تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران

همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

گروه‌بندی ژنوتیپ‌های فندق (Corylus avellana L.) بومی شمال‌غرب ایران با استفاده از نشانگر ژنتیکی SCoT به روش PCOA و ارتباط آن با میزان تاکسول و پلی فنل‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه پژوهشی کشت و توسعه، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی، کرج، ایران

2 استادیار، گروه علوم باغبانی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی و محصولات ارگانیک، واحد میانه، دانشگاه آزاد اسلامی، میانه

3 زراعت؛ پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی / اکوفیزیولوژی گیاهان دارویی

4 استادیار زراعت و اصلاح نباتات، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد میانه، دانشگاه آزاد اسلامی، میانه، ایران

5 استادیار علوم کشاورزی و گیاهی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی، کرج، ایران

10.22092/ijmapr.2023.359502.3214

چکیده

سابقه و هدف: تاکسول یکی از ارزشمندترین مواد مؤثره موجود در برخی گیاهان است که در شیمی درمانی بر علیه سرطان‌های سینه، معده، تخمدان، کبد، ریه، دهانه رحم و پانکراس استفاده می‌شود. برگ فندق (Corylus avellana L.) یکی از گیاهانی است که وجود تاکسول در آن اثبات شده است. جنگل‌های طبیعی مناطق اردبیل، ارسباران و میانه از مناطق مهم ژرم  پلاسم‌های فندق می‌باشند. هدف از این پژوهش بررسی و گروه‌بندی نمونه‌های زیر جمعیتی فندق این مناطق براساس نشانگر ژنتیکی SCoT و مقایسه نمونه‌های یک کلاستر با استفاده از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی از نظر میزان تاکسول موجود در برگ فندق و خصوصیات فیتوشیمیایی میوه آنها بود.
مواد و روش‌ها: این پژوهش طی سال‌های 99-1398 انجام شد. در این پژوهش تعداد 78 نمونه تک درخت بومی از جنگل‌های طبیعی فندقلو اردبیل، میانه و ارسباران انتخاب شده (بر حسب فاصله جغرافیایی نمونه‌های هر منطقه جمیعت ان منطقه در نظر گرفته شد) و موقعیت جغرافیایی هر منطقه با GPS ثبت شد. صفات کمّی و کیفی فندق براساس وسعت، خصوصیات جغرافیایی و تنوع احتمالی موجود بین توده‌های فندق شمال‌غرب کشور و براساس توصیف‌گر فندق معاونت تحقیقات و شناسایی ارقام گیاهی، وزارت جهاد کشاورزی جمع‌آوری شد. براساس تنوع فنوتیپی، نمونه‌های زیر جمعیتی (تک درخت) انتخاب شده، از قسمت برگ استخراج DNA به روش CTAB انجام شد. پس از کیفیت سنجی DNA در طیف جذبی 260 و 280 نانومتر در نانودراپ، با استفاده از پرایمرهای اختصاصی SCoT، واکنش PCR انجام شد. سپس الکتروفورز نسبت به حضور یا عدم حضور نشانگر (صفر و یک) انجام و داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار POP Gene v1.32 مورد ارزیابی قرار گرفتند. از هر گروه بسته به تعداد نمونه‌ها، حداقل دو نمونه انتخاب و میزان تاکسول در برگ آنها استخراج و اندازه‌گیری شد. از میوه‌های فندق نمونه‌های انتخابی گزینش و میزان خصوصیات آنتی‌اکسیدانی، فنل‌ها، اسیدهای چرب و میزان برخی عناصر معدنی اندازه‌گیری شد.
نتایج: براساس وجود و عدم وجود باندهای ژنتیکی SCoT در ژنوم نمونه‌های انتخابی فندق از مناطق مختلف آنالیز تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCOA) انجام شد. هبستگی (ضریب همبستگی مانتل) بین ضریب تشابه براساس گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها با استفاده از نشانگر SCoT و ضرایب تشابه با استفاده از داده‌های مشخصات جغرافیایی برابر با 0.54 محاسبه شد که معنی‌دار بود (Pvalue<.05). بررسی میزان محتوی اطلاعات ژنتیکی (PIC) براساس پرایمرهای SCoT مورد استفاده نشان داد که در گروه‌های جدا شده براساس PCoA میزان PIC متفاوت بود. بین گروه‌های ژنوتیپی از نظر صفات محتویات پروتئینی، محتویات اسیدهای چرب، فیبر، کربوهیدرات، فنل تام، پالمیتیک‌اسید. تفاوت معنی‌دار در سطوح احتمال0.05و 0.01وجود داشت و از نظر بقیه صفات تفاوت معنی‌دار دیده نشد.
مقایسه میانگین گروه‌های ژنوتیپی فندق نشان داد که از نظر محتوی پروتئینی، درصد اسیدهای چرب، میزان خاصیت آنتی‌اکسیدانی و پالمیتیک اسید، بیشترین میانگین مربوط به ژنوتیپ‌های گروه 1 بوده است. مقادیر ضرایب تشابه در گروه‌بندی براساس نشانگر SCOT و ضرایب تشابه حاصل نتایج نشان داد، میزان همبستگی بین ضرایب محاسبه شده 0.76 است. ارزیابی جریان ژنی (Nm) وشاخص تثبیت (Fst) در درون جمعیت‌ها و ژنوتیپ‌های فندق بیشترین میزان جریان ژنی Nm و کمترین میزان Fst را در کل جمعیت‌ها (0.55=Fst و 0.7=Nm) را نشان دادند که همین روند در گروه‌ها نیز رعایت شده بود هر چند که میزان ضریب Nm در ژنوتیپ‌های گروه 1 بود (0.81= Nm). میزان هتروزیگوسیتی بین جمعیتی (Dst) 0.15 برآورد شد.
