تحلیل تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های گندم نان کشت‌شده در برخی مناطق استان هرمزگان با استفاده از نشانگرهای SSR

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه پیام نور - تهران- ایران

10.22124/cr.2026.33824.1907

چکیده

چکیده

مقدمه: گندم نان (Triticum aestivum L.) یکی از مهم‌ترین محصولات زراعی جهان و ایران است و شناخت تنوع ژنتیکی آن برای حفاظت از منابع ژنتیکی، انتخاب والدین مناسب در برنامه‌های اصلاح نباتات، و توسعه ارقام سازگار با شرایط محیطی نامساعد اهمیت زیادی دارد. در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند استان هرمزگان، شرایط اقلیمی خاص، تنش‌های محیطی و نیز مدیریت بذر توسط کشاورزان می‌تواند به شکل‌گیری الگوهای متفاوتی از تنوع و ساختار ژنتیکی منجر شود. همچنین با توجه به کشت مداوم و خودبذرگیری این ژنوتیپ‌ها در مناطق مختلف، احتمال بروز تغییرات ژنتیکی درون‌گونه‌ای میان نمونه‌های جمع‌آوری‌شده وجود دارد. از این رو، بررسی ژنوتیپ‌های بومی این مناطق می‌تواند اطلاعات ارزشمندی برای اصلاح و بهره‌برداری از ذخایر ژنتیکی فراهم کند. در میان نشانگرهای مولکولی، نشانگرهای ریزماهواره‌ای SSR به دلیل چندشکلی بالا، هم‌بارز بودن، دقت مناسب و تکرارپذیری، ابزار مؤثری برای ارزیابی تنوع ژنتیکی به شمار می‌روند. هدف این پژوهش بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های گندم نان جمع‌آوری‌شده از مناطق مختلف استان هرمزگان با استفاده از نشانگرهای SSR بود.



مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از هر یک از ۱۰ منطقه استان هرمزگان، ۴ ژنوتیپ گندم نان طی سال‌های ۱۳۹۶–۱۳۹۷ جمع‌آوری شدند و تنوع ژنتیکی آن‌ها با استفاده از 9 جفت آغازگر SSR مورد ارزیابی قرار گرفت. DNA ژنومی نمونه‌ها با روش CTAB استخراج شد و تکثیر قطعات DNA از طریق واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) انجام گرفت. محصولات حاصل از PCR بر روی ژل پلی‌اکریل‌آمید جدا و الگوهای باندی آن‌ها بررسی شد. سپس شاخص‌های تنوع ژنتیکی از جمله تعداد آلل‌های مشاهده‌شده، تعداد آلل‌های مؤثر، شاخص شانون، محتوای اطلاعات چندشکلی (PIC) محاسبه شد. همچنین به‌منظور بررسی نحوه توزیع تنوع ژنتیکی درون و بین گروه‌ها، تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) انجام شد. برای بررسی روابط ژنتیکی نیز از تحلیل خوشه‌ای Neighbor-Joining و تحلیل مؤلفه‌های اصل(PCA) استفاده شد.



یافته‌های تحقیق: در مجموع، 94 آلل در 9 جایگاه SSR شناسایی شد و میانگین تعداد آلل در هر جایگاه 44/10 بود. تعداد آلل به‌ازای هر جایگاه بین 8 تا 12 نوسان داشت؛ آغازگرهای TAA1 و CAC15 با 12 آلل بیشترین و آغازگر CAC23 با 8 آلل کمترین تعداد آلل را تولید کردند. مقدار PIC بین 333/0 برای آغازگر CAC23 و 554/0 برای آغازگر TAA1 متغیر بود و میانگین آن 46/0 به دست آمد که نشان‌دهنده توان مناسب نشانگرهای استفاده‌شده در آشکارسازی تنوع ژنتیکی است. تحلیل خوشه‌ای، ژنوتیپ‌ها را در سه گروه اصلی قرار داد و نتایج PCA نیز این تقسیم‌بندی را تأیید کرد. الگوی خوشه‌بندی تا حدی با منشأ جغرافیایی نمونه‌ها همخوانی نشان داد. همچنین بیشترین شباهت ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های طاشکوئیه و کمترین شباهت بین ژنوتیپ‌های مهرگان گهکم و سیروان گهکم مشاهده شد. این الگو می‌تواند تحت تأثیر عواملی مانند منشأ جغرافیایی نمونه‌ها، مدیریت و تبادل بذر میان کشاورزان باشد. نتایج تجزیه واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که بخش عمده‌ای از تنوع ژنتیکی درون مناطق متمرکز است، در حالی‌که 2/17 درصد از کل تنوع ژنتیکی به تفاوت بین مناطق اختصاص داشت.



نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که ژنوتیپ‌های گندم نان استان هرمزگان دارای تنوع ژنتیکی قابل توجهی هستند و نشانگرهای SSR در شناسایی این تنوع و آشکارسازی روابط ژنتیکی ژنوتیپ‌ها مؤثر بودند. این یافته‌ها بر اهمیت حفاظت از منابع ژنتیکی بومی و بهره‌گیری از آن‌ها در برنامه‌های اصلاحی تأکید می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Genetic Diversity Analysis of Bread Wheat Genotypes Cultivated in Hormozgan Province Using SSR Markers

نویسنده [English]

  • Razieh Sarabadani Tafresh
Payame Noor University- Tehran- Iran
چکیده [English]

Abstract



Introduction

Bread wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important cereal crops worldwide and in Iran, and understanding its genetic diversity is essential for the conservation of genetic resources, selection of suitable parents in breeding programs, and development of cultivars adapted to adverse environmental conditions. In arid and semi-arid regions such as Hormozgan Province, specific climatic conditions, environmental stresses, and seed management practices by farmers may contribute to the formation of different patterns of genetic diversity and structure. In addition, due to continuous cultivation and farmer-mediated seed recycling of these genotypes in different regions, the occurrence of intra-specific genetic variation among the collected samples is likely. Therefore, investigating native genotypes from these regions can provide valuable information for breeding and utilization of genetic resources. Among molecular markers, simple sequence repeat (SSR) markers are considered effective tools for evaluating genetic diversity due to their high polymorphism, co-dominant inheritance, accuracy, and reproducibility. The aim of this study was to investigate the genetic diversity of bread wheat genotypes collected from different regions of Hormozgan Province using SSR markers.



Materials and Methods

In this study, four bread wheat genotypes were collected from each of ten regions of Hormozgan Province during 2017–2018, and their genetic diversity was evaluated using nine pairs of SSR primers. Genomic DNA was extracted using the CTAB method, and DNA fragments were amplified through polymerase chain reaction (PCR). PCR products were separated on polyacrylamide gels and their banding patterns were analyzed. Genetic diversity indices including the number of observed alleles, effective alleles, Shannon’s index, polymorphism information content (PIC) were calculated. In addition, analysis of molecular variance (AMOVA) was performed to evaluate the distribution of genetic variation within and among groups. Genetic relationships among genotypes were assessed using Neighbor-Joining cluster analysis and principal component analysis (PCA).



Results

A total of 94 alleles were identified across nine SSR loci, with an average of 10.44 alleles per locus. The number of alleles per locus ranged from 8 to 12; primers TAA1 and CAC15 produced the highest number of alleles (12), whereas primer CAC23 generated the lowest number (8). PIC values ranged from 0.333 for primer CAC23 to 0.554 for primer TAA1, with an average value of 0.46, indicating the suitable discriminatory power of the markers used for detecting genetic diversity. Cluster analysis classified the genotypes into three major groups, and PCA results confirmed this classification. The clustering pattern showed partial agreement with the geographical origin of the samples. The highest genetic similarity was observed among the Tashkouyeh genotypes, whereas the lowest similarity was found between Mehrgan-Gahkom and Sirvan-Gahkom genotypes. This pattern may have been influenced by factors such as geographical origin, seed management, and seed exchange among farmers. AMOVA results indicated that most of the genetic variation was distributed within groups.



Conclusion

The results of this study demonstrated that bread wheat genotypes cultivated in Hormozgan Province possess considerable genetic diversity, and SSR markers were effective in detecting this diversity and revealing genetic relationships among genotypes. These findings highlight the importance of conserving native genetic resources and utilizing them in future wheat breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allelic diversity
  • Cluster analysis
  • Microsatellite marker
  • Principal component analysis