بررسی تنوع ژنتیکی تعدادی از ژنوتیپ های زراعی و وحشی جو با استفاده از نشانگرهای مولکولی AFLP

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه زیست شناسی، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران

2 استاد، گروه زیست شناسی، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران

3 دانشیار، گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبدکاووس، گنبدکاووس، ایران

4 دانش آموخته دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

5 استادیار، گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبدکاووس، گنبدکاووس، ایران

6 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،ساری، ایران

چکیده

دراینمطالعه،ازنشانگرهایمولکولیAFLP برای بررسی تنوع ژنتیکی بین 24 ژنوتیپ جو استفاده شد. هشت ترکیب آغازگری EcoRI/Tru1I، در مجموع 332 نوار قابل امتیازدهی ایجاد کردند که 292 عدد (15/89 درصد) از آن­ها چند شکل بودند. تنوع ژنتیکی محاسبه شده با روش نی در محدوده 38/0-29/0 بود.شباهتژنتیکیژنوتیپ­ها نیز بین 20/0 تا 56/0 متغیر بود.بیشترین و کمترین درصد چندشکلی به­ترتیب در ترکیب­های آغازگریACG- Tru1I+CGA+EcoRI،(47/0درصد) و EcoRI+ACT - Tru1I+CCG، (26/0 درصد) به­دست آمد. دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای با استفاده از ضریب تشابه جاکارد و روشUPGMA  ژنوتیپ­ها را به چهار گروهاصلی تقسیم کرد. در گروه­های اول و دوم ژنوتیپ­های شش­ردیفه و در گروه­های سوم و چهارم ترکیبی از ژنوتیپ­های شش­ردیفه و دوردیفه قرار گرفتند. بر اساس ماتریس ضرایب شباهت، کمترین فاصله ژنتیکی بین رقم نیمروز و ژنوتیپ جمعیتی خراسان­رضوی و نیز بین نمونه جمعیتیTN2173کرج و لاین EB-86-3 مشاهده شد. ژنوتیپ­ جمعیتی تیل­آباد و تلاقی (F1)ALISOS/CI03909-2 نیز بیشترین فاصله ژنتیکی را نشان دادند. با توجه به مشاهده میزان بالای چندشکلی در بین ژنوتیپ­های مطالعه شده در این تحقیق می­توان از نشانگر AFLP و به­ویژه ترکیب آغازگری ACG- Tru1I+CGA+EcoRIکه درصد چندشکلی بالاتری را تولید کرد، به­عنوان یک ابزار توانمند در تمایز ژنوتیپ­های نزدیک و سایر برنامه­های اصلاحی جو استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigatingthe genetic diversity in some of cultivated and wild barely genotypes using AFLP molecular markers

نویسندگان [English]

  • Masomeh Hosseini 1
  • Mahlagha Ghorbanli 2
  • Hossein Sabouri 3
  • AhmadReza Dadras 4
  • Ali Sattarian 5
  • Hossein Ali Fallahi 6
چکیده [English]

In this study, AFLP markers were used to investigate the genetic diversity among 24 genotypes of barley. The eight primer combinations of EcoRI/Tru1I, totally produced 332 scorable bands that 292 (89.15%) were polymorph. Genetic diversity was estimated between 0.29-0.38 using Nei's gene diversity coefficient. Also, genetic similarity of the genotypes varied from 0.20.0 to 0.56. The highest (0.47%) and lowest (0.26%) polymorphism were obtained using primer combinations of EcoRI+ACG-Tru1I+CGA and EcoRI+ACT- Tru1I+CCG, respectively. Cluster analysis using Jaccard coefficient and UPGMA method assigned genotypes to four main groups. In the first and second groups there were six-rows genotypes and in the third and fourth groups a combination of six- and two-rows genotypes. On the based on similarity matrix the genetic distance between Nimrouz and genotype population Khorasan-Razavi also genotype population of Karaje TN2173 and Line EB-86-3 was low, while the genetic distance between genotype population of Tilabad and cross (F1) ALISOS/CI03909-2 was high. Considering to achieving high rates of polymorphism in the present study can use AFLP marker specially primer combination such as ACG- Tru1I+CGA +EcoRI which produced high level of polymorphism as a powerful tool to distinguish of close genotypes and other barley breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clusteranalysis
  • Nei’s gene diversity
  • Polymorphic information content
  • Shanon’s index
Abdollahi, N., Mohammadi,S.A., Alavi Kia, S. and Sadeghzadeh, B.2012. Analysis of genetic diversity in barley improved and landraces using SSR. Third Iranian Agricultural Biotechnology Congress. 3-5Sep., Ferdowsi University ofMashhad, Mashhad, Iran. (In Persian).##Abdmishani, C. and ShahnejatBoushehri, A.A. 1992. Advanced plant breeding. Vol. 2. Plant biotechnology. Tehran University Press, Tehran, Iran. (In Persian).##Ahkami, A.M., Naghavi, M.R., Mardi, M., Hossienzadeh, A., Pirseyedi, M., Potki, P., Kazemi Alamoti, M., Hashempour, I. and Omidbakhsh, M.A. 2007. Genetic relationship in durum wheat (Triticum durum) using AFLP markers. Iranian Journal of Field Crop Research 38: 25-35. (In Persian with English Abstract).##Arzani, A. 2002. Grain yield performance of durum wheat germplasm under Iranian dry-land and irrigated field conditions.Sabrao Journal of Breeding and Genetics34: 9-18.##Bahrman, N., Le Gouis, J., Hariri, D., Guilbaud, L. and Jestin, L. 1999.Genetic diversity of old french six –rowed  winter barley varieties assessed with molecular, biochemical and 60 polymorph markers and its relation to BaMMV resistance . Heredity 83: 568-576.##Bassam, B. J., Caetano-Anolles, G. and Gresshoff, G. M.1991. Fast and sensitivesilver staining of  DNA in polyacrylamide gels. Annual Biochemistry 84: 680-683.##Behera, T. K., Gailkward, A.B., Singh, A. K. and Staub, J.E. 2008.Relative efficiency of  DNA markers (RAPD, ISSR and AFLP) in detecting genetic diversity of bitter gourd (Momordica charantia  L.). The Science Food Agriculture 88:733-737.##Ebrahimi, A., Naghavi, M. R., Sabokdast, M. and Mardi, M.  2010. Assessment of genetic diversity in two accessions of barely species (H. vulgare L. and H. Spontaneum L.) using SSR markers. Iranian Journal of Crop Sciences 12 (3): 333-345. (In Persian with English Abstract).##Fareghi, S.H., Farshadfar, M. and Farshadfar, E. 2007.Studying chemical composition and nutrition value of 61 erennial Lucerne (Medicago sative L.) and genetic diversity based on SDS-PAGE markers.Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research 15:196-210. (In Persian with English Abstract).##Farsi, M. and Zulali,G. 2003. The plant biotechnology. Ferdowsi University of Mashhad Press, Mashhad, Iran. (In Persian).##Ghannadha, M.R., Zahravi, M. and Vahdati, K. 2003. Breeding horticultural crops. Dibagaran Tehran Press, Tehran, Iran. 344p. (In Persian).##Jaccard, P. 1908. Nouvelles recherches sur la distribution florale. Bulletin de la Société Vaudoise des Sciences Naturelles 44: 223-270.##Khalighi, M., Arzani, A. and Poursiahbidi , M.A. 2008. Assessment of genetic diversity in Triticum spp.and  Aegilops spp.using AFLP markers. African Journal of Biotechnology 7:549-52.