بررسی تنوع ژنتیکی برخی ژنوتیپ‌های لیمو اسیدی (Citrus aurantifolia Swingle) ایران بر پایه نشانگر AFLP

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان.

2 دانشیاری گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان

3 دانشیار موسسه تحقیقات مرکبات کشور (رامسر).

4 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه گیلان.

چکیده

سابقه و هدف: مرکبات یکی از مهمترین محصولات مناطق نیمه گرمسیری دنیا هستند که لایم‌های اسیدی (Citrus aurantifolia) در آن گروه بزرگی را تشکیل می‌دهند. کشت و کار این گروه از لایم‌ها از دیر باز در مناطق جنوبی ایران متداول بوده و نقش مهمی در اقتصاد منطقه دارد. از آنجا که امروزه بسیاری از درختان لایم منطقه به دلایل مختلف در معرض از بین رفتن قرار دارند، بنابراین داشتن اطلاعات درباره ژنتیک آن درختان برای طراحی برنامه‌های اصلاحی جهت دست‌یابی به گیاهان مناسب و با اهداف خاص کمک شایانی است. در این تحقیق سعی شده است نسبت به بررسی تنوع ژنتیکی برخی ژنوتیپ‌های بومی لیموهای اسیدی مربوط به مناطق کاشت عمده این محصول در جنوب ایران و مقایسه آنها با شش رقم تجاری، اقدام گردد.
مواد و روش‌ها: پس از نمونه‌برداری از برگ‌های جوان و کاملا توسعه یافته، DNA ژنومی آنها استخراج شد. از نشانگر AFLP با کاربرد چهار ترکیب پرایمری حاصل از آغازگرهای EcoRI و MseI، شامل ECGC/MAGA، ECCA/MAGA، ECCA/MAGT و ECGC/MAAG برای بررسی روابط ژنتیکی 30 ژنوتیپ بومی از سه منطقه داراب (فارس)، منوجان (کرمان) و میناب (هرمزگان) و شش رقم وارداتی استفاده شد. داده‌های حاصل توسط ضریب شباهت جاکارد و الگوریتم UPGMA مورد تجزیه قرار گرفتند.
یافته‌ها: در مجموع این چهار ترکیب، تولید 126 باند قابل نمره‌دهی کردند که 63/70% حالت چندشکلی داشتند. دامنه تعداد نوارهای تکثیر شده برای هر ترکیب پرایمری در محدوده 26 الی 37 بود (متوسط 22 نواربه ازای هر ترکیب). حداکثر تعداد نوارمشاهده شده‌ی چند شکل در ترکیب ECCA/MAGT به تعداد 27 نواربود. میزان محتوای اطلاعات چند شکلی محاسبه شده برای تمام ترکیب‌ها از 4/0 تا 5/0 با متوسط 48/0 بود. دامنه تشابه بدست آمده توسط ضریب تشابه جاکارد بین 24/0 تا 96/0 بود که کمترین میزان بین لیمو شیرین (C. limetta) و ژنوتیپ D8 از داراب و حداکثر بین دو ژنوتیپ منطقه میناب (M4-2 و M4-2) مشاهده شد. تجزیه خوشه‌ای، نمونه‌ها را در چهار گروه قرار داد که این گروه‌‌بندی با موقعیت جغرافیایی تهیه نمونه‌ها مطابقت قابل توجهی نداشت. به‌عبارت دیگر نمونه‌های جمع‌آوری شده از مناطق مختلف از یکدیگر تفکیک نشدند اما نمونه‌های منطقه میناب شباهت ژنتیکی بیشتری با یکدیگر در مقایسه با نمونه‌های دو منطقه منوجان و داراب نشان دادند که دلیل آن می‌تواند محدود بودن تنوع کاشت مرکبات در منطقه باشد.
نتیجه‌گیری: درصد چندشکلی و محتوای اطلاعات چندشکلی قابل توجه حاصل از ترکیبات آغازگری بکاررفته در این پژوهش بیانگر توانمندی این نشانگرها در تفکیک ژنوتیپ‌های مختلف لیمو اسیدی است. با استفاده از این نشانگرها تنوع ژنتیکی چشم‌گیری بین ژنوتیپ‌های لیمو اسیدی مشاهده شد اما این تنوع به گونه‌ای نبود که قادر باشد ژنوتیپ‌‌های مناطق مختلف را از هم منفک نماید. به نظر می‌رسد شاید با افزایش تعداد ترکیبات آغازگری و استفاده از سایر نشانگرها همانند SSR، SNP و غیره بتوان به این تفکیک دست یافت. همچنین نتایج این بررسی نشان داد که ژنوتیپ‌های لیمو اسیدی ایران به دلیل آنکه اکثرا به صورت جنسی تکثیر شده‌اند دارای تنوع ژنتیکی بالایی می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Studing of genetic diversity of some Iranian acid lime (Citrus aurantifolia Swingle) genotypes via AFLP marker

نویسندگان [English]

