بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌هایی از آفتابگردان (Helianthus annuus L.) با استفاده از نشانگر مولکولی TRAP

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری اصلاح نباتات و پژوهشگر جهاد دانشگاهی همدان

2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آتاتورک ترکیه

3 دانش آموخته دکترای بیولوژی مولکولی و پژوهشگر مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، تبریز

چکیده

به‌منظور بررسی تنوع ژنتیکی 68 ژنوتیپ آفتابگردان از نشانگر جدید مولکولی TRAP با 6 آغازگر ثابت و 6 آغازگر تصادفی و 19 ترکیب آغازگری استفاده شد. تمام ترکیب‌های آغازگری چند شکل بودند که در مجموع 116 باند ایجاد کردند که 109 تای آنها چندشکل بود. در این تحقیق لاین‌های برگرداننده باروری با میانگین 76/22 باند چندشکل، بیشترین جایگاه چند شکل (48/84 درصد) و هیبریدهای ایرانی با میانگین 97/2 باند چندشکل، کمترین جایگاه چند شکل (52/40 درصد) را به‎خود اختصاص دادند. بیشترین فاصله ژنتیکی بین گروه برگرداننده باروری و هیبریدهای ایرانی (151/0) و کمترین فاصله بین هیبریدهای خارجی و ارقام آزاد گرده‌افشان خارجی (064/0) بود. گروه لاین‌های برگرداننده باروری و مادری کمترین فاصله ژنتیکی را داشتند (066/0). بر اساس تجزیه واریانس مولکولی، 87 درصد از تنوع ژنتیکی ناشی از تنوع درون گروه‌ها و 13 درصد مربوط به تنوع بین گروه‌ها بود. در هر دو تجزیه خوشه‌ای و هماهنگ‌کننده‌های اصلی، گروه لاین‌های برگرداننده باروری و مادری در یک گروه، هیبریدها و ارقام خارجی در گروه مشابه و هیبریدهای ایرانی در گروه مجزا قرار گرفتند. بر اساس تجزیه خوشه‌ای کلی، پایین‌ترین ضریب تشابه (472/0) بین لاین‌های R42 و CMS328 محاسبه شد. نتایج نشان داد که نشانگر TRAP کارایی بسیار خوبی در گروه‌بندی و محاسبه تنوع ژنتیکی آفتابگردان دارد. با وجود تنوع ژنتیکی میان گروه‌ها و ژنوتیپ‌ها، به‎دلیل ضریب تشابه ژنتیکی بالای ژنوتیپ‌ها (755/0)، تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های مورد بررسی پایین برآورد شد و بدین‌وسیله افزایش تنوع ژنتیکی ژرپلاسم آفتابگردان و انتخاب لاین‌های اینبرد والدینی جدید با تنوع بالا در برنامه‌های آینده اصلاح آفتابگردان پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Genetic diversity of sunflower genotypes (Helianthus annuus L.) using TRAP markers

نویسندگان [English]

  • Hossein Zeinalzadeh Tabrizi 1
  • Kamil Haliloglu 2
  • Ahmad Razban Haqiqi3 Razban Haqiqi 3
1 Ph.D. of Plant Breeding, Iranian Academic Center For Education, Culture and Research (ACECR), Hamedan, Iran
2 Professor, Department of Field Crops, Faculty of Agriculture, Ataturk University, Erzurum, Turkey
3 Ph.D. of Molecular Biology, East Azarbaijan Agricultural and Natural Recourses Research and Education Center, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In order to investigate genetic diversity of sunflower genotypes, TRAP markers were used with six fixed and arbitrary primers. Nineteen primer combinations generated a total of 116 bands in which 109 of them were polymorphic. Restorer inbred lines with a mean of 22.76 polymorphic bands had the highest polymorphic loci (84.48 %), and Iranian hybrids with a mean of 2.97 polymorphic bands had the lowest polymorphic loci (40.52 %). Maximum and minimum genetic distances were between restorer lines and Iranian hybrids (0.151) and foreign hybrids and open pollinated cultivars (0.064), respectively. Maximum genetic similarity was between restorer and CMS lines (0.066). AMOVA analysis revealed that 87 % of total variance was within groups, and 13 % was between groups. Using UPGMA method of clustering and principal coordinate analysis, three distinctive groups were identified. Minimum similarity coefficient (0.472) was observed between R42 and CMS328 inbred lines. Results showed that TRAP marker was useful in genetic diversity estimation of sunflower genotypes. Higher similarity coefficient (0.755) for the studied genotypes indicated a narrow genetic base suggesting increasing genetic diversity of sunflower germplasm and selection of high diversity of new inbred lines in the future sunflower breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic Diversity
  • Molecular marker
  • sunflower
  • TRAP