نتیجه‌گیری: از آنجایی‌که همواره در مطالعه صفات فیتوشیمیایی مستلزم زمان و انجام آزمایشات متعدد است، وجود نشانگرهای نشانگر قابل اعتماد تکرارپذیر برای یافتن ژنوتیپ‌های با شاخصه‌های فیتوشیمیایی و تاکسول بالا ضرورت پیدا می‌کند. مقدار پایین پارامتر جریان ژنی Nm)) نشان داد که جمعیت‎های مورد مطالعه میل به افتراق بالایی دارند. وجود تنوع ژنتیکی بالا درون جمعیت‎ها امکان اجرای برنامه‎های اصلاحی را توجیه‌پذیر می‎سازد. بالا بودن تشابه ژنتیکی بین جمعیت‎ها مطالعه نشانگر SCoT (بیشترین0.97 کمترین 0.81) نشان داد جمعیت‌ها به یک منشاء و زمینه ژنتیکی تعلق دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع
- Alasalvar, C., Shahidi, F. and Cadwallader, K.R., 2003a. Comparison of natural and roasted turkish tombul hazelnut (Corylus avellana L.) volatiles and flavor by DHA/GC/MS and descriptive sensory analysis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(17): 5067-5072.
- Alasalvar, C., Shahidi, F., Liyanapathirana, C.M. and Ohshima, T., 2003b. Turkish tombul hazelnut (Corylus avellana L.). 1. Compositional characteristics. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(13): 3790-3796.
- Amaral, J.S., Casal, S., Citová, I., Santos, A., Seabra, R.M. and Oliveira, B.P., 2006. Characterization of several hazelnut (Corylus avellana L.) cultivars based in chemical, fatty acid and sterol composition. European Food Research and Technology, 222: 274-280.
- Aydemir, L.Y., Gökbulut, A.A., Baran, Y. and Yemenicioğlu, A., 2014. Bioactive, functional and edible film-forming properties of isolated hazelnut (Corylus avellana L.) meal proteins. Food Hydrocolloids, 36: 130-142.
- Belinchón, R., Coppins, B.J., Yahr, R. and Ellis, C.J., 2016. The diversity and community dynamics of hazelwood lichens and bryophytes along a major gradient of human impact. Plant Ecology & Diversity, 9: 359-370.
- Cerulli, A., Masullo, M., Montoro, P., Hošek, J., Pizza, C. and Piacente, S., 2018. Metabolite profiling of “green” extracts of Corylus avellana leaves by 1H NMR spectroscopy and multivariate statistical analysis. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis, 160: 168-178.
- Ciemniewska-Żytkiewicz, H., Bryś, J., Sujka, K. and Koczoń, P., 2015. Assessment of the hazelnuts roasting process by pressure differential scanning calorimetry and MID-FT-IR spectroscopy. Food Analytical Methods, 8: 2465-2473.
- Collard, B.C. and Mackill, D.J., 2009. Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants. Plant molecular biology reporter, 27: 86-93.
- Crozier, R.H., 1997. Preserving the information content of species: genetic diversity, phylogeny, and conservation worth. Annual Review of Ecology and Systematics, 243-268.
- De Masi, L., Siviero, P., Esposito, C., Castaldo, D., Siano, F. and Laratta, B., 2006. Assessment of agronomic, chemical and genetic variability in common basil (Ocimum basilicum L.). European Food Research and Technology 223: 273-281.
- Farrokhi, J., Darvishzadeh, R., Naseri, L., Mohseni Azar, M. and Hatami Maleki, H., 2011. Evaluation of genetic diversity among Iranian apple (Malus×domestica Borkh.) cultivars and landraces using simple sequence repeat markers. Australian Journal of Crop Science, 7: 815-821
- Galderisi, U., Cipollaro, M., Di Bernardo, G., De Masi, L., Galano, G. and Cascino, A., 1999. Identification of hazelnut (Corylus avellana) cultivars by RAPD analysis. Plant Cell Reports, 18: 652-655.
- Hamid, S.A., 2015. Chemical and biochemical aspects of seed dormancy and recalcitrance in hazelnuts (Corylus Avellana L.). Student thesis, Doctoral Thesis, Teesside University, UK., 289p.