  • S. Jahangirzadeh Khiavi 1
  • Y. Hamidoghli 2
  • B. Golein 3
  • A. Sabouri 4
1 PhD student, Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Citrus is one of the most important crops of semi-tropical regions in the world and acid lime (Citrus aurantifolia) constitute a great proportion of this group. Cultivation of limes are common in southern regions of Iran from many years ago and has an important role in the economy of this region. A large number of limes in these regions were affected and destroyed by many resons and knowledge about genetic of this plants for desining of breeding programs to find suitable plant is helpful. Therefore, in this survey, the genetic diversity of some acid lime genotypes were identified in major cultivation regions of this crop in south of Iran with comparison by six commercial cultivars.
Materials and methods: After selecting young and well expanded leaves, their genomic DNA were extracted. AFLP method was done by using four primer combinations of EcoRI and MseI including ECGC/MAGA, ECCA/MAGA, ECCA/MAGT and ECGC/MAAG. Genetic relationship between 30 local genotypes from three regions Darab (Fars), Manoojan (Kerman), Minaab (Hormozgan) and six foreign cultivars were considered. Collected data was analysed by Jacard similarity coefficient and UPGMA algorithm.
Results: The four combinations produced 126 scorable bands that had %70.63 polymorphism. Number of amplified bands for each primer combination were 26 to 37 (with average of 22 bands for each primer combination). The maximum number of polymorphic bands was observed 27 in ECCA-MAGT combination. Polymorphic information content (PIC) was measured 0.4 to 0.5 for all combinations with an average of 0.48. Similarity range obtained by Jacard similarity coefficient was observed 0.24 to 0.96. Minimum similarity was found between Sweet lime (Citrus limetta) and D8 genotype from Darab and maximum similarity was between two genotypes of Minaab region (M4-2 and M4-2). Cluster analysis arranged samples in four groups that this grouping was not consistent with studied regions. In other words, samples were not separated on basis of collection regions but samples of Minaab region had been shown high level genetic similarity with each other in comparison with samples of Manoojan and Darab regions. This is due to imitated cultivated citrus varieties in the region.
Conclusion: Significant polymorphic percent and polymorphic information content (PIC) obtained from primer combinations used in this study showed ability of these markers to identify different genotypes of acid lime. By using these markers remarkable genetic diversity between genotypes of acid lime were found. But this diversity was not such that could make the difference between genotypes of various locations. It seems that this separation could be achieved by increasing the number of primer combinations and using other markers such as SSR and SNP. Also, results of this study showed that Iranian acid lime genotypes have high level of genetic diversity because they were propagated sexually.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Citrus
  • Primer combination
  • Polymorphic Information Content (PIC)
  • Cluster analysis
  • genetic diversity
ord-spacing: 0px; -webkit-text-size-ad1. Abedinpour, H., Ranjbar, G.A., Babaeian Jelodar, N., and Golein, B. 2014.
Assessment of polymorphism in citrus genotypes using RAPD molecular
markers. Plant. Prod. Res. J. 21(4): 165-178. (In Persian)
2. Al-Anbari, A., Kanawapee, N., Al-Kazragi, T.A., Al-Jewari, H.,
Al.Mashhadani, A., Barusrux, S., Pornpongrungrueng, P., and Theerakulpisut,
P. 2014. Genetic diversity of citrus (Rutaceae) in Iraq based on random
amplified polymorphic DNA (RAPD) markers. Afr. J. Agric. Res. 9(11): 1112-
1019.
3. Al-Sadi, A.M., Al-Moqbali, H.S., Al-Yahyai, R.A., and Al-Said, F.A. 2012.
AFLP data suggest a potential role for the low genetic diversity of acid lime
(Citrus aurantifolia Swingle) in Oman in the outbreak of witches’ broom
disease of lime. Euphytica. 188: 285–297.
4. Bove, J.M., Danet, J.L., Bananej, K., Hassanzadeh, N., Taghizadeh, M., Salehi,
M., and Garnier, M. 2000. Witches’ broom disease of lime (WBDL) in Iran.
Proceedings of the Fourteenth Conference of the International Organization of
Citrus Virologists. Pp: 207-212.
5. Campos, E.T., Espinosa, M.A.G., Warburton, M.L., Varela, A.S., and Monter,
A.V. 2005. Characterization of mandarin (Citrus spp.) using morphological and
