چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی

چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه کشاورزی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

حالت چند ریختی ژنتیکی AFLP در جمعیت جوی وحشی (Hordeum spontaneum)

چکیده

تنوع ژنتیکی ایجاد شده بوسیله روش چند ریختی طولی قطعات تکثیر شده (AFLP) در ۹۴ ژنوتیپ جوی وحشی، Hordeum spontaneum، (C. Koch) Thell، حاصل آمده از مناطق مختلف اکولوژیکی و جغرافیایی کشور مورد بررسی قرار گرفت. هشت جفت آغازگر تولید کننده ۲۰۴ لوکوس قابل تشخیص می باشند که از بین آنها ۱۸۹ مورد (۹۳%) بصورت چند ریختی / پلی مورف می باشند. هر ژنوتیپ دارای یک پروفیل نواری می باشد و ضریب مشابهت ژنتیکی در بین ۷۴/۰ و ۹۸/۰ متغیر می باشد. فنوگرام حاصله از این مشابهت ها بوسیله مدل UPGMA این ژنوتیپ ها را بطور صریح برحسب مبدا جغرافیایی آنها گروه بندی ننموده که الگوی آن را همچنین می توان در مختصات اصلی (PCO) مشاهده نمود. گوناگونی ژنتیکی در داخل (۶۹%) در مقایسه با بین (۳۱%) از جمعیت ها بیشتر می باشد. ارتباط بین متغیرهای اکوجغرافیایی و میانگین گوناگونی ژن در یک جفت آغازگر مشاهده شد. این نتایج با داده های حاصل آمده بوسیله روش توالی های تکراری ساده (SSR) مورد بحث و مقایسه قرار گرفته اند.

کلمات کلیدی: Hordeum spontaneum، جوی وحشی، چند ریختی طولی قطعات تکثیر یافته (AFLP)، تنوع ژنتیکی

چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی

مقدمه

تنوع ژنتیکی، مبنای تکامل با توجه به فلسفه‌ بهگزینی‌ در ط‌بیعت‌، به میزان زیادی با توجه به نمونه های اولیه گیاهان کشت شده مورد تهدید بوده و فرآیند بررسی، ارزیابی، نگهداری محلی و خارج از موقعیت طبیعی بعنوان امری الزامی جهت تضمین توسعه پایدار آنها بشمار می آید (Nevo، ۱۹۹۸). جوی وحشی جد یا نیای جوی کشت شده، Hordeum vulgareL. ، بشمار آمده و بنابراین بعنوان یک مخزن ژنتیکی با ارزش برای پرورش جو به حساب می آید. مطالعات متعددی جهت مشخص سازی میزان تنوع در جوی وحشی در کلیه آلوزیم ها جوی وحشی انجام شده است (Nevo و همکاران، ۱۹۷۹، ۱۹۸۱، ۱۹۸۶؛ Chalmers و همکاران، ۱۹۹۲، Nevo و همکاران، ۱۹۹۷) و سطح DNA (Weining و Henry 1995؛ Baum و همکاران، ۱۹۹۷؛ Owuor و همکاران، ۱۹۹۷؛ Nevo و همکاران، ۱۹۹۸؛ Turpeinen و همکاران، ۲۰۰۱). این مطالعات نشان دهنده واگرایی تطبیقی مقیاس خرد و کلان تنوع ژنتیکی در پروتئین و سطوح DNA می باشد.

پس از معرفی واکنش زنجیره پلیمراز (PCR)، انواع مختلف نشانگرهای مولکولی ژنتیک به صورت وافر در دسترس قرار گرفتند. بسیاری از آنها بعنوان ابزارهای با ارزشی برای بررسی پاسخ های مرتبط با مشکلات گوناگونی در کدگذاری و ژنوم غیر رمزگذار می باشد. علی الخصوص، نوعی عدم درک در خصوص نقش توالی های غیر رمزگذار وجود دارد. آیا آنها به میزان زیادی بعنوان DNA  آشغال مطرح می باشند یا آنکه در فرآیند تعدیل توالی های رمز گذار مشارکت می نمایند؟

…

در مطالعه کنونی،  ما  نسبت  به آنالیز  الگوی تنوع ژنتیکی در جمعیت های طبیعی جو وحشی،  H. spontaneum، از ده موقعیت مختلف در کشور با استفاده از روش AFLP اقدام نموده ایم. این نتایج دارای همبستگی با متغیرهای محیطی می باشد و با داده های مطالعه قبلی از مواد مشابه حاصل آمده بوسیله روش توالی های تکراری ساده (SSRs) مقایسه شده است.

چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی

مواد و روش ها

مواد گیاهی و استخراج DNA

۹۴ ژنوتیپ از جمعیت های H. spontaneum قرار گرفته در مناطق تحت ویژگی های رژیمی مزیک و زریک در طیف اکولوژیکی مرتبط با جوی وحشی در کشور برای این آنالیز بکار گرفته شدند. هر جمعیت حاوی بین هشت و ده ژنوتیپ می باشد. نقشه مرتبط نشان دهنده موقعیت های منطقه، همراه با پروفیل های اکوجغرافیایی و آب و هوایی است که بوسیله Turpeinen و همکاران (۲۰۰۱) مستند سازی شده است. گیاهان در ابتدا کشت شده و متعاقبا همانگونه که بوسیله Turpeinen و همکاران (۲۰۰۱) توصیف شد عملیات استخراج DNA از آنها انجام شد.

آنالیز AFLP

آنالیز AFLP با اصلاح اندکی در پی پروتکل های مرتبط با Vos و همکاران (۱۹۹۵) انجام شدند. مجموع DNA (100 ng) تحت فرآیند دایجستینگ مضاعف با EcoRI (توالی شناسایی ۵’-GAATTC-3’) و MseI (TTAA)  قرار گرفتند. پس از پیوند آداپتورهای EcoRI و MseI به DNA با DNA دایجست شده، فرآیند قبل از تکثیر یا پیش تکثیر با آغازگر EcoRI (E00 + A بعنوان نوکلئوتید انتخابی) و یک آغازگر MseI (M00 + C بعنوان نوکلئوتید انتخابی) انجام شد. محصول پیش تکثیر بعنوان یک قالب برای تکثیر انتخابی در نظر گرفته شد. فرآیند تکثیر با استفاده از سه نوکلئوتید انتخابی برای هر دوی آغازگرهای EcoRI و MseI اعمال گردید. هشت ترکیب جفتی آغازگرهای انتخابی قبلا در مطالعه Hordeum vulgare بوسیله Qi و Lindhout (1997) بکار گرفته شده اند (جدول ۱). کلیه آغازگرهای انتخابی EcoRI دارای برچسب در ۵’ با استفاده از رنگ مادون قرمز ۷۰۰ یا ۸۰۰ نانومتری (IRD700 و IRD800) می باشند. محصولات تکثیر بر روی یک ژل توالی متصل به یک توالی گر اتوماتیک LI-COR اجرا شدند (Li-Cor Inc.، Lincoln، Neb.، U.S.A.). تصویر ژل بوسیله برنامه ImagIR v. 4.1 مشخص شد (Li-Cor Inc.، Lincoln، Neb.، U.S.A.)، و امتیاز دهی نوارها با استفاده از برنامه Cross Checker (Buntjer، ۱۹۹۹) انجام شد. نوارها با طول بین ۵۰ و ۵۰۰ جفت مبنا برای آنالیز آماری انتخاب شدند.

 آنالیز داده ها

1. H. گیاهان جو یا spontaneum بصورت جورتخم یا خالص هستند که علت آن نرخ بالای سلفینگ می باشد (Brown و همکاران، ۱۹۷۸). باندهای ژل های AFLP با توجه به پارامترهای وجود (۱) عدم وجود (۰) یا بعنوان مورد مشاهده نشده (۲) امتیاز دهی شده و هر کدام از این باندها بعنوان یک لوکوس مشخص گردیدند. باندهای دوم بوسیله برچسب های بکار گرفته شده با استفاده از اطلاعات ترکیب آغازگر بعنوان یک پیشبند با یک ترتیب صعودی طول باند از بالا به پایین برچسب گذاری شدند. مشابهت ژنتیکی (gs) برحسب نظرات Nei و Li (1979) محاسبه شد:

چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی

نتایج

توزیع ژنوم ها

هشت جفت آغازگر اقدام به تولید یک لوکوس ژنوتیپ x (نوارها) ماتریس متشکل از ۱۹۱۷۶ مورد مشاهداتی با ۳۰۰ مورد اتلاقی نموده که متشکل از مجموعا ۱۸۸۷۶ مورد مشاهداتی بوده است. موارد اتلاقی بواسطه شکست در تکثیر بوده اند. توزیع تعداد مشاهدات در داخل هر جفت آغازگر بین عدم وجود (۰) و وجود (۱) لوکوسها در امتداد کلیه ژنوتیپ ها که در جدول ۱ مشخص شده اند می باشند. بالاترین تعداد لوکوسها برحسب ژنوتیپ در جفت آغازگر E35M48 (46) و پایین ترین مقدار در جفت آغازگر E32M61 (12) مشخص شد (جدول ۱). مجموع ۲۰۴ لوکوس مشخص شده و ۱۸۹ لوکوس بصورت چند ریختی در بین ژنوتیپ ها بوده اند. نسبت لوکوسهای چند ریختی از بین کلیه لوکوسها ۰/۹۳ مشخص شده و آنها در بین جمعیت ها و جفت های آغازگر همانگونه که در جدول ۲ نشان داده شده است توزیع گردیده اند.

تنوع ژنی و تمایز ژنتیکی در جمعت ها

آزمون  نشان دهنده تفاوت های معنی دار در سطح ۰۵/۰ برای ۱۱۷ لوکوس  بین جمعیت ها می باشد که خود معرف توزیع غیر تصادفی آلل ها است. میانگین تنوع ژنی (H_e) ارزیابی شده در جدول ۲ نشان داده شده است. بالاترین تنوع ژنی در کلیه لوکوسها در Boqer (25/0) و پایین ترین آنها در مبحث Mt. Meron (06/0) نشان داده شده است. تنوع ژنی اندازه گیری شده برای کلیه لوکوسها و جمعیت ها به میزان ۲۴/۰ مشخص شد.

همبستگی های بین میانگین تنوع ژنی و متغیرهای اکوجغرافیایی  

ما آنالیز همبستگی رتبه اسپیرمن بین میانگین تنوع ژنی (H_e) ایجاد شده بوسیله هشت جفت آغازگر AFLP از هر جمعیت و پانزده متغیر اکوجغرافیایی را مورد بررسی قرار دادیم. در یک جفت آغازگر (E35M55) ارتباطات مهمی بین H_e و متغیرهای اکوجغرافیایی وجود داشته است (جدول ۳). بعلاوه ما آزمایشی برای مشخص نمودن بهترین پیش بینی کننده میانگین هشت جفت آغازگر بوسیله آنالیز رگرسیون متعدد گام به گام را انجام داده که با استفاده از H_e بعنوان متغیر وابسته و همچنین متغیرهای اکوجغرافیایی در قالب یک نمره مولفه اصلی (pca) بعنوان متغیرهای مستقل مشخص شده اند. در یک جفت آغازگر   (E35M55) PCA1   (ضرایب آب)  بطور معنی داری  (P= 0.017) با توجه به ۵۰% (R² = 53/0) گوناگونی در تنوع ژنی مورد بررسی قرار گرفتند.

چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی

مباحث

ارزیابی چند ریختی AFLP

مزیت اصلی روش AFLP قابلیت آن جهت شناسایی همزمان تعداد زیادی از محصولات تکثیری در یک رده می باشد، یعنی یک نسبت مضرب سطح بالا. جفت های آغازگر مواد ما از نقطه نظر قابلیت آنها جهت تکثیر نوارها با یکدیگر متفاوت می باشند، اما تعداد لوکوسهای تشخیص داده شده با حتی جفت آغازگر دارای حساسیت کمتر (E32M61) در مقایسه با چندین روش دیگر نسبتا بالا است (۱۲). ژنوتیپ های هر کدام دارای پروفیل نوار مختلفی بوده و بنابراین شناسایی ژنوتیپ حتی با یک ترکیب جفت آغازگر AFLP امکان پذیر خواهد بود. سطح چند ریختی با توجه به AFLP بالاتر از دیگر تکنیک ها نمی باشد (Russell و همکاران، ۱۹۹۷). به هنگام مقایسه با کلیه جمعیت ها نرخ چند ریختی بالا است (۹۳%)، اما در داخل جمیعت ها نرخ پایین تر می باشد (۲۱-۷۴%). عیب AFLP آن است که این مورد عمدتا بعنوان یک نوع نشانگر شایع مدنظر می باشد. اما از آنجاییکه H. spontaneum دارای یک نرخ آمیزش دو جنسی ۶/۰% است (Brown و همکاران، ۱۹۷۸)، این مورد بعنوان یک مشکل مدنظر نخواهد بود. با توجه به راحتی فنی و اطلاعات بالایی که این مورد حاصل می آورد، می توان آن را بعنوان یک روش دارای مزیت برای انجام مطالعات ژنتیکی جمعیتی در جوی وحشی به حساب آورد.

الگوی تنوع ژنتیکی در جوی وحشی    

آنالیز G_ST مجموع لوکوسها نشان دهنده آن می باشد که میزان گوناگونی در داخل در مقایسه با بین گونه ها بیشتر است. این مورد در تعارض با انتظارات تحت شرایط مهاجرت محدود بین جمعیت ها و نرخ سلفینگ بالا در داخل جمعیت می باشد. با این وجود، این مورد در توافق با دیگر مطالعات جوی وحشی می باشد که در آن مقدار بالاتری از گوناگونی ژنتیکی در داخل، به جای بین، گونه ها مشخص شده است (Nevo و همکاران، ۱۹۷۹، ۱۹۸۶؛ Dawson و همکاران، ۱۹۹۳؛ Baum و همکاران، ۱۹۹۷؛ Turpeinen و همکاران، ۲۰۰۱).

چندریختی ژنتیکیAFLP جوی وحشی

مقایسه تنوع ژن AFLP و SSR و ارتباط با عوامل اکوجغرافیایی

از آنجاییکه ژنوتیپ های یکسانی قبلا بوسیله نشانگرهای تکرار توالی ساده (SSR) مورد تحلیل قرار گرفته اند، مقایسه مستقیم با نتایج مطالعه کنونی ما امکان پذیر خواهد بود. جمعیت ها برای بالاترین و پایین ترین ارزیابی های تنوع ژنی یکسان هستند، Sede Boqer و Mount Meron به ترتیب. مقایسه ارزیابی های تنوع ژنی برای کلیه جمعیت ها بین SSR و AFLP بوسیله آنالیز همبستگی پیرسون  نشان دهنده  یک  همبستگی  معنی دار  (r= 0.65، P= 0.043)  بین آنها  می باشد. ما قابلیت نشان دادن ارتباط بین تنوع ژنی و عوامل اکوجغرافیایی برخی از لوکوسهای SSR را داشته و اقدام به بررسی نقش انطباقی محتمل الگوی توزیع آلل  SSR  در جوی وحشی  می نماییم.

تنوع ژنتیکی بیشتر چه مزیتی را می تواند برای نمونه های موجود در محیط های ناهمگن تر فراهم سازد؟ ویژگی های غیر قابل پیش بینی محیطی برای سطوح بالاتر تنوع ژنتیکی انتخاب می شوند و دلیل این انتخاب احتمالا تاثیرات بافرینگ آنها در محیط های ناهمگن است (Nevo، ۱۹۸۸).  الگوهای فضایی  و  همبستگی های  محیطی  همراه  با   پیش  بینی کننده های   تنوع  ژنتیکی  H. spontaneum در کشور، ممکن است معرف آن باشند که تنوع ژنتیکی در جمعیت های جو وحشی نه تنها غنی تلقی می شود بلکه حداقل بطور نسبی بعنوان یک گزینش تطبیقی تلقی شده و قابل پیش بینی بوسیله محیط خواهد بود (Nevo، ۱۹۹۸). در نتیجه، برنامه های حفظ و نگهداری و بهره برداری می بایست قابلیت بهینه سازی استراتژی های نمونه بهره برداری از طریق پیگیری عوامل اکولوژیکی – ژنتیکی، به عنوان رهنمودهای پیش بینانه موثر، را داشته باشند.