تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران
سال:1387 | دوره:16 | شماره:1 (پیاپی 31) |تعداد مقالات:12

تنوع ژنتیکی اساس مطالعات اصلاحی در بسیاری از گونه های گیاهی است و یکی از مهمترین شاخصها جهت انتخاب والدین می باشد. هدف از این آزمایش، بررسی تنوع ژنتیکی و مقایسه یونجه های دایمی با استفاده از صفات ریخت شناسی و شیمیایی می باشد. صفات ریخت شناسی شامل ارتفاع بوته، تعداد شاخه اصلی، وزن تر بوته، عملکرد وزن خشک بوته، نسبت وزن خشک برگ به عملکرد وزن خشک گیاه و نسبت وزن خشک برگ به وزن خشک ساقه در 18 رقم یونجه اندازه گیری شد. همچنین ترکیبات شیمیایی از قبیل درصد ماده خشک، درصد پروتئین خام، درصد الیاف خام، درصد خاکستر و درصد عناصر کلسیم، فسفر، سدیم، پتاسیم، منیزیم، مس، منگنز، روی و آهن تعیین گردیدند. تجزیه خوشه ای بر اساس صفات ریخت شناسی و ترکیبهای شیمیایی، ژنوتیپ ها را به ترتیب در چهار و پنج دسته گروه بندی کرد. نتایج حاصل از تجزیه به مولفه های اصلی بر اساس صفات ریخت شناسی بیشترین تنوع را در صفات وزن خشک بوته و ارتفاع بوته و نیز در ترکیبات شیمیایی درصد پروتئین و درصد کلسیم نشان دادند. وراثت پذیری (Hb)، ضریب تنوع فنوتیپی (P.C.V) و ضریب تنوع ژنوتیپی (G.C.V) نیز برای صفات مختلف محاسبه گردید. وراثت پذیری صفات ارتفاع بوته، تعداد شاخه اصلی، وزن تر بوته، عملکرد وزن خشک بوته، نسبت وزن خشک برگ به عملکرد وزن خشک گیاه و نسبت وزن خشک برگ به وزن خشک به ترتیب برابر با 0.81، 0.94، 0.82، 0.89، 0.68 و 0.80 بود. مقدار P.C.V برای صفات یاد شده به ترتیب 14.251%، 21.86%، 26.58%، 23.71%، 12.49% و 28.88% و میزان G.C.V برای صفات یاد شده 9.67%، 18.84%، 18.52%، 18.34%، 6.84% و 18.51% بود.

این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی، وراثت پذیری و روابط بین صفات زراعی در 21 جمعیت از گونه علف باغ، (Dactylis glomerata) در قالب طرح آزمایشی بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه انجام گرفت. بر اساس نتایج تجزیه واریانس، اختلاف نمونه های مورد مطالعه به جز ارتفاع بوته، عرض برگ پرچم و قطر یقه برای سایر صفات در سطح 1 درصد و برای تعداد ساقه در سطح 5 درصد معنی دار بود. ضریب تنوع ژنتیکی به دست آمده برای عملکرد علوفه بالا بود که حاکی از وجود تنوع زیاد در بین نمونه های مورد مطالعه برای این صفت می باشد. قابلیت توارث عمومی صفات روز تا ظهور خوشه، طول برگ پرچم و روز تا گرده افشانی بالا و از 76-73 درصد و قابلیت توارث عمومی برای عملکرد علوفه خشک، تعداد ساقه، طول خوشه و ارتفاع بوته متوسط و از 63-42 درصد متغیر بود. برآورد ضرایب همبستگی صفات نشان داد که عملکرد، علوفه با تعداد ساقه، طول برگ پرچم، طول خوشه، عرض برگ پرچم، ارتفاع بوته و قطر یقه دارای همبستگی مثبت و معنی داری بود. بر اساس تجزیه به مولفه های اصلی، 3 مولفه اول در مجموع 79 درصد از کل واریانس متغیرها را تبیین کردند. بر اساس تجزیه خوشه ای، 21 جمعیت مورد مطالعه در 3 گروه مختلف قرار گرفتند. اکوتیپ های قرار گرفته در گروه 1 از نظر بیشتر صفات در حد متوسط قرار داشتند. گروه شماره دو، شامل اکوتیپ هایی بود که از نظر همه صفات دارای بیشترین مقدار بودند. اکوتیپ های گروه شماره سه از نظر بیشتر صفات در حد پایین قرار گرفتند. جمعیتهای ایرانی اکثرا در گروههای شماره 1 و 2 قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان دهنده وجود پتانسیل ژنتیکی بالا در جمعیتهای Dactylis glomerata ایرانی جهت  استفاده در برنامه های به نژادی مانند تلاقی پلی کراس و تولید ارقام مصنوعی با خصوصیات زراعی مطلوب است.