AFLP markers. Interciencia. 687-693.
6. Ellis, R.P., Mcnicol, J.W., Baird, E., Booth, A., and Lawrence, P. 1997. The use
of AFLP to examine genetic relatedness in barley. Mol. Breed. 3: 359- 69.
7. Fang, D.Q., Roos, M.L., Krueger, R.R., and Federic, C.T. 1997. Fingerprinting
trifoliate orange germplasm accessions with isozymes RFLPs and inter-simple
sequence repeat markers. Theor Appl Gen. 95: 211–219.
8. Goleina, B., Bigonah, M., Azadvar, M., and Golmohammadid, M. 2012.
Analysis of genetic relationship between ‘Bakraee’ (Citrus sp.) and some
known citrus genotypes through SSR and PCR-RFLP markers. Sci. Hort. 148:
147–153.
9. http://www.diversityarrays.com/sites/default/files/pub/DArT_DNA_isolation.pdf
bfw.ac.at/200/1859.html
10.Khounani, Z., Naghavi, M.R., Omidi, M., Sabokdast, M., and Talebi Koyakhi,
E. 2010. Assessment of genetic diversity in the samples ferulla gummosa from
Iran using AFLP markers. J. Med. Plat. 38: 117-126. (In Persian)
11.Kumar, S., Jena, S.N., and Nair, N.K. 2010. ISSR polymorphism in Indian wild
orange (Citrus indica Tanaka, Rutaceae) and related wild species in north-east
India. Sci. Hort. 123: 350–359.
12.Martinez-Castillo, J., Colunga-GraciaMarin, P., and Zizumbo-Villarreal, D.
2008. Genetic erosion and in situ conservation of lima bean (Phaseolus lunatus
L.) landraces in its Mesoamerican diversity center. Gen. Resour. Crop. Evol. 55:
1065–1077.
13.Mohammadi, Z., Sabouri, A., Heydari, R., Sabouri, H., Falahi, H.A., Dadras,
A.R., and Mousanejad, S. 2014. Investigation of population structure and
genetic diversity of barley genotypes using AFLP molecular markers. Cereal
Res. 4(2): 141-154. (In Persian)
14.Munankarmi, N.N., Shrestha, R.L., Rana, N., Shrestha, J.K.C., Shrestha, S.,
Koirala, R., and Shrestha S. 2014. Genetic diversity assessment of acid Lime
(Citrus aurantifolia, Swingle) landraces of eastern Nepal using RAPD markers.
Int J Appl Sci Biotech. 2(3): 315-327.
15.Nartvaranant, P., and Nartvaranan, K. 2011. Analysis based on AFLP markers
of the genetic variations and their relationships for pummelo cultivars grown in
the central region of Thailand. Songklanakarin J. Sci. Technol. 33(5): 499-508.
16.Nematollahi, A.Kh., Golein, B., and Vahdati, K. 2013. Analysis of the genetic
diversity in Citrus (Citrus spp.) species using SSR markers. J. Plant. Physiol.
Breed. 3: 41-49.
17.Pal, D., Malik, S.K., Kumar, S., Choudhary, R., Sharma, K.C., and Chaudhury,
R. 2013. Genetic variability and relationship studies of Mandarin (Citrus
reticulate Blanco) using morphological and molecular markers. Agri. Res. 2:
236–245.
18.Pang, X.M., Hu, Ch.G., and Deng, X.X. 2007. Phylogenetic relationships within
Citrus and its related genera as inferred from AFLP markers. Gen. Resour.
Crop. Evol. 54: 429–436.
19.Powell, W., Morgante, M., Andre, C., Hanafey, M., Vogel, J., Tingey, S., and
Rafalsky, A. 1996. The comparison of RFLP, RAPD, AFLP and SSR markers
for germplasm analysis. Mol. Breed. 2: 225- 38.
20.Robles-Gonzalez, M.M., Medina-Urrutia, V.M., Velazquez-Monreal, J.J., and
Simpson, J. 2008. Field performance and molecular profiles of Mexican lime
selection. Euphytica. 161: 401–411.
21.Rohlf, F.J. 1998. NTSYS-pc Numerical taxonomy and Multivariate analysis
system, Exeter Software, Setauket, New York.
22.Roldain-Ruiz, I., Calsyn, E., Gilliand, T.J., Coll, R., Van Eijk, M.J.T., and De
Loose, M. 2000. Estimating genetic conformity between related ryegrass
(Lolium) varieties, 2. AFLP characterization. Mol. Breed. 6: 593-602.
23.Shahsavar, A.R., Izadpanah, K., Tafazoli, E., and Sayed Tabatabaei, B.E. 2007.
Characterization of Citrus germplasm including unknown variants by intersimple sequence repeat (ISSR) markers. Sci. Hort. 112: 310–314.
24.Shrestha, R.L., Dhakal, D., Gautam, D., Paudyal, K.P., and Shrestha, S. 2012.
Genetic diversity assessment of acid Lime (Citrus aurantifolia) landraces in
Nepal, using SSR markers. Amer. J. Plant. Sci. 3: 1674-1681.
25.Singh, S., and Rajam, M.V. 2009. Citrus biotechnology: Achievements,
limitations and future directions. Physiol. Mol. Biol. Plants. 15(1): 3-22
26.Talebi Kohyakhy, E., Naghavi, M.R., and Mohammad Aliha, M. 2008. Study of
the essential oil variation of Ferula gummosa samples from Iran. Chem. Nat.
Compd. 44: 124-6.
27.Vos, P., Hogers, R., Bleeker, M., Reijans, M., De Lee, T.V., Hornes, M.,
Frijters, A., Pot, J., Peleman, J., Kuiper, M., and Zabeau, M. 1995. AFLP: a new
technique for DNA fingerprinting. Nucl. Acids Res. 2: 4407-4414.