##Ma, X., Sela, H., Jiao, G., Li, C., Wang, A., Pourkheirandish, M., Weiner, D., Sakuma, S., Krugman, T., Nevo, E., Komatsuda, T., Korol, A. and Chen, G. 2012. Population-genetic analysis of HvABCG31 promoter sequence in wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum). BMC Evolutionary Biology 12: 188.##Majnon-Hosseini, N. 1997. Cereal grain crops. Naghash  Mehar  Press, Tehran, Iran. (In Persian).##Mohammadi, S. A. and Prasanna, B.M. 2003. Analysis of genetic diversity in crop plants: Salient statistical tools and considerations. Crop Science 43:1235-1248.##Mohammadi, S.A., Shokrpour, M., Moghaddam, M. and Javanshir, A. 2011. AFLP-based molecular characterization and population structure analysis of Silybum marianum L. Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization 9(3): 445-453.##Mohammadi, Z., Sabouri, A., Heydari, R., Sabouri, H., Falahi, H.A., Dadras, A. and Mousanejad, S. 2014. Investigation of population structure and genetic diversity of barley genotypes using AFLP molecular markers. Cereal Research 4(2): 141-154.##Nei, M. 1973. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceeding of the National Academy of Sciences USA 70: 3321-3323.##Pourmohammad, A., Moghaddam, M., Khosrowshahli, S.A., Mohammadi, A. and Yousefi, A. 2010.Study of genetic diversity by RAPD markers and identification of informative markers for grain yield and its components in hulless barley genotypes. Seed and Plant Improvement Journal 26:253-267. (In Persian with English Abstract).##Rahim-Malek, M., Seyed Tabatabaei, B. A. and Mohammadi, S. A. 2008. Saturating microsatellite linkage map of wheat in Fukuho-Komugi × Oligo-Culm cross population using AFLP marker.  Journal of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources 12 (43): 567-575.(In Persian with English Abstract).##Rohlf, J.F. 1998. NTSYSpc: Numerical taxonomy and multivariate analysis system (ver. 2.0). User Guide. Applied Biostatistics INC. New York.##Saghir, M. G., Malkawi, H. I. and Oqlah, A. E. 2007. Genetic diversity in Hordeum spontaneum cv. Koch of Northern Jordan (Ajloun Area) as revealed by RAPD and AFLP markers. International Journal of Botany 3: 172-178.##Saghai-Maroof, M. A., Biyashev, R. M., Yang, G. P., Zhang, Q. and Allard, R. W. 1994. Extraordinarily polymorphic microsatillate DNA in barely species diversity, chromosomal location, and population dynamics. Proceeding of the National Academy of Sciences, USA 91: 5466-5570.##Seyed Tabatabaei, B.A. and Shahnejat Boushehri, A. A. 2003. Genetic map based on AFLP markers. Iranian Journal of Agricultural Sciences 34(1):9-18. (In Persian with English Abstract).##Shyamalamma, S., Chandra, S.B.C., Hegde, M. and Naryanswamy, P. 2008. Evaluation of genetic diversity in jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.) based on 63 amplified fragment length polymorphism markers. Genetics and Molecular Research 7: 645-656.##Vos, P., Hogers, R., Bleeker, M., Reijans, M., Van de Lee, T., Hornes, M., Frijters, A., Pot, J., Paleman, J., Kuiper, M. and Zabeau, M. 1995.AFLP: A new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acids Research 23: 4407-4414.##Von Bothmer, R., Jacobsen, N., Baden, C., Jorgensen, R.B. and Linde-Laursen, I. 1995. An ecogeographical study of the genus Hordeum. Systematic and Ecogeographic Studies on Crop Gene Pools 7. 2ndedition. IPGRI, Rome. 129 p.##Yeh, F.C., Yang, R.C., Boyle, T., Ye, Z.H. and Mao, J.X. 1997. POPGENE: The user-friendly shareware for population genetic analysis. Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta, Canada.##Zhang, H.Y., Liu, X.Z., Li, T. S. and Yang, Y.M. 2006. Genetic diversity among flue-cured tobacco (Nicotiana tabacum L.) revealed by amplified fragment length polymorphism. Botanical Studies 47: 223-229.##Zhnang, J.V., Yang, X.H., Yu Ya, X., He, Z., Wei, Z., Lide, Y. and Zhao, H.S. 2009. Study on genetic relationship of Yunnan Naked barley by SSR markers. Journal of Triticeae Crops 1: 70-80.##Zhou, J.K. 2003. Regulation of ion homeostasis under salt stress. Current Opinion in Plant Biology 6: 441-445.