- Jedrzejczyk, I., 2020. Genome size and SCoT markers as tools for identification and genetic diversity assessment in Echinacea genus. Industrial crops and products, 144: 112055.
- Mahmoud, A.F. and Abd El-Fatah, B.E., 2020. Genetic diversity studies and identification of molecular and biochemical markers associated with fusarium wilt resistance in cultivated faba bean (Vicia faba). The plant pathology journal, 36(1): 11-28.
- Mehlenbucher, S.A. and Erdogan V., 2000. Incompatibility in wild Corylus species. Acta Horticulturae, 556: 163-170.
- Migicovsky, Z., Warschefsky, E., Klein, L.L. and Miller, A.J., 2019. Using living germplasm collections to characterize, improve, and conserve woody perennials. Crop Science, 59: 2365-2380.
- Nass, L.L. and Paterniani, E., 2000. Pre-breeding: a link between genetic resources and maize breeding. SciELO Brasil, 581-587.
- Nengroo, Z.R., Azeem, M. and Parveen, M., 2022. Fatty acid composition, antioxidant, antifungal activities and functional group analysis of Corylus jacquemontii seeds grown in Kashmir. International Journal of Plant Based Pharmaceuticals, 2: 89-97.
- Palmé, A. and Vendramin, G., 2002. Chloroplast DNA variation, postglacial recolonization and hybridization in hazel, Corylus avellana. Molecular ecology, 11: 1769-1779.
- Poczai, P., Varga, I., Laos, M., Cseh, A., Bell, N., Valkonen, J. and Hyvönen, J., 2013. Advances in plant gene-targeted and functional markers: a review. Plant methods, 9: 1-32.
- Rajesh, M., Sabana, A., Rachana, K., Rahman, S., Jerard, B. and Karun, A., 2015. Genetic relationship and diversity among coconut (Cocos nucifera L.) accessions revealed through SCoT analysis. 3 Biotech, 5(6): 999-1006.
- Ravichandra, V., Ramesh, C., Swamy, M.K., Purushotham, B. and Rudramurthy, G.R., 2018. Anticancer plants: chemistry, pharmacology, and potential applications. Anticancer plants: properties and application. Springer, 485-515.
- Riethmüller, E., Könczöl, Á., Szakál, D., Végh, K., Balogh, G.T. and Kéry, Á., 2016. HPLC-DPPH screening method for evaluation of antioxidant compounds in Corylus species. Natural Product Communications, 11(5): 641-644.
- Ritland, K., Krutovsky, K.V., Tsumura, Y., Pelgas, B., Isabel, N. and Bousquet, J., 2011. Genetic mapping in conifers. Genetics, genomics and breeding of conifers, 43p.
- Rodriguez, R., Rodriguez, A., Gonzalez, A. and Perez, C., 1989. Hazelnut (Corylus avellana L.). Trees II. Springer, 127-160.
- Salehi, M., Moieni, A., Safaie, N. and Farhadi, S., 2020. Whole fungal elicitors boost paclitaxel biosynthesis induction in Corylus avellana cell culture. Plos one, 15(7): e0236191.
- Santos, A., Carvalho, J., Lopes, A., Assunção, A., Silva, A. and Santos, F., 2004. Phenological tree traits and fruit properties of several hazelnut cultivars grown under different microclimates. VI International Congress on Hazelnut, 686(8): 79-86.
- Schlegel, H.B., 2011.Geometry optimization. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science, 1(5):790-809.
- Vahdati, K., Arab, M.M., Sarikhani, S., Sadat-Hosseini, M., Leslie, C.A. and Brown, P.J., 2020. Advances in persian walnut (Juglans regia L.) breeding strategies. Nut and Beverage Crops: 4: 401.
- Zarei, A. and Erfani-Moghadam, J., 2021. SCoT markers provide insight into the genetic diversity, population structure and phylogenetic relationships among three Pistacia species of Iran. Genetic Resources and Crop Evolution, 68: 1625-1643.
- Zhang, J., Xie, W., Wang, Y. and Zhao, X., 2015. Potential of start codon targeted (SCoT) markers to estimate genetic diversity and relationships among Chinese Elymus sibiricus accessions. Molecules, 20(4): 5987-6001.
تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران
دوره 40، شماره 4 - شماره پیاپی 122
دی 1403
صفحه 718-730
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار