاصله جغرافيايي دارد.تطابق بين تغيير پذيري جغرافيايي با تنوع ژنتيکي وقتي محقق مي شود که منشاء موارد را بتوان به دقت تعقيب نمود. تنوع ژنتيکي حاصل تغييرات در ميان ژنوتيپ هاي يک گونه است (اسپگنولتي و کالست،1987).
2-7 اهميت ايران از نظر منابع ژنتيکي
غني ترين منبع ژنتيکي هر گونه خاستگاه يا منطقه جغرافيايي آن است که آن گونه از آن منشاء گرفته است . اين مرکز غالباً مرکز تنوع ناميده مي شود يعني منطقه اي که حداکثر تفاوت بين ژنوتيپ هاي موجود را دارد . مرکز پيدايش گياهان زراعي که توسط واويلوف مشخص شده ،شامل چين ،آسياي جنوبي ،آسياي مرکزي ، آسياي صغير ،مديترانه ،آمريکاي مرکزي و جنوبي و حبشه است . ايران به دليل موقعيت جغرافيايي خاص خود،از نظر مواد ژنتيکي بسياري از گياهان ،يکي از غني ترين نقاط دنيا محسوب مي شود و جزء پنج کشور اول دنيا از لحاظ تنوع زيستي در گونه هاي گياهي است . براي مثال ايران مرکز پيدايش گياهاني همانند جو، گندم و گلرنگ است (وجداني، 1372 و قره ياضي، 1385).
2-8 بررسي تنوع ژنتيکي
از آنجايي که فرضيات مختلف توجيه کننده هتروزيس نظير غاليبت و فوق غالبيت وجود يک رابطه مثبت بين تعداد مکان ژني هتروزيگوس يک صفت و عملکرد و کارايي هيبريد را تاييد مي کند بنابراين يک راه تخمين مقادير ترکيب پذيري خصوصي و هتروزيس،تخمين عملکرد هيبريد ها قبل از انجام تلاقي ها و ارزيابي هاي مزرعه اي از طريق تعيين فاصله ژنتيکي والدين با استفاده از صفات مورفولوژيک يا دادهاي مارکر مي باشد (لامکي، 1993). همچنين طراحي و اجرا ي يک برنامه اصلاح نباتات براي اصلاح يک صفت کمي تا حد زيادي به ميزان تنوع ژنتيکي ژرم پلاسم بستگي دارد.مطالعه پلي مورفيسم در ميان ژرم پلاسم فرصت گزينش والدين مناسب جهت تلاقي را فراهم مي آورد.انتظار مي رود اين والدين در تلاقي با هم نتاج برتري نتاج برتري توليد کرده و ميانگين صفت را در جمعيت بالا ببرند. همچنين بررسي تنوع ژنتيکي و تعيين فاصله ژنتيکي نسبي موجود بين يا جمعيت ها در برنامه هاي اصلاحي اهميت ويژه اي دارد زيرا سازمان دهي ژرم پلاسم و گزينش بطور موثري انجام مي شود. در آغاز يک برنامه اصلاحي آگاهي از روابط خويشاوندي و فيلوژني در ميان ژنوتيپ هاتکميل کننده اطلاعات فنوتيپي در پيشبرد اصلاح جمعيت ها است.همچنين اطلاع از شباهت هاي ژنتيکي در ميان ژنوتيپ ها موجب مي شود انتخاب والدين در يک تلاقيبطور موثر تري انجام پذيرد و هتروژيس خوبي بروز پيدا کند بنابراين شناسايي سريع و قابل اطمينان ژنوتيپها براي انجام برنامه هاي اصلاحي و همچنين پروژه هاي توليد بذر در محصولات زراعي ضروري است (نولي،1999).
2-9 روش هاي آماري بررسي تنوع ژنتيکي
به منظور مطالعه تنوع ،عموماً از ضرايب تغييرات ژنتيکي (GCV)20 و ضريب تغييرات فنوتيپي (PVC)21استفاده مي شود.مطالعه تنوع ژنتيکي فرايندي است که تفاوت بين افراد،جمعيتها و يا گرو هها با استفاده از روشهاي آماري خاص بر اساس داده هاي حاصل از ارزيابي صفات مختلف بررسي مي شود. تنوع ژنتيکي مي تواند بر اساس صفات مورفولوژيک (کيفي و کمي )، شجره افراد و يا خصوصيات مولکولي افراد بيان شود.هر چند صفات مورفولوژيکي و شجره اي به عنوان معيارهايي در مطالعه تنوع ژنتيکي در جمعيت هاي گياهي و جانوري مورد استفاده قرار گرفته اند ولي در سالهاي اخير با پيشرفت در زمينه ژنتيک مولکولي و بيوتکنولوژي ، مارکر هاي مولکولي به عنوان ابزاري کارا در بررسي تنوع ژنتيکي مطرح شده اند (يو ،1993).
