Other language title :
ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﮐﺎرﯾﻮﺗﯿﭙﯽ ﭼﻨﺪ اﮐﻮﺗﯿﭗ ﮔﻞ ﮔﺎوزﺑﺎن اﯾﺮاﻧﯽ ).Echium amoenum Fisches & Mey(
Title of article :
Karyotype analysis in some accessions of Iranian borage (Echium amoenum)
Author/Authors :
Khorsandi Aghaei, Manijeh Department of Horticulture - Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources , Ghasemnezhad, Azim Department of Horticulture - Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources , Mousavizadeh, Javad Department of Horticulture - Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources , Babakhanzadeh Sajirani, Esmail Shahrood Agricultural Research Center
Abstract :
The Iranian borage (Echium amoenum) is a biennial or perennial herb belonging to the family Boraginaceae. It is distributed mostly in the north of Iran and on the slopes of Alborz mountains. As a medicinal herb, Iranian borage is used for treatment of depression and some nervous diseases. Though many studies have focused on morphological and phytochemical diversity of various accessions of this plant, the number of studies focusing on cytotaxonomy of different accessions of this species is rather small. Thus, the present study focused on cytogenetic analysis of several accessions of Iranian borage. The terminal meristem of root tips was placed in a 0.002 mole 8-hydroxyquinolone for 4 hours, and then fixated in a fixator solution (3:1 acetic acid/alcohol) for 24 hours. The root tips were finally softened in 1 mole hydrochloric acid for 8 minutes in room temperature, dyed with 2% acceto-orcein stain for 10 minutes, and squashed on microscopic slide. The cells were photographed at the metaphase stage of mitosis, when the chromosomes were well separated. Long arm, short arm, long to short arm ratio and chromosome indices of metaphase cells were calculated. Figures summarized the idiogram based on the short arm length of eight pairs of chromosomes. According to our results, a basic chromosome counts of x=8 (2n=2x=16) was determined for all tested accessions. All analyzed plant cytotypes were diploid. The largest total chromosome length belonged to the accession from Jannat Roodbar region with 78.16 µm, while the shortest came from Esfahan with 51.10 µm. Analysis of metaphase karyotypes showed that centromeres were mainly located in the center (metacentric) or close to the center (submetacentric) of the chromosomes. The number of metacentric chromosomes was 10-12 out of 16 chromosomes. Accession of Roobdar had the largest centromeric index, i.e. 0.66, while accessions from Divrood, Qazvin and Mashhad had the lowest centromeric indices of 0.38-0.39. In addition, the long to short arm ratio varied between 1.51 and 1.66. Tested accessions showed lower diversity in terms of karyological characteristics and had symmetric karyotypes. However, given asymmetry indices in terms of chromosome types, overall chromosome shape, classification based on cluster and principal component analyses, and inclusion within three classes of Stebbins (A3, B2, B3), the studied accessions showed evolutionary differences with each other that could be a source of useful cytogenetic information for breeding purposes, and may be used to further understanding of evolution and accession genesis of Iranian borage species.
Farsi abstract :
گل گاوزبان ايراني گياهي دو يا چند ساله است و به خانواده Boraginaceae تعلق دارد. پراكندگي آن بيشتر در شمال ايران و دامنه زاگرس است. گل گاوزبان به عنوان يك گياه دارويي در درمان بيماريهاي افسردهگي و اعصاب مورد استفاده قرار ميگيرد. تحقيقات بسياري روي تنوع مورفولوژيكي و فيتوشيميايي گونههاي مختلف جنس گل گاوزبان صورت گرفته است ولي مطالعههاي سيتوتاكسونومي كمي روي گونههاي مختلف اين جنس انجام شده است. بنابراين، در اين تحقيق به بررسي سيتوژنتيكي اكوتيپ هاي مختلف گل گاوزبان ايراني پرداخته شده است. براي انجام آزمايش، مريستم هاي انتهايي نوك ريشه ابتدا با 0/002 مول 8-هيدروكسي كوئينولين به مدت چهار ساعت قرار گرفتند و سپس در مدت زمان 24 ساعت در محلول فيكساتور (1: 3 استيك اسيد/الكل) در دماي 4 درجه سانتيگراد تثبيت شدند. در نهايت نوك ريشه با اسيد هيدروكلريك يك مول در دماي اتاق به مدت 8 دقيقه نرم شده و به مدت 10 دقيقه با استفاده از رنگ اورسيين 2 درصد رنگآميزي گرديد و در ادامه روي لام اسكواش شد. سلولها در مرحله متافاز ميتوز، كه داراي كروموزومهاي خوب جدا شده بودند، عكسبرداري شدند. بازوي بلند، بازوي كوتاه، نسبت بازوي بلند به بازوي كوتاه و همچنين شاخصهاي كروموزوم از سلولهاي متافازي محاسبه شدند. بر اساس نتايج به دست آمده، تعداد كروموزوم پايه 8 (2n=2x=16; x=8) بين اكوتيپها مورد تاييد قرار گرفت. تمام تودههاي مورد مطالعه، ديپلوئيد بودند. بزرگترين طول كل كروموزوم متعلق به اكوتيپ جنت-رودبار يعني 78/16 ميكرومتر بود و كوچكترين طول كل كروموزوم در توده اصفهان به ميزان 51/10 ميكرومتر ثبت گرديد. آناليز كاريوتيپ متافاز نشان داد كه سانترومرها بهطور عمده در وسط (متاسنتريك) يا نزديك وسط (سابمتاسنتريك) كروموزوم قرار دارند. تعداد كروموزومهاي متاسانتريك بين 10 و 12 از كل 16 جفت كروموزوم متغير بود. اكوتيپ جنت-رودبار با داشتن نسبت 66/0 از بزرگترين نسبت شاخص سانترومري برخوردار بود. از طرف ديگر اكوتيپهاي ديورود، قزوين و مشهد با داشتن نسبت 0/39- 0/38 حداقل شاخص سانترومري را داشتند. همچنين نسبت بازوي بلند به كوتاه بين 1/51 تا 1/66 متغير بود. اكوتيپهاي مورد آزمايش به لحاظ خصوصيات كاريولوژيكي تنوع كمتري داشته و از كاريوتيپ متقارني برخوردار بودند. اما، با توجه شاخصهاي عدم تقارن از نظر تيپ كروموزوم، درصد شكل كلي كروموزوم، طبقه بندي بر اساس تجزيه هاي خوشه اي و مولفه هاي اصلي و قرارگيري در سه كلاس 3A، 3B و 2B طبق كلاسبندي استبينز، اكوتيپ هاي مورد بررسي از نظر تكاملي تفاوت هايي با يكديگر داشتند. اين تفاوت ها با فراهم كردن اطلاعات سيتوژنتيكي، مي تواند در برنامههاي اصلاحي براي درك بهتر طبقهبندي، تكامل و شكلگيري اكوتيپ ها مورد استفاده قرار گيرد.
Keywords :
Chromosome , Iranian borage , Karyotype , Metacentric , Submetacentric
Journal title :
Journal of Plant Physiology and Breeding