بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپهای توت ایران با استفاده از خصوصیات مورفولوژیکی

قسمت اول

نویسنده:

مهشید فخرایی لاهیجی، رمضانعلی تبار، محمد سرسیفی، اسدالله فتحی، غلامرضا عبادوز”، مریم حاج حسنی”، على فرهادی، غلامرضا خاکيزاد، ضرغام عزیزی، بصیر صمدی، مجیدرضا کیانی ،عباس میر آخورلی ، ناصر فرومدی؟، جواد مظفری و رامین رافضی

1- نویسنده مسئول :

مربی پژوهشی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، بخش سبزی و صیفی ( fakhraie1000 @ yahoo.corn )

2- مجریان بخش ژنتیک مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال بذر کرج در استان های ایران

تاریخ دریافت:1394/11/20 تاریخ پذیرش:1394/12/12

چکیده

هدف از این پژوهش ارزیابی تنوع ژنتیکی و گروه بندی ژنوتیپهای توت براساس صفات کمی و کیفی و تعیین فاصله ژنتیکی بین آنها بود. طرح مورد استفاده، آشیانهای بوده و ارزیابی درختان توت از استانهای مختلف ایران طبق دستور العمل IPGRI انجام شد.

نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات نشان داد که ژنوتیپ های مورد بررسی از نظر کلیه صفات مورد مطالعه با یکدیگر دارای تفاوت معنی دار بودند.

صفات شامل: شکل حاشیه برگ، طول دمبرگ، قطر شانون و قطر گل که نشان دهنده ضرایب تغییرات، دارای تنوع بالاتری بین ژنوتیپ های مورد بررسی بودند. نتایج تجزیه ضرایب همبستگی ساده بين صفات اندازه گیری شده نشان دهنده وجود همبستگی مثبت و معنی دار بین طول مدت برداشت در زمان رسیدن میوه ۰/۸۲+= r ، شکل گل آذین با زمان رسیدن میوه ۷۱/ ۰ += r (در سطح ۱ درصد)، بين شکل گل آذین با طول مدت برداشت ۰۹۰+=r، بریکس بازمان رسیدن میوه 0 / 54-=r، بریکس با شکل میوه ۲۸/ ۰ += r.

وزن تر میوه با زمان رسیدن میوه ۰/۸۱+= r، وزن تر میوه با طول مدت برداشت ۸۸ /۰ += r همبستگی مثبت معنی دار در سطح 5 درصد محاسبه شد که نشان دهنده این مطلب است میودهای توت که تقریبا همزمان نمی رسند و در مدت زمان طولانی بر خلاف سایر میودها که با هم می رسند قابل برداشت هستند، با استفاده از تجزیه کلاستر به روش “وارد” نمونه ها بر اساس خصوصیات مورفو لوژیکی در فاصله 15، ژنوتیپهای استان ها در سه گروه اصلی قرار گرفتند. به منظور تعیین مهم ترین صفات مورفولوژیک در ایجاد تمایز بین جمعیت از تجزیه به مولفه های اصلی (PCA استفاده گردید. سه مؤلفه اول۰ / ۹۵ درصد از کل تنوع موجود را به خود اختصاص دادند.

به طور کلی از نتایج این تحقیق می توان وجود تنوع به ویژه درون جمعیتی در صفات مورفولوژیک را استنتاج نمود.

کلید واژه ها: توت، تجزیه گلاستر، مؤلفه های اصلی، همبستگی

مقدمه

امروزه مهم ترین و اقتصادی ترین راه دست یابی به افزایش تولید در واحد سطح، استفاده از ارقام گیاهی اصلاح شده با عملکرد کمی و کیفی بالاتر و سازگارتر به شرایط محدود زراعی مانند کم آبی، گرما، سرما، فقر غذایی خاک، بیماری ها و آفات می باشند. بدون شک موفقیت این برنامه های اصلاحی مستلزم دسترسی به منابع ژنتیکی قوی و ژرم پلاسم متنوع است که بر اساس اصول علمی جمع آوری، ارزیابی و نگهداری شده باشند (Eiadathong et al., 2000a) .

