بررسي تنوع ژنتيكي و ساختار جمعيت در برخي ژرم پلاسم هاي گل محمدي (.Rosa damascena Mill) ايران با استفاده از نشانگرهاي ISSR

Evaluation of genetic diversity and population structure analysis in some Rosa damascena Mill. germplasms from Iran using ISSR markers

هدف: : آگاهي از تنوع ژنتيكي و ساختار جمعيت در حفاظت از ژرم­پلاسم گياهي و جلوگيري از ضعيف شدن پايه ژنتيكي گونه‌هاي زراعي موجود بسيار مؤثر است و فرصت بهره­گيري از پتانسيل ژن­هاي مطلوب در خزانه ژنتيكي را در برنامه‌هاي به­نژادي فراهم مي­كند. هدف از اين مطالعه بررسي تنوع ژنتيكي در ژرم­پلاسم گل محمدي جمع­آوري شده از مناطق مختلف ايران و شناسايي روابط ژنتيكي جمعيت‌هاي مختلف به ‌منظور استفاده در برنامه­هاي به­نژادي و حفاظت از ذخاير ژنتيكي مي­باشد. مواد و روش‌ها: تنوع ژنتيكي و ساختار جمعيت در يك مجموعه از ژرم‌پلاسم گل محمدي (Rosa damascena Mill)، شامل 40 اكسشن جمع‌آوري ‌شده از پنج منطقه جغرافيايي ايران با استفاده از نشانگرهاي بين ريز­ماهواره‌اي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج: دوازده آغازگر ISSR، 202 قطعه ژنومي چند شكل تكثير نمودند، تعداد اين باندها در آغازگرهاي مختلف از 15 تا 18 متغير و ميانگين آن‌ها 16/83 به دست آمد. متوسط شاخص محتواي اطلاعات چندشكل (PIC) و شاخص نشانگر (MI) براي آغازگرهاي مورد استفاده به ترتيب بين 0/35 تا 0/46 و 5/25 تا 8/28 متغير بود. نتايج حاصل از تجزيه واريانس مولكولي (AMOVA) نشان داد كه تنوع درون جمعيتي سهم بيشتري (93 درصد) از تنوع مولكولي كل را به خود اختصاص داد. دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه‌اي بر اساس الگوريتم اتصال- همسايگي (NJ) اكسشن‌هاي مورد مطالعه را در 3 گروه اصلي دسته‌بندي كرد و گروه­بندي توسط تجزيه به مختصات اصلي (PCoA) مورد تائيد قرار گرفت. بيشترين مقدار فاصله ژنتيكي (0/837) بر اساس ضريب جاكارد بين اكسشن‌هاي هرمزگان و برزك 3 و كمترين فاصله ژنتيكي (0/141) بين اكسشن‌هاي سمنان 1 و سمنان 2 مشاهده شد. نتايج بررسي ساختار جمعيت‌ها با استفاده از نرم‌افزار STRUCTUR بيانگر عدم وجود ارتباط قوي با پراكنش جغرافيايي اكسشن‌ها بود. نتيجه‌گيري: تجزيه خوشه‌اي و تجزيه به مختصات اصلي با روابط ژنتيكي حاصل از تجزيه ساختار جمعيت در بسياري از موارد سازگار بودند. يافته‌ها نشان داد كه گروه‌بندي اكسشن­ها بر اساس داده‌هاي مولكولي با منشأ جغرافيايي آن‌ها ارتباط قوي ندارد، در نتيجه احتمال جريان ژن بين جمعيت‌ها تقويت مي‌شود. تنوع ژنتيكي به‌ دست ‌آمده به‌ وسيله نشانگر ISSR نشان‌دهنده قابليت شناسايي تفاوت‌هاي بين‌گونه‌اي و درون‌گونه‌اي اين نشانگر مي‌باشد.

Objective Awareness of genetic diversity and population structure is very effective in conserving germplasm and preventing the weakening of the genetic base and provides the opportunity to harness the potential of desirable genes in the genetic repository in breeding programs. The aim of this study was to investigate the genetic diversity in the germplasm of Rosa damascena collected from different regions of Iran and to identify the genetic relationships of different populations for use in breeding and Conservation of genetic resources programs. Materials and methods Genetic diversity and population structure were evaluated in a collection of Rosa damascena Mill germplasm, including 40 accessions collected from five geographical regions of Iran using inter-simple sequence repeats (ISSR) markers. Results Twelve ISSR primers replicated 202 multiform genomic fragments, the number of these bands ranged from 15 to 18 in different primers and the average was 16.83. The average Polymorphism Information Content (PIC) and marker index (MI) for the primers used ranged from 0.35 to 0.46 and 5.25 to 8.28, respectively. Analysis of molecular variance (AMOVA) showed that intra-population diversity accounts for a greater share (93%) of total molecular diversity. The dendrogram obtained from cluster analysis based on method neighbor joining categorized the accessions into 3 main groups, which were confirmed by principal coordinate analysis (PCoA). Based on Jacard coefficient, the highest genetic distance (0.837) was observed between Hormozgan and Barzok 3 accessions, and the lowest genetic distance between Semnan accessions (0.141). The results of population structure using STRUCTURE software showed no strong relationship with the geographical distribution of accessions. Conclusions Cluster analysis and principal coordinate analysis were consistent with the genetic relationships derived by STRUCTURE analysis in many cases. The results showed that the grouping of accessions based on molecular data is not strong related to their geographical origin, thus strengthening the probability of gene flow between populations. Genetic diversity obtained by ISSR marker indicates the ability to identify interspecies and intraspecies differences of this marker.