نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

2 هیئت علمی دانشگاه بوعلی‌سینا، دانشکده علوم، گروه زیست‌شناسی

3 هیئت علمی دانشگاه رازی، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

چکیده

تیره کاسنی یا مرکبان (Asteraceae) یکی از تیره‌های بزرگ گیاهی است که بسیاری از گیاهان آن با شرایط آب و هوایی ایران بخوبی سازش یافته و بطور وسیع در ایران پراکندگی دارند. این پژوهش با هدف بررسی وجود تنوع درون گونه‌ای Carduus pycnocephalus در استان همدان با روش تعیین زیستگاه ویژه (D.S.S ) (Determination of Special Station) صورت پذیرفت. بر این اساس ۱۴ زیستگاه ویژه برای این گونه انتخاب گردید. در بررسی این زیستگاه های ویژه، ۵۹ گونه به عنوان گونه های همباش شناسایی شدند. تجزیه وتحلیل داده‌ های اکولوژیکی و فلورستیکی (ترکیب رستنی‌‌های زیستگاه ویژه ) منجر به تشخیص ۷ گروه بر اساس این نشانگر ها گردید که معرف وجود‌ تنوع درون گونه ای است. به منظور تایید تنوع درون گونه ای گروه ‌های حاصل از بررسی فوق، از مطالعات الکتروفورز پروتئین های بذر استفاده شد،که نتایج به دست آمده از گروه بندی الکتروفورز در همخوانی با گروه بندی به دست آمده از نشانگرهای فلوریستیک - اکولوژیک بود. یافته های این پژوهش نشان داد می توان از روش D.S.S در تعیین سطح ونوع تنوع گونه‌های گیاهی از جمله گونه های مهاجم که دارای نقش مهمی در کشاورزی و محیط زیست می باشند، استفاده کرد و اطلاعات مفیدی ارائه داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Intraspesific Diversity Study Of Carduus pycnocephalus L. (Asteraceae) In Hamedan province(west of Iran) Based on floristic , ecologic and seed storage proteins markers

نویسندگان [English]

  • mehdi heidarian 1
  • Abdolkarim Chehregani Rad 2
  • Sayed Mohammad Masoumi 3

1 Ph.D student of Dept. of Biology, Faculty of Science, Islamic Azad University, Science and Research Branch,, Tehran,, I.R. of Iran

2 Biology Dept., Bu-Ali Sina University, Hamedan, I.R. of Iran

3 Dept. of Biology, Faculty of Science, Razi University, Kermanshah, I.R. of Iran

چکیده [English]

Composite family (Asteraceae) is one of the most diverse plant families adapted to the climatic conditions of Iran and widely dispersed so that some of them are known as weed. The aim of this investigation was the study of existing intraspecific diversity in the species Carduus pycnocephalus L. in Hamedan province using D.S.S (Determination of Special Station) method. In this order, 14 special stations were selected for C. pycnocephalus. The study of these stations showed the presence of 59 plant species as Associated species. Analysis of floristic (florisitic marker) and ecologic data cause to determination of 7 groups for this species, therefore showed the existence of intraspecific diversity in this species. Seed storage proteins electrophoresis was used for confirmation of intraspecific diversity in determined groups. Results were also in accordance with floristic and ecological groupments. The results of this study clearly showed that D.S.S method were able to determine level and and kind of intraspecific diversity in the plant species, including aggressive plants, that are important in the agriculture and environment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Intraspecific Diversity
  • Special Station
  • Seed storage proteins
  • Weeds
  • Asteraceae

بررسی تنوع درون گونه ایCarduus pycnocephalus L. بر اساس نشانگر فلورستیک، اکولو‍‍ژیک و پروتئین های ذخیره ای بذر در استان همدان

مهدی حیدریان1*٬ عبدالکریم چهرگانی راد2 و سید محمد معصومی3

1 ایران، تهران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

2 ایران، همدان، دانشگاه بوعلی سینا، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