تلخ بیان (Sophora) از تیره Fabaceae و گیاهی عموما چند ساله است که به دلیل خاصیت دارویی ضدباکتریایی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این تحقیق از تکنیک تجزیه کاریوتیپی جهت بررسی تنوع در این جنس استفاده شد. برای این منظور، بذرهای شش جمعیت متعلق به سه گونه S. pachycarpa, S. mollis, Sophora alopecuroides کشت گردید و پس از جوانه زنی بذرها از مریستم انتهایی ریشه برای مطالعات کاریوتیپی استفاده شد. نتایج نشان داد تعداد کروموزوم پایه در تمام جمعیتهای مورد بررسی x=9 بود، اما از لحاظ سطوح پلوئیدی گونه S. mollis با فرمول کاریوتیپی 9m دیپلوئید (2n=2x=18) و دو گونه S. pachycarpa با فرمول کاریوتیپی 16m+2sm و S. alopecuroides با فرمول کاریوتیپی 14m+4sm، تتراپلوئید (2n=4x=36) بودند. بر اساس جدول دو طرفه Stebbins، همه جمعیتها در کلاس 1A قرار گرفتند که این امر بیانگر وضعیت تکاملی مشابه و در عین حال ابتدایی در آنها می باشد، اما با توجه به میزان شاخص نامتقارن بودن درون کروموزومی، گونه S. alopecuroides از نامتقارنترین و در عین حال متکاملترین کاریوتیپ نسبت به دو گونه دیگر برخوردار بود. در حالی که گونه S. mollis متقارنترین و ابتدایی ترین کاریوتیپ را نشان داد. تجزیه واریانس داده های حاصل از اندازه گیری کلیه صفات مورد مطالعه در قالب طرح کاملا تصادفی نامتعادل نشان داد که بین جمعیت ها اختلاف معنی داری در سطح 1% وجود داشت که این امر موید وجود تنوع کروموزومی در جمعیت های مورد بررسی است. در تجزیه به مولفه های اصلی، دو مولفه اول و دوم در مجموع بیش از 99 درصد از کل تنوع موجود بین جمعیت ها را توجیه نمودند. بر این اساس، در مولفه اول صفات TL و LA بیشترین نقش را در تشکیل این مولفه داشتند. در مولفه دوم نیز صفات CI, SA و AR از بیشترین سهم در تشکیل این مولفه برخوردار بودند. در تجزیه کلاستر (UPGMA) بر اساس صفات کروموزومی، دو جمعیت از گونه S. pachycarpa و جمعیت S.T از گونه S. alopecuroides گروه اول، جمعیت های S.K و 10423 از گونه S. alopecuroides گروه دوم و جمعیت 4512 از گونه S. mollis گروه سوم را به خود اختصاص دادند.

مرکز اصلی تنوع شبدر ایرانی (T. resupinatum) شرق مدیترانه و ایران می باشد. تنوع ژنتیکی خزانه های اول (T. resupinatum)، دوم (T. clusii) و سوم (T. fragiferum) شبدر ایرانی، با کشت 359 توده از سه گونه یادشده بالا در مزرعه، در شهریور 1382 طبق دستورالعملهای IPGRI مورد ارزیابی قرار گرفتند. تعداد روز تا گلدهی در خزانه ژنی اول، دوم و سوم به ترتیب از 22 تا 100، 40 تا 52 و 50 تا 130 و میانگین وزن 1000 دانه به ترتیب 1.15، 0.49 و 1.23 گرم متغیر بود. در شبدر توت فرنگی که به طور عمده عادت رشد خوابیده دارد فقط یک توده عادت رشد نیمه افزاشته نشان داد که مناسب استفاده در سیستمهای زراعی است. ضریب تغییرات و شاخص شنون (Shannon index) تنوع بالایی برای صفات مختلف در هر سه خزانه نشان دادند. تجزیه رگرسیون چند متغیره رابطه قوی و مثبتی بین ارتفاع گیاه در گلدهی با صفات عادت رشد گیاه و تعداد روز تا گلدهی نشان داد. این صفات 58.6 درصد از تنوع طول ساقه گیاه را در گلدهی توجیه نمودند. نتایج تجزیه خوشه ای به روش وارد (Ward) ژرم پلاسم توده های زراعی خزانه اول را در گروه اول و توده های وحشی خزانه اول و دوم را در گروه دوم قرار داد، در حالی که ژرم پلاسم خزانه سوم به تنهایی در گروه سوم قرار گرفت. وجود تنوع بالا در خزانه های ژنی اول، دوم و سوم شبدر ایرانی موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران، زمینه مناسبی را برای استفاده کنندگان از این ژرم پلاسم با ارزش جهت استفاده در ایجاد ارقام برتر شبدر ایرانی فراهم نموده است.

این تحقیق با هدف شناسایی و معرفی گونه های گیاهی در معرض خطر استان مرکزی، شناسایی رویشگاهها و تعیین مهم ترین عوامل محیطی موثر بر آنها انجام گردید. ابتدا فهرست گونه های در معرض خطر استان و مناطق پراکنش آنها بر اساس منابع معتبر استخراج گردید. سپس در مطالعات میدانی به بررسی حضور گونه های گیاهی فهرست شده و ثبت اطلاعات عوامل توپوگرافی و خاک هر رویشگاه پرداخته شد. نتایج نشان داد در استان 202 گونه گیاهی در معرض خطر متعلق به 30 خانواده و 98 جنس وجود دارند. خانواده های Papilionaceae (42 گونه)، Asteraceae (34 گونه) و همچنین جنس های Astragalus (35 گونه) و Cousinia (15 گونه)، بیشترین تعداد گونه های در معرض خطر را به خود اختصاص دادند. از 10 گونه گیاهی انحصاری استان، 6 گونه در وضعیت DD (کمبود اطلاعات)، 3 گونه در وضعیت VU (آسیب پذیر) و 1 گونه در وضعیت LR (کم خطر) قرار دارند. سه گونه موسیر (Allium hirtifolium)، آنقوزه (Ferula Assa-foetida) و بادرنجبویه دنائی (Dracocephalum kotschyi) به دلیل پراکنش محدود جغرافیایی و برداشت بی رویه در وضعیت EN (در معرض انقراض) قرار دارند. 50 درصد گونه های در معرض خطر و 66.67 درصد گونه های آسیب پذیر و در معرض انقراض، به فرم رویشی چند ساله های علفی تعلق داشتند. 66 درصد گونه های در معرض خطر در محدوده ارتفاعی بالاتر از 2000 پراکنش داشتند. رویشگاههای کوه راسوند (69 گونه)، کوه مودر (35 گونه) و کوه سفیدخانی (23 گونه) بیشترین تعداد گونه های در معرض خطر را داشتند. نتایج نشان داد که عوامل اصلی موثر بر گونه های در معرض خطر استان به ترتیب، پراکنش بسیار محدود جغرافیایی و عوامل انسانی می باشند.

واکنش فیزیولوژیکی گیاه تاغ (Haloxylon aphyllum) به تنش در ایستگاه تحقیقات بیابان زدایی شهید صدوقی یزد با طول جغرافیایی 54o11′9" و عرض جغرافیایی 32o4′30" و در سال 84-1380 مورد ارزیابی قرار گرفت. با کاشت و استقرار نهالهای تاغ یکساله در لایسیمترهای وزنی، نسبت به اعمال تیمارهای رطوبتی شامل ظرفیت گلدانی (شاهد)، یک سوم ظرفیت گلدانی و تنش خشکی اقدام شد. طرح در قالب آزمایش فاکتوریل با طرح پایه کاملا تصادفی و با سه تکرار اجرا گردید. در سال دوم پس از اعمال تیمارهای رطوبتی نسبت به اندازه گیری خصوصیات فیزیولوژیکی شامل پتانسیل آب گیاه، پتانسیل اسمزی برگ و پتانسیل اسمزی ریشه در ماههای خرداد، تیر، مرداد و شهریور به فاصله پانزده روز یک بار اقدام گردید. با هدف بررسی اثرات متقابل عوامل محیطی از جمله حرارت بر ویژگیهای فیزیولوژیکی مذکور، اندازه گیریها در صبح قبل از طلوع آفتاب و بعدازظهر انجام شد. بر اساس نتایج بررسی ها پتانسل آب گیاه، پتانسیل اسمزی برگ و پتانسیل اسمزی ریشه به طور معنی داری (p<0.01) تحت تاثیر تیمارهای رطوبتی قرار گرفتند. زمان اندازه گیری نیز تاثیر معنی داری (p<0.01) بر خصوصیات فیزیولوژیکی گیاه داشت. تاریخ اندازه گیری نیز از نظر تاثیر بر خصوصیات فیزیولوژیکی اختلاف معنی داری (p<0.01) با یکدیگر داشتند. همچنین نتایج این بررسیها نشان داد که یکی از عوامل موثر بر مقاومت به خشکی در تاغ، پایین بودن پتانسیل آب در گیاه بوده که ناشی از پایین بودن پتانسیل اسمزی برگ می باشد. تغییرات پتانسیل اسمزی در طول روز و در ماههای مختلف نشان از تطابق اسمزی بالای گیاه می باشد.

کیکم یکی از گونه های مهم موجود در جنگلهای غرب کشور می باشد که معمولا با بلوط همراه بوده و در سالهای اخیر به شدت از جمعیت آن کاسته شده است. بذر آن دارای خواب دوگانه بوده و جوانه زنی آن با مشکل مواجه است. در این بررسی، تاثیر سرمادهی به مدت 3 و 6 ماه، تیمار با اسید جیبرلیک (250 و 500 میلی گرم در لیتر) پس از اعمال سرمادهی، خراش دهی با اسید سولفوریک در دو زمان 10 و 20 دقیقه (تیمارهای فوق روی دو بستر کاغذ صافی و ماسه بادی استریل)، پیش تیمار گرما در تناوب 15-25oC و به دنبال آن سرمادهی روی بستر ماسه و بالاخره کاشت مستقیم بذر با غلاف سالم و یا خراشدهی شده در گلدان حاوی خاک مزرعه و قرار دادن در شرایط طبیعی بر جوانه زنی بذر کیکم با استفاده از طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سرمادهی به مدت شش ماه در بستر ماسه، به طور معنی داری (p<0.01) و به میزان 33% درصد جوانه زنی بذر این گونه را افزایش داد. اثرهای متقابل سرما و بستر، نیز در ارتباط با جوانه زنی معنی دار (p<0.05) بود. کاربرد اسید جیبرلیک، اگر چه باعث افزایش درصد جوانه زنی شد، اما استقرار دانه رستها نسبت به شاهد (فقط سرما) کاهش نشان داد. تیمار اسید سولفوریک بر جوانه زنی بذر موثر واقع نشد. پیش تیمار گرما و اعمال سرمای بعدی باعث افزایش قابل قبول درصد جوانه زنی (26%) شد. خراشدهی بذر و نگهداری در شرایط مزرعه باعث بیش از دو برابر شدن تعداد بذرهای جوانه زده شد. بنابراین بهترین شرایط برای جوانه زنی بذر این گونه در آزمایشگاه، ضدعفونی سطحی و سرمادهی به مدت شش ماه در بستر ماسه بود.

گونه های جنس شبدر از لحاظ مورفولوژیکی و سیتوژنتیکی تنوع زیادی نشان می دهند. تنوع کاریوتیپی در 11 گونه شبدر از منطقه شمال غرب کشور بر اساس شکل، تعداد و اندازه کروموزومها، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از مطالعه کاریولوژی نمونه های نوک ریشه نشان داد که 9 گونه با پایه کروموزومی 8 و x=7 دیپلوئید و 2 گونه با پایه کروموزومی x=8 تتراپلوئید می باشند. با اندازه گیری عاملهای A1 (شاخص عدم تقارن درون کروموزومی)، A2 (شاخص عدم تقارن بین کروموزومی)، TF% (درصد شکل کلی کاریوتیپ)، کلاس تقارن استبینز (SC) و فرمول کاریوتیپی مشخص گردید که گونه های T. pratense و T. canescens دارای کاریوتیپ متقارن تری می باشند. تجزیه واریانس با طرح پایه کاملا تصادفی با پنج تکرار برای داده های حاصل از اندازه گیری هفت ویژگی کاریوتیپی TL, DRL, CI, L/S, S, L) و (L+S نشان دهنده اختلاف معنی دار در بین گونه ها در سطح 1% بود. در مقایسه میانگین این هفت صفت نیز مشخص گردید که گونه T. canescens بیشترین طول بازوی کوتاه (S)، طول بازوی بلند (L) و طول کل کروموزوم (L+S) را دارد. بیشترین مقدار نسبت بازوها (L/S) در گونه T. echinatum و بیشترین مقدار شاخص سانترومری (CI) در گونه T. pratense مشاهده گردید. همچنین بیشترین مقدار دامنه طول نسبی کروموزومها (DRL) در گونه T. arvense و بیشترین مقدار طول کل ژنوم (TL) مربوط به گونه T. repens و T. ambiguum بود. تجزیه خوشه ای گونه ها به روش Ward توانست کل گونه ها را در فاصله اقلیدسی 2.53 در چهار گروه قرار دهد. بیشترین فاصله اقلیدسی بین دو گونه T. canescens و T. hybridum و کمترین فاصله اقلیدسی بین دو گونه T. phleoides و T. striatum بود. بر این اساس، گونه هایی که در یک گروه قرار می گیرند، صفات کاریوتیپی مشابه داشته و در نتیجه می توانند در تلاقی های بین گونه ای استفاده شوند.

این تحقیق طی سالهای 1383 تا 1385 در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان بر روی 5 جمعیت رازیانه انجام شد. تعداد کروموزوم، طول بزرگترین کروموزوم، طول کوچکترین کروموزوم، نسبت طول بزرگترین به کوچکترین کروموزوم، میانگین نسبت بازوی بلند به کوتاه، میانگین نسبت بازوی کوتاه به بلند، میانگین طول کروموزومها و تقارن کاریوتیپی در هر جمعیت مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، عدد پایه کروموزومی در تمام جمعیتهای مورد مطالعه x=11 و تعداد کروموزوم 2n=2x=22 بود. کروموزومهای ژنوم 5 جمعیت از نوع متاسانتریک، ساب متاسانتریک و ساب تلوسانتریک بودند. شکل کلی کاریوتیپ ها حاکی از تقارن نسبی هر پنج توده است. بررسی طول نسبی کوتاهترین کروموزوم نشان داد که دو جمعیت لرستان و فزوه نجف آباد با مقادیر به ترتیب برابر با 75% و 72.72% متقارن تر از سایر جمعیت ها و جمعیت اصفهان (33.33%) نسبت به سایرین از تقارن کمتری برخوردار است.

ارزیابی تحمل به شوری گیاهان دارویی به منظور کشت در مناطق شور از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به منظور بررسی اثر شوری بر رازیانه (Foeniculum vulgare) آزمایش فاکتوریل در شرایط آب کشت و در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار در مرحله گیاهچه و سه تکرار در مرحله گیاه کامل انجام شد. ژنوتیپ های مورد بررسی شامل: رازیانه اصفهان، اردبیل، آذربایجان شرقی، اروپایی، تهران، یزد، ایستگاه استهبان و شیراز بود. سطوح شوری اعمال شده شامل غلظت های صفر (شاهد)، 50، 100، 150 و 200 میلی مولار کلرید سدیم (NaCl) بودند. نتایج بدست آمده نشان داد با افزایش شوری، درصد جوانه زنی، طول ریشه، طول ساقه، شاخص بنیه بذر، وزن تر و خشک ریشه و ساقه، نسبت اندام هوایی به ریشه و زیست توده در ژنوتیپ های رازیانه به طور معنی داری کاهش یافت. میزان کاهش در ژنوتیپ های مختلف رازیانه متفاوت بود. به طور کلی ژنوتیپ های مختلف رازیانه در مرحله گیاه کامل نسبت به مرحله گیاهچه دارای تحمل بیشتری نسبت به تنش شوری بودند. نتایج آزمایش در مرحله گیاهچه نشان داد که در بین هشت ژنوتیپ رازیانه مورد مطالعه، ژنوتیپ شیراز متحمل به تنش شوری و ژنوتیپ اصفهان حساس به تنش شوری می باشد. نتایج آزمایش در مرحله گیاه کامل نیز نشان داد که در بین شش ژنوتیپ مورد آزمایش، ژنوتیپ یزد متحمل به تنش شوری و ژنوتیپ اردبیل حساس به تنش شوری می باشد.