فخرابی لاهیجی و همکاران: بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپهای توت ایران با …

تخمین ترکیب ژنتیکی گیاهان و همچنین قرابت بین آن ها در گذشته بر اساس بیولوژی اندام های جنسی، داده های اکوجغرافیایی، ارزیابی صفات مورفولوژیک و زراعی، بررسی های شیمیایی و در چند دهه اخیر توسط نشانگرهای DNA صورت گرفته است. اما نشانگرهای مورفولوژیک اولین نشانگرهایی هستند که مورد استفاده محقیقین قرار گرفته اند و در روش های آماری چند متغیره به عنوان ابزار مفید بررسی ژنوتیپ ها با استفاده از مشخصات مورفولوژیک می باشند (2003 ,KalagariWunch and Hormaza, 2002a) با وجود اهمیت، دقت و سرعت روش های مولکولی در تفکیک ژنوتیپ ها، بررسی های مورفولوژیک همچنان به عنوان مبنا و اولین مرحله در طبقه بندی های ژرم پلاسم مورد استفاده قرار می گیرند (2000 ,.Amini et al 2004 ,.Yazdi samadi et al).

هم چنین توارث نقش مهمی در استراتژی تکاملی گونه ها ایفا می کند (2001 ,Agarwal). توت دارای سه گونه اصلی است؛ توت سفید ، توت قرمز، شاه توت می باشد (2008 ,Venktesh and Chouhan) زادگاه شاه توت وحشی را در آذربایجان غربی و ارتفاعات کرمانشاه و در ییلاقات بیرجند شناسایی و گزارش شد و هم چنین طبقه بندی درخت توت را به روش چینی به چهارده گونه تقسیم نمودند و به این نتیجه رسیدند که گونه توتM . nigera به تنهایی دارای گونه های بسیار زیادی می باشد و به خاطر درشت بودن میوه در باغات کاشته می شوند. برگ های شاه توت از نظر سایز، شکل، حاشیه برگ، شکل نوک برگ، قاعده، موقعیت برگها روی شاخه و هم چنین طول دمبرگ از توت سفید و توت قرمز متفاوت می باشد ( 2002 ,Huo).

هدف از این پژوهش ارزیابی و مطالعه ژرم پلاسم های توت کشور به منظور شناسایی گونه های مناسب توت برای توسعه، کشت و کار و استفاده از آنها در برنامه های اصلاحی است. به رغم موقعیت ممتاز جغرافیایی برای توت در کشور، هنوز اطلاعات دقیقی از روابط ژنتیکی بین ژنوتیپ های مختلف توت در ایران وجود ندارد و کسب اطلاعات کافی در این زمینه می تواند برای استفاده مناسب از ژنوتیپ های بومی برای اهداف اصلاحی توت فراهم کند.

مواد و روش ها

درخت توت در سطح وسیعی در کشور پراکنده است. پس از بررسی جمعیت های توت سراسر کشور بر اساس دیسکریپتور، 118 نمونه از بین ژنوتیپ های توت Morus انتخاب و صفات مورفولوژیکی درخت و میوه در آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت، برخی از این صفات به صورت کمی و برخی دیگر بر اساس کددهی UPOV اندازه گیری و ثبت شد. در سال اول با مراجعه به استان های مورد نظر ۱۰ نمونه درختی به صورت تصادفی انتخاب و مکان جمع آوری شده با GPS تعیین شد. در مرحله دوم با بررسی و اندازه گیری صفات گل و گل آذین، از نیمه دوم اسفند به مدت دو هفته انجام گردید، بدین منظور از هر درخت ۲۴ گل آذین از قسمت های مختلف هر درخت نشانه گذاری شد.