عموماً روشهاي متداول براي شناسايي و بررسي هاي ژنتيکي مبتني بر مشاهدات فنوتيپي بوده و از اين جهت فاقد الگو هاي تنوع ژنتيکي در سطح ژنوم مي باشند. علاوه بر اين به دليل ماهيت پلي ژني بسياري از اين صفات و اثر عوامل محيطي نياز به جمع آوري داده هاي فراوان در مکانهاي مختلف بوده و در بعضي موارد ميزان پلي مورفيسم براي برخي صفات مورفولوژيک بسيار محدود مي باشد.از اين لحاظ ساير روشها علاوه بر روش هاي مبتني بر صفات مورفولوژيک مورد استفاده قرار مي گيرند (نولي ،1999). روشهاي مختلفي براي بررسي تنوع ژنتيکي ابداع شده است که در ذيل به برخي از آنها اشاره مي شود :
2-10 تجزيه کلاستر
تجزيه کلاستر يکي از متداول ترين روشهاي چند متغيره در بررسي تنوع ژنتيکي و گروه بندي افراد مي باشد .اين روش در مواردي استفاده مي شود که الگوي گروه بندي قبلي براي افراد وجود نداشته باشد. الگوريتم هاي مختلفي براي تجزيه کلاستر پيشنهاد شده است.اين الگوريتمها به دو گروه اصلي تقسيم مي شوند (1) روشهاي مبتني بر فاصله يا شباهت بين افراد يا ژنوتيپ ها براي گروه بندي استفاده مي شود.(2) روشهاي مبتني بر مدل که در آنها فرض بر اين است که افراد درون هر کلاستر مشاهدات تصادفي از برخي مدلهاي پارامتري بوده و استنباط هاي آماري مربوط به پارامتر هاي هر کلاستر با استفاده از روش هاي آماري استاندارد مانند حداکثر درست نمايي انجام مي گيرد.در مطالعات ژنتيکي بيشتر روشهاي مبتني بر فاصله بخصوص الگوريتم هاي طبقاتي استفاده مي شوند (فرشاد فر،1377).
2-11 تجزيه به مولفه هاي اصلي
در کنار تجزيه کلاستر PCA22 از متداول ترين روشهاي آماري چند متغيره در مطالعات ژنتيکي براي گروه بندي و بررسي تنوع مي باشد. هدف از اين تجزيه يافتن ترکيباتي ازP متغير جهت ايجاد شاخص هاي غير مستقل بنام مولفه هاي اصلي است.در تجزيه به مولفه هاي اصلي با استفاده از داده هاي مارکر هاي مولکولي بايستي توجه داشت که نمايش گرافيکي و گروه بندي بر اساس دو يا سه PCA نمي تواند نشان دهنده تغييرات کل متغير هاي اوليه باشد . در نتيجه توصيه مي شود که گروه بندي بر اساس تعداد زياد PCA که تغييرات بيشتري را توجيه مي کنند انجام گيرد (فرشاد فر، 1377).
2-12 معيار هاي فاصله يا شباهت ژنتيکي
فاصله يا شباهت ژنتيکي بين ژنوتيپها يا جمعيت ها مي تواند بسته به نوع صفات مورد مطالعه و داده هاي حاصله با استفاده از روش هاي مختلف برآورد شود. در مورد داده هاي حاصل از صفات کمي فاصله اقليدسي يکي از متداول ترين معيار هاي برآورد فاصله ژنتيکي است. براي صفات کيفي يا داده هاي مارکر که بصورت صفر و يک بيان مي گردند،ضرايب متعددي براي برآورد فاصله يا شباهت به کار برده مي شوند. از اين معيار ها مي توان به ضريب شباهت ژاکارد23 ،ضريب ني و لي24 ،ضريب تطابق ساده25 و ضريب تغيير يافته روگر اشاره کرد. براي ژنوتيپهاي هموزيگوس يا مواد ژنتيکي خالص ضريب ژاکارد و ني نتايج مشابهي براي مارکر هاي غالب و هم بارز خواهند داشت.ولي در صورتيکه مواد ژنتيکي هتروزيگوس باشند با توجه به اينکه با مارکر هاي غالب امکان تمايز افراد هموزيگوس از هم وجود ندارد،بنابراين ضرايب ني و ژاکارد برآورد متفاوتي از شباهت ژنتيکي خواهند داشت(رحيمي نژاد، 1385).
2-13 روش هاي برآورد تنوع ژنتيکي با استفاده از نشانگرها
توسعه ژنتيکي گونه ها و ژنوتيپ ها از طريق روش هاي اصلاحي به توانايي تشخيص و تفکيک اثرات ژنتيکي از اثرات



قیمت: تومان


پاسخ دهید