مراجع

Alwala S, Suman A, Arro JA, Veremis JC, Kimbeng CA (2006) Target region amplification polymorphism (TRAP) for assessing genetic diversity in sugarcane germplasm collections. Crop Science, 46(1): 448-455.
Anonymous (2012) Annual Report. Iranian Vegtable Oil Industry Association.
Basirnia A, Darvishzadeh R, Mandoulakani BA (2014) Retrotransposon insertional polymorphism in sunflower (Helianthus annuus L.) lines revealed by IRAP and REMAP markers. Plant Biosystems, 9(1): 1-12.
Cheres MT, Knapp SJ (1998) Ancestral origins and genetic diversity of cultivated sunflower: coancestry analysis of public germplasm. Crop science, 38(6): 1476-1482.
Cronn R, Brothers M,  Klier K, Bretting P, Wendel J (1997) Allozyme variation in domesticated annual sunflower and its wild relatives. Theoretical and applied genetics, 95(4): 532-545.
Darvishzadeh R, Azizi M, Hatami-Maleki H, Bernousi I, Abdollahi Mandoulakani B, Jafari M, Sarrafi A (2010) Molecular characterization and similarity relationships among sunflower (Helianthus annuus L.) inbred lines using some mapped simple sequence repeats. African Journal of Biotechnology, 9(43): 7280-7288.
Dedio W (1992) Performance comparison of single and three-way crosses in sunflower. Canadian Journal of Plant Science, 72(2): 431-434.
FAO (2012) FAO web site. from www.fao.org.
Farsani TM, Etemadi N, Sayed-Tabatabaei BE, Talebi M (2011) Assessment of genetic diversity of Bermudagrass (Cynodon dactylon) using ISSR markers. International journal of molecular sciences, 13(1): 383-392.
Friedt W, Snowdon R, Ordon F, Ahlemeyer J (2007) Plant breeding: assessment of genetic diversity in crop plants and its exploitation in breeding. Progress in Botany, Springer, 151-178.
Gentzbittel L, Zhang YX, Vear F, Griveau B, Nicolas P (1994) RFLP studies of genetic relationships among inbred lines of the cultivated sunflower, Helianthus annuus L.: evidence for distinct restorer and maintainer germplasm pools. Theoretical and applied genetics, 89(4): 419-425.
Ghaffari M, Farrokhi I (2004) Evaluation and providing plant genetic materials for sunflower breeding program for moderate and cold regions of Iran. West Azarbaijan Agricultural and Natural Resource Center Press, Iran.
Hongtrakul V, Huestis GM, Knapp SJ (1997) Amplified fragment length polymorphisms as a tool for DNA fingerprinting sunflower germplasm: genetic diversity among oilseed inbred lines. Theoretical and applied genetics, 95(3): 400-407.
Hu J, Vick BA (2003) Target region amplification polymorphism: a novel marker technique for plant genotyping. Plant Molecular Biology Reporter, 21(3): 289-294.
Iqbal M, Sadaqat H, Khan I (2008) Estimation of genetic diversity among sunflower genotypes through random amplified polymorphic DNA analysis. Genet Mol. Res, 7(4): 1408-1413.
Kholghi M, Darvishzadeh R, Bernousi I, Pirzad A, Laurentin H (2012) Assessment of genomic diversity among and within Iranian confectionery sunflower (Helianthus annuus L.) populations by using simple sequence repeat markers. Acta Agriculturae Scandinavica, 62(6): 488-498.
Lawson W, Henry R, Kochman J, Kong G (1994) Genetic diversity in sunflower (Helianthus annuus L.) as revealed by random amplified polymorphic DNA analysis. Crop and Pasture Science, 45(7): 1319-1327.
Lewontin RC (1995) The apportionment of human diversity. Evolutionary biology, Springer, 381-398.
Liu A, Burke JM (2006) Patterns of nucleotide diversity in wild and cultivated sunflower. Genetics, 173(1): 321-330.
Liu J, Liu GS, Jan CC (2003) Comparison of Genetic Diversity of the Germplasm Resources of Confectionary Sunflower (Helianthus annuus) in China Based on RAPDs and AFLPs. Acta Botanica Sinica, 45(3): 352-358.
Mohammadi SA, Prasanna B (2003) Analysis of genetic diversity in crop plants-salient statistical tools and considerations. Crop Science, 43(4): 1235-1248.
Mohammadi SA (2006) Analysis of molecular data from the aspect of genetic diversity. 9th Iranian Crop Sciences Congress, Tehran University.
Nei M (1973) Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceedings of the National Academy of Sciences, 70(12): 3321-3323.
Nei M (1978) Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics, 89(3): 583-590.
Nei M, Tajima F, Tateno Y (1983) Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data. Journal of Molecular Evolution, 19(2): 153-170.
Peakall R, Smouse PE (2006) GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes, 6(1): 288-295.
Rohlf FJ (1972) An empirical comparison of three ordination techniques in numerical taxonomy. Systematic Biology, 21(3): 271-280.
Rohlf FJ (1992) NTSYS-pc: numerical taxonomy and multivariate analysis system. Applied Biostatistics.
Ronicke S, Hahn V, Friedt W (2005) Resistance to Sclerotinia sclerotiorum of ‘high oleic’sunflower inbred lines. Plant breeding, 124(4): 376-381.
Tang S, Knapp SJ (2003) Microsatellites uncover extraordinary diversity in native American land races and wild populations of cultivated sunflower. Theoretical and Applied Genetics, 106(6): 990-1003.
Yeh F, Yang R, Boyle T, Ye Z, Mao J (1997) POPGEN Ver. 1.32. The user-friendly software for population genetic analysis. Molecular Biology and Bio-technology Center, University of Alberta, Alberta, Canada.
Yue B, Cai X, Vick BA, Hu J (2009) Genetic diversity and relationships among 177 public sunflower inbred lines assessed by TRAP markers. Crop science, 49(4): 1242-1249.
ZeinalzadehTabrizi H (2015) First report of TRAP molecular marker application using high-throughput polyacrylamide gel electrophoresis system in sunflower genetic diversity study. The 1th International and the 4th National Conference of Medecinal Herbs and Sustainable Agriculture, Hamedan, Iran.
ZeinalzadehTabrizi H, Ghaffari M (2009) Production of sunflower hybrids based on new cytoplasmic male sterility sources. 3rd International Symposium on Plant Protection and Plant Health in Europe, Berlin, Germany.
ZeinalzadehTabrizi H, Hosseinpour A, Aydin M, Haliloglu K (2015) A modified genomic DNA extraction method from leaves of sunflower for PCR based analyzes. J. Bio. & Env. Sci., 7(6): 222-225.
 
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار