بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های برتر گردو بر اساس صفات مورفولوژیکی میوه و نشانگرهای ISSR در منطقه شاهرود

علوم باغبانی

مقاله 9، دوره 32، شماره 4، اسفند 1397، صفحه 593-604   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhorts4.v32i4.71228

نویسندگان

فاطمه داوودی¹؛ مهدی رضائی^{* 1}؛ پرویز حیدری¹؛ حسین حکم آبادی²

¹دانشگاه صنعتی شاهرود

²مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی

چکیده

بررسی تنوع ژنتیکی، شناسایی و معرفی ژنوتیپ‌های برتر گردو در ایران به‌عنوان یکی از تولیدکنندگان اصلی گردو و منشأ این گیاه، از اهمیت زیادی برخوردار است. از سال‌ 1376 بذور ژنوتیپ‌های منتخب گردو از مناطق مهم گردوکاری ایران در کلکسیون گردوی مرکز تحقیقات سمنان (شاهرود) کشت شدند. از این دانهال­ها 21 ژنوتیپ برتر با ویژگی‌های مناسب میوه انتخاب شدند و روی دانهال­های بذری پیوند شدند. در این پژوهش علاوه بر معرفی ویژگی‌های مهم میوه این ژنوتیپ‌ها، تنوع ژنتیکی آن‌ها با 10 آغازگر ISSR مورد بررسی قرار گرفت. میانگین وزن میوه و وزن مغز در ژنوتیپ‌های انتخابی به ترتیب 34/14 و 33/7 گرم بود. بیشترین میزان وزن میوه و مغز به ترتیب به میزان 50/17 و 3/10 گرم در ژنوتیپ OR23 مشاهده شد. میانگین درصد مغز گردوهای برگزیده 17/51 درصد بود. بیشترین میزان درصد مغز (7/62 درصد) در ژنوتیپ T12 مشاهده شد. از ده آغازگر ISSR در 21 ژنوتیپ برتر گردو 112 باند ایجاد شد که از این تعداد، 102 باند چندشکلی را نشان دادند و برای آنالیز تنوع ژنتیکی استفاده شدند. بیشترین تعداد باند در آغازگرهای UBC.826 و UBC.888 با 14 باند مشاهده شد. بیشترین قدرت تفکیک‌کنندگی به میزان 71/7 در آغازگر UBC.826 و پس از آن در آغازگر UBC.887 مشاهده شد. ضریب تشابه بین ژنوتیپ‌ها از 51/0 تا 88/0 متغیر بود. دندروگرام تنوع ژنتیکی 21 ژنوتیپ گردو را به دو گروه اصلی و سه گروه فرعی در گروه اول تقسیم‌بندی نمود که با میزان زیادی با نتایج دسته‌بندی آنالیز به مؤلفه­های اصلی تطابق داشت. نتایج نشان داد فاصله ژنتیکی متوسطی بین ژنوتیپ ها وجود دارد و ژنوتیپ های جمع آوری شده از مناطق ارومیه و تویسرکان فاصله ژنتیکی بیشتری نسبت به سایر ژنوتیپ ها دارند که با توجه به خصوصیات برتر می توانند به‌عنوان والدین با ژنوتیپ های انتخابی از منطقه شاهرود در برنامه‌های اصلاحی استفاده شوند.

کلیدواژه‌ها

نشانگرهای مولکولی؛ تنوع ژنتیکی؛ گردو؛ تنوع مرفولوژیکی

مراجع

1- Aradhya M., Woeste K., and Velasco D. 2010. Genetic diversity, structure and differentiation in cultivated walnut (Juglans regia L.). Acta Horticulturae, 861: 127-132.

2- Arzani K., Mansouri Ardakan H., and Vezvaei A. 2008. Morphological variation among Persian walnut (Juglans regia L.) genotype from central Iran. New Zealand Journal of Crop and Horticulteral Science, 36: 159-168.

3- Attar S.H., Davarinezhad G.R., Samiee L., and Moghaddam M. 2017. Study of genetic diversity of some Persian walnut genotypes in Mashhad commercial orchards by using ISSR marker. Iranian Journal of Horticultural Science, 31(3): 611-620. (In Persian with English abstract)

4- Bayazit S., Kaza K., Golbitti S., Cevik V., Ayanogla H., and Ergul A. 2007. AFLP analysis of genetic diversity in low chill requiring walnut (Juglans regia L.) genotyping from Hatay, Turkey. Scientia Horticulturae, 111: 394-398.

5- Browicz K. 1976. Juglandaceae. In: Rechinger, K.H. (Ed.), Flora Irinica. Akademische Druck-u Verlagsanstalt, 121: 1–5

6- Christopoulos M.V., Rouskas D., Tsantili E., and Bebeli P.J. 2010. Germplasm diversity and genetic relationships among walnut (Juglans regia L.) cultivars and Greek local selections revealed by Inter-Simple Sequence Repeat (ISSR) markers. Scientia Horticulturae, 125(4): 584-592.

7- Dogan Y., Kafkas S., Sütyemez M., Akca Y., and Türemis N. 2014. Assessment and characterization of genetic relationships of walnut (Juglans regia L.) genotypes by three types of molecular markers. Scientia Horticulturae, 168: 81–87.

8- Ebrahimi A., Fatahi R., and Zamani Z. 2011. Analysis of genetic diversity among some Persian walnut genotypes (Juglans regia L.) using morphological traits and SSRs markers. Scientia Horticulturae, 130: 146-151.

9- FAO. 2016. FAO statistical yearbook. Agricultural production, Food and Agriculture Organization of the United Nations (http: faostat.fao.org.site.291.default.aspx).

10- Fornari B., Canata F., Spada M., and Malvolti M.E. 1999. Alozyme analysis of genetic diversity differentiation in European and Asiatic walnut (Juglans regia L.) populations. Forest Genetics, 6(9): 115-127.

11- Gerald D.S., Woeste K., Aradhya M.K., Koehmstedt A., Simon C., Potter D., Leslie C.A., and McGranahan G.H. 2005. Characterization of 14 microsatellite markers for genetic analysis and cultivar identification of walnut. Journal of the American Society for Horticultural Science, 130: 348–354.

12- Jaccard P. 1908. Nouvelle reserches sur la distribution florale. Bulletin de la societe des sciences naturelles, 44: 223–227.

13- Kafkas S., Ozkan H., and Sutyemez M. 2005. DNA polymorphism and assessment of genetic relationships in walnut genotypes based on AFLP and SAMPL markers.Journal of the American Society for Horticultural Science, 130: 585–590.

14- Li H., and Chen G. 2008. Genetic relationship among species in the genous Sonneratia in China as revealed by inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. Journal Biochemical Systematic and Ecology, 36: 392–398.

15- Liu W., Liu D., Zhang A., Feng C., Yang J., Yoon J., and Li S. 2007. Genetic diversity and phylogenetic relationships among plum germplasm resources in China assessed with Inter-simple Sequence Repeat markers. Journal of the American Society for Horticultural Science, 132: 619–628.

16- McGranahanp G.P., and Leslie C. 1990. Walnuts (Juglans). Acta Horticulturae, 290: 907-951.

17- Niceses F.P., Hormaza J.I., and McGranahan G.H. 1998. Molecular characterization and genetic relatedness among walnut (Juglans regia L.) genotypes based on RAPD markers. Euphytica, 101: 199-206.

18- Oliveira C.M., Mota M., Monte-Corvo L., Goulao L., and Silva D.M. 1999. Molecular typing of Pyrus based on RAPD markers. Scientia Horticulturae, 79: 163–174.

19- Peakall R., and Smouse P.E. 2012. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics. 28: 2537-2539.

20- Pollegioni P., Bartoli S., Cannata F., and Malvoti ME. 2003. Genetic differentiation of four Italian walnut varieties by inter simple sequence repeat. Journal of Genetics and Breeding, 57(3): 231–240.

21- Pollegioni P., Major A., Bartoli S., Ducci F., Proietti R., and Malvolti M.E. 2005. Application of microsattelite and dominant molecular markers for the discrimination of species and interspecific hybrids in genus Juglans. Acta Horticulturae, 705: 191-197.

22- Potter D., Gao F., Aiello G., Leslie C., and McGranahan G.H. 2002. Intersimple sequence repeat markers for fingerprinting and determining genetic relationships of walnut (Juglans regia L.) cultivars. Journal of the American Society for Horticultural Science, 127: 75-81.

23- Prevost A., and Wilkinson M.J. 1999. A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting. Theoretical Applied Genetics, 98: 107–112.

24- Rahimipanah M., Hamedi M., and Mirzapour M. 2010. Antioxidant activity phenolic contents of Persian walnut (Juglans regia L.) green husk extract. American Journal of Food Science and Technology, 1: 105-111.

25- Reddy M.P., Sarla N., and Siddiq E.A. 2002. Inter simple sequence repeat (ISSR) polymorphism and its application in plant breeding. Euphytica, 128: 9–17.

26- Rohlf F.J. 1998. NTSyS-p.c. Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System (Version 2.0). Exeter Software Publishers Ltd., Setauket.

27- Sahli-Hannachi A., Chatti K., Mars M., Marrakchi M., and Trifi M. 2005. Comparative analysis of diversity in two Tunisian collections of fig cultivars based on random amplified polymorphic DNA and inter simple sequence repeats fingerprints. Genetic Resources and Crop Evolution, 52: 563–573.

28- Shamlu F., Rezaei M., Biabani A., and Khanahmadi A. 2015. Morphological Diversity among Walnut Genotypes of in Azadshar, Iran. Journal of Horticulture Science, 30(3): 469-479. (In Persian)

29- Terzopoulos P.J., Kolano B., Bebeli P.J., Kaltsikes P.J., and Metzidakis I. 2005. Identification of Olea europaea L. cultivars using inter-simple sequence repeat markers. Scientia Horticulturae, 105: 45–51.

30- Terzopoulos P.J., and Bebeli P.J. 2008. Genetic diversity analysis of Mediterranean faba bean (Vicia faba L.) using ISSR markers. Field Crops Research, 108: 39–44.

31- Tian L., xiang A., Li-SI Z., Hai Rong W., and Qing L. 2011. ISSR Analysis of Genetic Diversity among Seedling Walnut (Juglans spp.)Populations. Journal of Plant Genetic Resources, 12(4): 640-645.

32- Tsmouris G., Hatziantoniou S., and Demetzos C. 2002. Lipid analysis of Greek walnut oil (Juglans regia L.). Zeitschrift für Naturforschung C, 57: 51- 56.

33- Vijayan K., Awasthi K., Sprivasava P., and Sarachandra B. 2006. Genetic Analysis of Indian Mulberry Varieties Through Molecular Markers. Hereditas, 141:8-14.

34- Woeste K., Burns R., Rhodes O., and Michler C. 2002. Thirty polymorphic nuclear microsatellite loci from black walnut. Journal of Heredity, 93: 58–60.

35- Yarilgac T., Koyuncu F., Koyuncu M.A., Kazankaya A., and Sen S.M. 2001. Some promising walnut selections (Juglans regia L.) Acta Horticulturae, 544: 93-96.