در مرحله سوم شامل بررسی و اندازه گیری صفات رویشی و عادت رشدی درختان، در اوایل خرداد ماه که قسمت های بهاره در ختان کاملا رشد کرده و بالغ شده اند صورت گرفت. در این مرحله از آزمایش صفات مربوط به عادت رشدی درختان نیز ثبت گردید و سرانجام برای ارزیابی صفات مرتبط با میوه از هر ژنوتیپ ۲۴ میوه به طور تصادفی در سه تکرار انتخاب و صفات مربوط برای آنها ثبت شد. صفات مربوط به درخت شامل: عادت رشدی درخت: راست (1)، گسترده (۲) و آویزان (3) وصفات مربوط به برگ شامل: اندازه برگ بالغ، شکل برگ بالغ: تخم مرغی کشیده (۵)، تخم مرغی (۱)، پهن (۲)، قلبی (۳)، زاویه نوک برگ (نوک تیز ۳۵<) با کد ۱، تقریبا راست (۷۵>) کد ۲، قائم با کد ۳، در شکل حاشیه برگ دندانه دار با کد۱، کنگره ای با کد ۲،

1- Morus alba 2 – Morus rubra 3- Morus nigra

تولیدات گیاهی (مجله علمی کشاورزی)، جلد ۳۹ شماره 3، پاییز ۹۵

چروکیده با کد ۳، صفات مربوط به گل شامل طول دوره گلدهی (روز) با نظم گلدهی بی نظم (1)، نسبتا بی نظم (۲)، منظم (3)، شکل گل آذین: خوشه ای (۱)، ساده (۲)، مرکب (3)، طول گل آذین، تراکم گل: کم (1)، زیاد (۲)، قطر گل، طول شانوننر، طول شاتون ماده ، قطر شانون نر و قطر شانون ماده، صفات مربوط به میوه: اندازه میوه، وزن تر میوه، شکل میوه کشیده با کد (۱)، بیضوی (۲)، نسبتا کشیده (۳)، وزن خشک میوه، زمان رسیدن میوه به روز، طول مدت برداشت میوه به روز ارزیابی گردیدند.

تهیه و کاشت قلمه

قلمه های توت در اندازه ۲۰-۱۵ سانتی متر با ۶-۴ جوانه سالم، در مخلوطی از شن و ماسه و خاک ۲ : ۱ به صورت مورب و به طوری که تنها دو جوانه در بالای سطح خاک گلدان باقی بماند، کاشته شدند. خاک اطراف قلمه محکم فشرده و سپس آبیاری شدند و پس از آن، گیاهان بر اساس نیاز آبی آبیاری شدند .

تجزیه داده ها

پس از جمع آوری داده ها، آمارهای توصیفی استخراج و مورد بهره برداری قرار گرفت. در مورد دادهایی که از اندازه گیری شده (داده های کمی) تجزیه واریانس با فرض ژنوتیپ های مناطق به عنوان تیمار و مناطق و افراد درون هر منطقه به عنوان تکرار، به صورت آشیانه ای انجام شد (2004 ,.Yazdi samadi et al) مقایسه میانگین صفات کلی به روش LSD انجام گردید. تجزیه به مؤلفه های اصلی با استفاده از ماتریس همبستگی ها و تجزیه کلاستر به روش مینیمم واریانس “Ward” انجام شد (1994,.Moghadam et al).

نتایج و بحث نتایج تجزیه واریانس نشان داد که ژنوتیپ های مورد بررسی از نظر کلیه صفات مورد مطالعه با یکدیگر دارای تفاوت معنی دار بودند که دلیل وجود تنوع در صفات مورد بررسی است، لذا امکان انتخاب ژنوتیپ ها برای مقادیر مختلف یک صفت وجود دارد. میانگین عددیصفات در ژنوتیپ های مختلف و هم چنین صفات اندازه گیری شد. ضریب تنوع هر صفت در گونه های توت مورد بررسی در جدول (۱) آمده است. صفاتی که دارای ضریب تغییرات بالایی هستند، دارای تنوع بیشتری نسبت به صفات ضریب تغییرات پایین تر می باشند و دامنه انتخاب بیشتری برای آن صفت فراهم نموده است . مقایسه میانگین صفات نیز بیانگر وجود تفاوت معنی دار بین صفات اندازه گیری شده ژنوتیپ های مورد بررسی بود. خصوصیات برخی ژنوتیپ ها بر اساس مقایسه میانگین های صفات به این شرح است:

ویژگی های کلی گونه های بررسی شده

مقادیر حداکثر، میانگین، انحراف معیار و اخص تنوع فنوتیپی کل ژنوتیپ ها برای هر یک از صفات در جدول های ۱ و ۲) آمده است. از نظر وزن تر میوه ژنوتیپ کرمانشاه ( 3.15 گرم) با ژنوتیپ اصفهان ( 3.75 گرم) در سطح احتمال ۵ درصد اختلاف معنی داری نداشت از طرف دیگر ژنوتیپ کرمانشاه از نظر صفات میانگین طول میوه ( 2.12 سانتی متر) متعلق به ژنوتیپ های برتر مورد بررسی بود. هم چنین این ژنوتیپ از نظر وزن خشک با میانگین ( 0.86 گرم) از ژنوتیپ های برتر قرار گرفت که با بهترین ژنوتیپ این گروه (ژنوتیپ خراسان جنوبی با میانگین 4.25 گرم) اختلاف معنی دار نداشت. بنابراین به نظر می رسد ژنوتیپ کرمانشاه با توجه به وزن خشک و تر و طول میوه بالا، دارای بازار پسندی کافی جهت معرفی به بازار می باشند.

از نظر صفات مرتبط با اندازه میوه ژنوتیپ کرمانشاه در گروه برتر قرار گرفت. از نظر بریکس میوه ژنوتیپ اراک با بریکس 13.24 ، بهترین ژنوتیپ مورد آزمایش بود که با ژنوتیپ ورامین و همدان و آذربایجان غربی و مازندران و کرج اختلاف معنی دار نداشت. این ژنوتیپ ها، انتخاب خوبی برای صنایع خشکبار و یا پایه های خوبی برای افزایش بریکس (ژنوتیپ های با بریکس پایین در برنامه های به نژادی) هستند .

فخرابی لاهیجی و همکاران: بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپهای توت ایران با .

ژنوتیپ کرمانشاه از نظر وزن خشک با ۰/۸۶ گرم، از نظر طول میوه با 2.12 سانتی متر در گروه های برتر بود و ژنوتیپ های منتخب از نظر تازه خوری به بازار عرضه می شود. مخصوصا بتوان به این نکته اشاره کرد که با توجه به یافته های تحقیق تلاقی ژنوتیپ های خراسان جنوبی با ژنوتیپ شاهرود احتمالا منجر به ایجاد تنوع در جهت گزینش به نفع بریکس بالا و طول میوه بالا به طور همزمان خواهد شد. به همین ترتیب یک به نژادگر می تواند با استفاده از پایه کرمانشاه و پایه اراک و انجام تلاقی بین آن ها به تنوع در جهت گزینش به نفع میوه ها که همزمان دارای بریکس بالا، وزن خشک بالا طول میوه بوده و در نهایت بازار پسند می باشند، دست پیدا کند.

هم چنین شکل میوه در بین ژنوتیپ های شاهرود، کهگیلویه و بویراحمد و آذربایجان شرقی نسبت کشیده و بیضوی بودند و ژنوتیپ های اراک، مازندران و خوزستان کشیده بودند. این صفت یکی از تفاوت های بارز و مشخص ژنوتیپ ها تنوع صفات مورفولوژی برگ ناشی از تفاوت در شرایط اقلیمی و رویشگاه از جمله میانگین رطوبت و دمای سالیانه، طول فصل خشک و میزان حاصلخیزی خاک قسمتی دیگر ناشی از وجود تنوع ژنتیکی بین جمعیت ها می باشد.

بررسی ضرایب همبستگی ساده صفات

ضرایب همبستگی بین صفات اندازه گیری شده نشان دهنده وجود همبستگی مثبت یا منفی بین برخی از آن ها بود (جدول 3). نتایج نشان داد که همبستگی منفی و معنی داری بین طول دوره گلدهی، طول دوره برداشت وعادت رشدی گیاه وجود دارد که با مطالعات (2007 ,Jaliliy Marandi) تبین دارد. هم چنین همبستگی معنی داری بین نظم باردهی و طول گل ها در گل آذین، تراکم گل ها در گل آذین وجود دارد، به طوری که نمونه های با گل آذین بزرگ تر و با تراکم بالاتر تمایل بیشتری برای باردهی منظم داشتند. طول دوره گلدهی، طول دوره برداشت میوه و میزان عملکرد با یکدیگر رابطه معنی دار مثبت داشتند. ژنوتیپ هایی که دوره گلدهی و برداشت میوه طولانی تری داشتند،عملکرد بالاتری نیز برخوردار بودند. بین بریکس و ماده خشک رابطه معنی دار مشاهده شد. قطر گل از تنوع پایین تری برخوردار بودند.

همبستگی مثبت معنی دار در سطح ۱ درصد بین پهنای برگ در طول برگ 0.49 + = r برآورد گردید. همبستگی مثبت و معنی دار در سطح احتمال ۵ درصد بین زمان رسیدن میوه با حاشیه برگ 0.66 + = r ، نشان دهنده این مطلب بود که ژنوتیپ هایی که دارای حاشیه برگ چروکیده هستند.

زودرس تر از سایرین می باشند که این مورد ارتباط یک صفت کمی و زراعی مهم را با یک صفت کیفی که با ژنهای محدود کنترل می شود را نشان می دهد. همبستگی مثبت معنی دار بین طول مدت برداشت و طول برگ 0.54 + = r نیز ملاحظه شد. هم چنین، همبستگی مثبت معنی دار در سطح 1 درصد بین طول مدت برداشت در زمان رسیدن میوهr = + 0.82 وجود داشت که نشان دهنده این مطلب است که ژنوتیپ های زودرس تر، طول مدت زمان برداشت میوه بیشتری دارند و قسمتی از تنوع صفات مورفولوژی ناشی از تفاوت در شرایط محیطی و قسمتی دیگر وجود تنوع ژنتیکی بین جمعیت می دانند قرار داده می شود.

همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین عادت رشدی در نظم گلدهی0.72+ = rهمبستگی مثبت معنی دار ۱ درصد بین شکل گل آذین بازمان رسیدن میوه 0.71 += r همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین شکل گل آذین با طول مدت برداشت 0.60 =r همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بين قطر گل با پهنای برگ 0.64 =r همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بين قطر گل با حاشیه برگ 0.65+= همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین قطر گل با زمان گلدهی0.52 = r ;

همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین قطر گل با شکل گل آذین 0.69=r همبستگی مثبت معنی دار ۱ درصد بین طول میوه با پهنای برگ 0.68+ =rهمبستگی مثبت معنی دار ۱ درصد بین قطر میوه با زاویه نوک برگ0.70 += r، همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین شکل میوه با پهنای برگ0.64 + = همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین شکل میوه با زاویه نوک برگ 0.49+=r، همبستگی مثبت

تولیدات گیاهی (مجله علمی کشاورزی)، جلد ۳۹ شماره 3، پایز ۹۵

معنی دار ۵ درصد بین بریکس با نظم گلدهی 0.50+ = همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین بریکس بازمان رسیدن میوه 0.54+=.

همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین بریکس با شکل میوه 0.28 +=r. همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین وزن تر میوه با حاشیه برگ0.78+ =).

همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین وزن تر میوه با زمان رسیدن میوه 0.81 + =، همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین وزن تر میوه با طول مدت برداشت0.68+= همبستگی مثبت معنی دار ۱ درصد بین وزن تر میوه با شکل گل آذین0.48+= همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین وزن خشک میوه با شکل گل آذین0.70 + = r، همبستگی مثبت معنی دار ۱ درصد بین طول شاتون تر با پهنای برگ 0.60 +=r، همبستگی مثبت معنی دار ۵ درصد بین طول شانون نر با طول مدت برداشت 0.70 + = همبستگی مثبت معنی دار علامت مثبت همبستگی ها، نشان دهنده افزایش مقادیر یک صفت همزمان با افزایش دیگری بوده به عبارت دیگر این تغییرات هم جهت هستند.

برای دیدن ادامه مقاله اینجا کید کنید