کاربرد نشانگرهای چند شکلی مشتق از جعبه CAAT در بررسی تنوع ژنتیکی Aegilops tauschii

نوع مقاله : Research Paper

نویسندگان

1 گروه ژنتیک و به نژاد گیاهی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

2 مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران.

چکیده

در این مطالعه، تنوع مولکولی 95 توده Aegilops tauschii با نشانگر (CBDP (CAAT-box derived polymorphism مورد ارزیابی قرار گرفت. 15 آغازگر CBDP در مجموع 73 قطعه (87/4 قطعه برای هر آغازگر) تولید کردند که از این تعداد 66 قطعه (9/91 درصد چندشکل بودند. میانگین محتوای اطلاعات چندشکل (PIC=0.26) و قدرت تفکیک (Rp=5.62) بیانگر توانایی این سیستم نشانگری در ارزیابی تنوع ژنتیکی در Ae. tauschii بود. همچنین میانگین درصد مکان‌های چندشکل، تعداد آلل‌های مشاهده‌شده و مؤثر، شاخص اطلاعات شانون و تنوع ژنتیکی به ترتیب 90/91، 83/1، 47/1، 44/0 و 27/0 برآورد شد. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که %96 از تغییرات کل را تنوع درون جمعیت تشکیل می‌دهد، در حالی که %4 از تغییرات کل مربوط به تنوع بین جمعیت بود. تجزیه خوشه‌ای توده‌ها را در هفت خوشه اصلی گروه‌بندی کرد. همچنین، بر اساس تجزیه مختصات اصلی (PCoA)، توده‌ها در شش گروه اصلی طبقه‌بندی شدند که دو مختصات اصلی اول %19/24 از تغییرات کل را توضیح دادند. نتایج تجزیه و تحلیل خوشه‌ای با نتایج PCoA نسبتاً مطابق بود. در این مطالعه، اگرچه سیستم نشانگری CBDP توده‌های ایرانی را به طور کامل از سایر توده‌ها تمایز نکرد، اما توده‌های ترکمنستان، روسیه، گرجستان، ترکیه، ژاپن و کوزوو در خوشه‌های جداگانه گروه‌بندی شدند. به طور کلی، سیستم نشانگری CBDP چندشکلی‌ها را در توده‌های مطالعه شده به طور کارآمد شناسایی کرد. بنابراین نشانگرهای CBDP را می‌توان در انگشت نگاری ژنتیکی ژرم پلاسم گندم برای ارزیابی صفات مختلف زراعی و نیز تحمل به تنش‌های محیطی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


Ahmadi J., Pour-Aboughadareh A., Fabriki Ourang S., Khalili P., and Poczai P. (2020). Unraveling salinity stress responses in ancestral and neglected wheat species at early growth stage: A baseline for utilization in future wheat improvement programs. Physiology and Molecular Biology of Plants, 26: 537-549.
Bokaei A. S., Sofalian O., Sorkhilalehloo B., Asghari A., and Pour-Aboughadareh A. (2023). Deciphering the level of genetic diversity in some Aegilops species using CAAT box-derived polymorphism (CBDP) and start codon target polymorphism (SCoT) markers. Molecular Biology Reports, 50(7): 5791-5806. DOI: 10.1007/s11033-023-08488-0.
Collard B. C. Y., and Mackill D. J. (2019). 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.
Doyle J. J., and Doyle J. L. (1987). A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin, 19: 11-15.
Eslamzadeh-Hesari M. R., Omidi M., Rashidi V., Etminan A., and Ahmadzadeh A. (2023). Investigation of molecular variability in some Aegilops species using Start Codon Targeted Polymorphism (SCoT) and CAAT-Box Derived Polymorphism (CBDP) markers. Genetika, 55(1): 19-32.‏
Etminan A., Pour-Aboughadareh A., Mohammadi R., Noori A., and Ahmadi-Rad A. (2018). Applicability of CAAT box-derived polymorphism (CBDP) markers for analysis of genetic diversity in durum wheat. Cereal Research Communication, 46: 1-9.
Etminan A., Pour-Aboughadareh A., Mohammadi R., Ahmadi-Rad A., Noori A., Mahdavian Z., and Moradi Z. (2016). Applicability of start codon targeted (SCoT) and inter-simple sequence repeat (ISSR) markers for genetic diversity analysis in durum wheat genotypes. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 30: 1075-1081.
Etminan A., Pour-Aboughadareh A., Mehrabi A. A, Shooshtari L., Ahmadi-Rad A., and Moradkhani H. (2019). Molecular characterization of the wild relatives of wheat using CAAT-box derived polymorphism. Plant Biosyst, 153: 398-405.
Ghobadi G., Etminan A., Mehrabi A. M, and Shooshtari L. (2021). Molecular diversity analysis in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) and two Aegilops species (Aegilops crassa and Aegilops cylindrica) using CBDP and SCoT markers. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 19: 1-11.
Heikrujam M., Kumar J., and Agrawal V. (2015). Genetic diversity analysis among male and female Jojoba genotypes employing gene targeted molecular markers, start codon targeted (SCoT) polymorphism and CAAT box-derived polymorphism (CBDP) markers. Meta Gene, 5: 90-97.
 Khodaee L., Azizinezhad R., Etminan A., and Khosroshahi M. (2021). Assessment of genetic diversity among Iranian Aegilops triancialis accessions using ISSR, SCoT and CBDP markers. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 19: 1-5.
Moradkhani H., Pour-Aboughadareh A. R., Mehrabi A. A., and Etminan A. (2012). Evaluation of genetic relationships of Triticum-Aegilops species possessing D genome in different ploidy levels using microsatellites. International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 23: 1746-1751.
Moradkhani H., Mehrabi A. A., Etminan A., and Pour-Aboughadareh A. (2015). Molecular diversity and phylogeny of Triticum –Aegilops species possessing D genome revealed by SSR and ISSR markers. Plant Breeding and Seed Science, 71: 82-95.
Pandey Y., Chaturvedi T., Swaroop H., Gupta A. K., Shanker K., and Tiwari G. (2023). Phytochemical and genetic marker (SCoT and CBDP) based study of genetic diversity and population structure in natural populations of Cannabis sativa L.: A high-value sustainable biodiversity of North-Indian Himalaya. Industrial Crops and Products, 200: 116892. DOI: doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116892.
Peakall R. O. D., and Smouse P. E. (2006). GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes, 6: 288-295.
Pour-Aboughadareh A., Poczai P., Etminan A., Jadidi O., Kianersi F., and Shooshtari L. (2022). An analysis of genetic variability and population structure in wheat germplasm using microsatellite and gene-based markers. Plants, 11(9): 1205.‏
Pour-Aboughadareh A., Mahmoudi M., Moghaddam M., Ahmadi J., Mehrabi A. A., and Alavikia S. S. (2017). Agro-morphological and molecular variability in Triticum boeoticum accessions from Zagros mountains, Iran. Genetic Resources and Crop Evolution, 64: 545-556.
Pour-Aboughadareh A., Omidi M., Naghavi M., Etminan A., Mehrabi A., and Poczai P. (2020). Wild relatives of wheat respond well to water deficit stress: A comparative study of antioxidant enzyme activities and their encoding gene expression. Agriculture, 10: 415.
Pour-Aboughadareh A., Ahmadi J., Mehrabi A. A., Moghaddam M., and Etminan A. (2017). Evaluation of agro-morphological diversity in wild relatives of wheat collected in Iran. Journal of Agricultural Science and Technology, 19: 943-956.
Pour-Aboughadareh A., Omidi M., Naghavi M. R., Etminan A., Mehrabi A. A., Poczai P., and Bayat H. (2019). Effect of water deficit stress on seedling biomass and physio-chemical characteristics in different species of wheat possessing the D genome. Agronomy, 9: 522.
Pour-Aboughadareh A., Kianersi F., Poczai P., and Moradkhani H. (2021). Potential of wild relatives of wheat: Ideal genetic resources for future breeding programs. Agronomy, 11: 1656.
Pour-Aboughadareh A., Ahmadi J., Mehrabi A. A., Etminan A., and Moghaddam M. (2018). Insight into the genetic variability analysis and relationships among some Aegilops and Triticum species, as genome progenitors of bread wheat using SCoT markers. Plant Biosystem, 152: 694-703.
Prevost A., and Wilkinson M. J. (1999). A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theoretical and Applied Genetics, 98: 107-112.
Rajesh M. K., Sabana A. A., Rachana K. E., Rahman S., Jerard B. A., and Karun A. (2015). Genetic relationship and diversity among coconut (Cocos nucifera L.) accessions revealed through SCoT analysis. 3 Biotech, 5: 999-1006.
Rholf F. (2007). Numerical taxonomy and multivariate analysis system: version 2.10. Setauket (NY): Exeter Software.
Roldan-Ruiz I., Dendauw J., Van Bockstaele E., Depicker A., and De Loose M. A. F. L. P. (2000). AFLP markers reveal high polymorphic rates in ryegrasses (Lolium spp.). Molecular Breeding, 6: 125-134.
Saeidi H., Rahiminejad M. R., Vallian S., and Heslop-Harison J. S. (2006). Biodiversity of diploid D-genome Aegilops tauschii Coss. In Iran measured using microsatellites. Genetic Resources and Crop Evolution, 53: 1477-1484.
Schneider A., Molnar I., and Molnar-Lang M. (2008). Utilization of Aegilops (goatgrass) species to widen the genetic diversity of cultivated wheat. Euphytica, 163: 1-19.
Singh A. K., Rana M. K., Singh S., Kumar S., Kumar R., and Singh R. (2014). CAAT box-derived polymorphism (CBDP): A novel promoter targeted molecular marker for plants. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 23: 175-183.
Varshney R. K., Chabane K., and Hendre P. S. (2007). Comparative assessment of EST-SSR, EST-SNP and AFLP markers for evaluation of genetic diversity and conservation of genetic resources using wild, cultivated and elite barleys. Plant Science, 173: 638-649.
Yeh F. C., Yang R. C., and Boyle T. (1999). Microsoft Window-based freeware for population genetic analysis (POPGENE). Version 1.31.