3 ایران، کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی

تاریخ دریافت: 2/8/97                  تاریخ پذیرش: 13/7/98

چکیده

تیره کاسنی یا مرکبان (Asteraceae) یکی از تیره­های بزرگ گیاهی است که بسیاری از گیاهان آن با شرایط آب و هوایی ایران بخوبی سازش یافته و بطور وسیع در ایران پراکندگی دارند. این پژوهش با هدف بررسی وجود تنوع درون گونه‌ای
Carduus pycnocephalus در استان همدان با روش تعیین زیستگاه ویژه (D.S.S ) (Determination of Special Station) صورت پذیرفت. بر این اساس ۱۴ زیستگاه ویژه برای این گونه انتخاب گردید. در بررسی این زیستگاه های ویژه، ۵۹ گونه به عنوان گونه های همباش شناسایی شدند. تجزیه وتحلیل داده‌ های اکولوژیکی و فلورستیکی (ترکیب رستنی­‌های زیستگاه ویژه) منجر به تشخیص ۷ گروه بر اساس این نشانگرها گردید که معرف وجود­ تنوع درون گونه ای است. به منظور تأیید تنوع درون گونه ای گروه ‌های حاصل از بررسی فوق، از مطالعات الکتروفورز پروتئین های بذر استفاده شد،که نتایج به دست آمده از گروه‍بندی الکتروفورز در همخوانی با گروه بندی به دست آمده از نشانگرهای فلوریستیک - اکولوژیک بود. یافته های این پژوهش نشان داد می توان از روش D.S.S در تعیین سطح ونوع تنوع گونه­های گیاهی از جمله گونه های مهاجم که دارای نقش مهمی در کشاورزی و محیط زیست می باشند، استفاده کرد و اطلاعات مفیدی ارائه داد.

واژه های کلیدی : تنوع درون گونه ای، زیستگاه ویژه، پروتئین های ذخیره ای بذر، علف هرز،Asteraceae

* نویسنده مسئول، تلفن: 09356841263  ،  پست الکترونیکی:  mft.heidarian@gmail.com

مقدمه

 

رفتار رقابتی گیاهانی با رشد زیاد باعث نابودی گیاهان دیگری که خصوصیات با ارزش تری دارند، می­شوند (5). علف های هرز با استواری و مقاومت در برابر کنترل، تسلط و لجاجت خود را نشان می­دهند (11). رویش این گیاهان شرایطی طبیعی را می­طلبد ولی اغلب در زمین­های زراعی یافت می­شود (21). در سرتاسر جهان حدود 250 گونه علف هرز وجود دارد و تقریبا 40 درصد از این گونه ها در خانواده Gramineae و Asteraceae هستند (14). گونه­‌های جنس Carduus با تشکیل کلنی­‌های فشرده جایگزین گونه‌­های گیاهی بومی می­‌شوند و با پوشش گیاهی بومی برای نور، تغذیه و رطوبت می‌­توانند رقابت کنند (23). این گیاهان خار­دار با ایجاد کلنی‌ رشد گیاهان یک منطقه را مختل می­‌کنند (18). گونهC. pycnocephalus مانند دیگر گونه­های جنس Carduus به عنوان گیاهان مهاجم در مناطق طبیعی یافت می­شود. برای مبارزه با گونه­‌های این جنس از روش‌های مختلفی شامل مبارزات بیولوژیکی- شیمیایی- مکانیکی استفاده می­‌شود (4 و 22). با توجه به اینکه هر زیستگاهی دارای ترکیبی از عوامل بوم شناختی ویژه خود است از این رو عوامل اکولوژیک خاص حاکم بر آن، ترکیب گونه ای ویژه ای را فراهم می­آورد. به این ترتیب نقش و اهمیت عوامل اکولوژیک بر ترکیب رستنی­ها و روابط دو جانبه آنها، در یک زیستگاه مشخص می­شود. پس تنوع و تغییر عوامل اکولوژیک و تاثیر پدیده­هایی چون بر هم کنش و جایگزینی عوامل اکولوژیک، باعث به وجود آمدن شرایط اکولوژیک مختلف و در نتیجه ایجاد زیستگاه­های متفاوت در یک منطقه می­شود (1). توسعه ژنوتیپ ها و فنوتیپ های مختلف ویژگی برجسته­ای در گسترش گیاهان و توانایی خوپذیری با تغییرات زمانی و مکانی محیط است. کلیه موجودات زنده در محیط زیست خود تحت تاثیر همزمان عوامل مختلفی قرار می­گیرند و هیچ موجودی بدون وابستگی به محیط اطراف خود و به شکل مجزا زندگی نمی­کند. محیط­های طبیعی که محیط زیست گیاه و اجتماعات گیاهی را به وجود می آورند، انواع گوناگونی از عوامل اکولوژیک متنوع را به نمایش می گذارند. بنابراین، شرایط محیطی زیستگاه منعکس کننده ی ویژگی­های یک فرد است، زیرا این ویژگی­ها به شرایط محیطی وابسته­اند (15).  بر همین مبنا در بررسی تنوع درون گونه ای و برای درک بهتر موفقیت در پراکنش این گونه مهاجم از روش D.S.S (Determination of Special Station) که روشی الهام گرفته شده از جامعه شناسی گیاهی است، استفاده شده است (۲) . مطالعه پروتئین­های بذر به روش الکتروفورز، در تاکسونومی مقایسه­ای درون جمعیت­ها، بین جمعیت­ها و بین گونه­ها انجام می­شود (9). روش SDS-PAGE با موفقیت در روشن کردن ارتباطات بین تاکسون­های معین و همچنین در مشخص نمودن گونه­ها، جنس­ها، بخش-ها و تیره­های مختلف مانند Asteraceae بکار رفته است (8، 16 و 19). علت استفاده از این روش این است که پروتئین­های بذر پایدار هستند و کمتر تحت تأثیر عوامل محیطی تغییر می­‌یابند (12) و به عنوان نشانگری مکمل در بررسی تنوع درون گونه­ای کاربرد دارد (9).  بنابراین در این پژوهش علاوه بر نشانگر­های فلورستیک و اکولوژیک از نشانگر پروتئینهای بذر برای تعیین بهتر تنوع درون گونه­ای استفاده گردید.

مواد وروشها

بر اساس روش D.S.S Determination of Special Station)) داده­های مورد نظر در سه مرحله فراهم گردید (2): در مرحله اول انتخاب گونه چند زیستگاهه که در شرایط مختلف اکولوژیک رشد کند و گونه
C. pycnocephalus نیز به همین صورت می­باشد. سپس «زیستگاه عمومی» و «زیستگاه ویژه» مشخص شد.«زیستگاه عمومی» با توجه به محل­های پراکنش گونه مورد نظر تعیین گردید. «زیستگاه ویژه»، با محور قرار دادن فرد گونه مورد بررسی و با استفاده از روش سطح-گونه و Cain انجام گرفت (7). در مرحله دوم جمع آوری داده­های اکولوژیکی و فلوریستیکی ( گونه­های همباش با گونه مورد بررسی) از «زیستگاه­های ویژه» و کد گذاری و تحلیل داده­های فوق با استفاده از نرم افزار­های مختلف صورت گرفت. نمونه­های جمع آوری شده خشک، پرس و شناسایی شدند و در هرباریوم­های دانشگاه بو علی سینا ( گونه مورد بررسی) و دانشگاه رازی (گونه­های همباش) شماره گذاری و نگهداری شدند. گروه بندی «زیستگاه­های ویژه» بر اساس نشانگر فلورستیک (داده­های فلورستیک) از روش F.C.A (Factorial Correspondence Analysis) و با استفاده از نرم افزار Anaphyto مشخص گردید و نیز داده های اکولوژیک با روش C.C.A (Canonical Correspondence Analysis) به­کمک نرم افزار MVSP(Multi Variante Statistical Package) مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت (6). در نهایت با تعیین گونه یا گونه­های تشخیصی هر «زیستگاه ویژه»، که در این مرحله با تهیه جدول مربوط به زیستگاه­های ویژه مورد بررسی و گونه­های حاضر در هر یک از آنها، می توان گونه­هایی که تنها در یک زیستگاه یا یک گروه از زیستگاه­های معین حضور دارند را به عنوان گونه­های تشخیصی هر یک از آنها معرفی نمود. در مرحله آخر پس از تعیین و اثبات وجود تنوع درون گونه­ای با استفاده از نشانگر­های فلورستیک، به تعیین و تشخیص نوع تنوع درون گونه­ای از نظر محتوی پروتئینی پرداخته شد. بر این مبنا از الکتروفورز پروتئین­های ذخیره­ای بذر استفاده شد. الکتروفورز با استفاده از ژل «پلی اکریلامید» در حضور «سدیم دودسیل سولفات» (SDS-PAGE) انجام شد (15). برای استخراج پروتئین از بذر­ها، یک گرم از بذر گیاهان جمعیت هر زیستگاه ویژه، خرد گردید تا پودر یکنواختی به دست آید. پودر بذر به دست آمده از گیاهان هر جمعیت به صورت جداگانه با نسبت یک به شش با بافر فسفات سدیم مخلوط گردید. به منظور جلوگیری از فعالیت آنزیم فنل اکسیداز و اثرات سو آن در سنجش پروتئین و در نتیجه پایدار کردن پروتئین­ها، مقدار02/0 گرم پلی وینیل پیرولیدن (PVP) اضافه شد. سپس مخلوط حاصل به مدت 24 ساعت در یخچال قرار داده شد تا انحلال و آزاد سازی پروتئینها صورت گیرد. مخلوطهای فوق در سانتریفوژ یخچال دار به مدت 25 دقیقه با 13000 دور در دقیقه و در دمای 4 درجه سانتی گراد سانتریفوژ شد. با پایان یافتن عمل سانتریفوژ، محلول شفاف رویی جدا و در ویال های کوچک استریل در دمای 20 - درجه سانتی گراد نگهداری گردید تا در الکتروفورز مورد استفاده قرار گیرند. عصاره پروتئینی استخراج شده به نسبت مساوی یک به یک با بافر نمونه مخلوط گردید. مخلوط حاصله در حمام آب گرم (95 درجه سانتی گراد) به مدت 3 دقیقه حرارت داده شد. ژل اکریل آمید 12 درصد تهیه شد و مقدار 10 میکرولیتر از هر نمونه در چاهک ها و در یکی از چاهک­ها مارکر پروتئینی تزریق گردید. برای انجام الکتروفورز از دستگاه الکتروفورز عمودی با اندازه ۲۰x ۲۰ شرکت Bio-Rad (آمریکا) با ولتاژ ثابت ۶۰ استفاده گردید. پس از اتمام الکتروفورز، ژل با مخلوط اسید استیک و اتانول تثبیت گردید. سپس با آب مقطر شسته، به محلول رنگ منتقل شده و رنگ آمیزی با رنگ «کوماسی بلو بریلیانتR250» انجام گرفت. سپس موقعیت هر باند روی ژل به صورت کد­های یک و صفر که نشان دهنده وجود و عدم وجود باند مربوطه است، مشخص گردید. کد­های به دست آمده با نرم افزار NTSYS، روش Complete Lonkage و ضریب J برای ساخت دندوگرام مورد استفاده قرار گرفت.

نتایج

نتایج بررسی فلورستیک: برای گونه مورد نظر در استان همدان 14 زیستگاه ویژه تعیین و 59 گونه همباش جمع آوری و شناسایی شد ( جداول 1و2). بر اساس نتایج به دست آمده از ترکیب رستنی­ها با استفاده از نرم افزار Anaphyto و با روش F.C.A زیستگاه­های ویژه گونه مورد مطالعه در 7 گروه قرار گرفتند (شکل 1) که عبارتند از : گروه A: شامل زیستگاه ویژه 11، گروه B: شامل زیستگاه های ویژه12،7،4،2،1 و14، گروه C: شامل زیستگاه ویژه 3، گروه D: شامل زیستگاه های ویژه 6 و13، گروه E: شامل زیستگاه های ویژه 5و 8، گروهF: شامل زیستگاه ویژه 10، گروهG: شامل زیستگاه ویژه 9 است.

در روش  D.S.Sهر یک از گروه­های فلوریستیک حاصله دارای گونه­های گیاهی منحصر به فردی هستند که این گونه ها فقط در همان گروه حضور دارند و در گروه های دیگر مشاهده نمی­شوند که آن ها را گونه­های تشخیصی (distinguished) می‍نامیم (3). گونه یا گونه­های تشخیصی برای هر گروه به همان گروه اختصاص دارد.گونه­های تشخیصی گروه­های به دست آمده از آنالیز ترکیب رستنی­ها به صورت زیر می باشد:

گروه A: شامل زیستگاه ویژه 11 با گونه­های تشخیصی:

 

 Astregalus gossypinus Fish., Senecio vulgaris L., Ephorbia heteradena Jaub et Spech., Stachys inflate Benth., Hulthmia persica (Mich.) Bornm.,Cousinia cylindracea Boiss.

 

Carduus pycnocephalusجدول 1- محل جمع آوری گونه

شماره زیستگاه

محل جمع آوری

تاریخ جمع آوری

نام جمع آوری کننده

مختصات جغرافیایی

 

شماره هرباریوم (BASU)

 

1

همدان،جاده به طرف سراب کیان، روستای برزول

14/3/89

حیدریان

N: 34° 12'49.74''

E: 48° 15'32.84''

31683

2

همدان، کبودرآهنگ، روستای قلی آباد

11/3/89

حیدریان

N: 35° 14'56.47''

E: 48° 50'26.64''

31684

3

همدان، سراب گیان،کوههای اطراف

14/3/89

حیدریان

N: 34° 11'59.70''

E: 48° 21'15.04''

31685

4

همدان، گردنه اسد اباد

14/3/89

حیدریان

N: 34°48'15.13''

E: 48° 09'17.61''

31686

5

همدان، جاده فیروزان به طرف نهاوند، مسجد قمر بنی هاشم

14/3/89

حیدریان

N: 34° 22'46.27''

E: 48°05'19.87''

31687

6

همدان، جاده نهاوند به طرف ملایر، 20کیلومتر بعد ازنهاوند

14/3/89

حیدریان

N: 34°12'56.97''

E: 48°25'16.98''

31688

7

همدان به طرف قهاوند ،روستای فرخله

15/3/89

حیدریان

N: 34° 58'16.42''

E: 48° 59'20.10''

31689

8

همدان، تویسرکان،میدان اول شهر

14/3/89

حیدریان

N: 34°32'29.00''

E: 48°27'20.62''

31690

9

همدان،گنج نامه

12/3/89

حیدریان

N: 34°45'46.31''

E: 48° 26'24.23''

31691

10

همدان، حیدره، بالاتر از دانشکده کشاورزی

13/3/89

حیدریان

N: 34° 48'18.82''

E: 48° 29'00.25''

31692

11

همدان، لشکر در

14/3/89

حیدریان

N: 34° 14'17.51''

E: 48° 53'26.36''

31693

12

همدان،جاده نهاوند به طرف ملایر ،قبل از روستای آورزان

14/3/89

حیدریان

N: 34°16'04.66''

E: 48° 30'31.90''

31694

13

همدان، حیدره، کوه­های اطراف

13/3/89

حیدریان

N: 34° 48'19.79''

E: 48° 28'52.95''

31695

14

همدان، جاده کنگاور به همدان، بعد از تابلوی ورود به همدان روستای رسول آباد

14/3/89

حیدریان

N: 34° 44'19.35''

E: 48° 05'24.61''

31696

 

 

گروه B: شامل زیستگاه­های ویژه12،7،4،2،1و14 با گونه­های تشخیصی:

Bromus danthoniae Trin., Turgenia latifolia (L.) Hoffm., Heteranthelium piliferum (Banks etSoland.) Hochst., Trichodesma aucheri DC., Echinops robustus Bge., Alyssum bracteatum Boiss. and Bushe., Rosa persica Michx. ex. Juss., Helianthemum salicifolium (L.) Miller., Carthamus oxyacantha M.B.,Alhagi camelorum Fish., Triticum aestivumL., Glycyrrhiza glabraL., Centaurea iberica Trex. ex. Spreng.

گروه C: شامل زیستگاه­ویژه 3 با گونه­های تشخیصی:

 Lamium ampliexicaule L., Zoegea durpurea Fresen., Medicago polymorpha L.

گروه D: شامل زیستگاه­های ویژه 6 و13 با گونه­های تشخیصی:

Galium aparineL., Vicia sativa L. , Centaurea depressa M.B. , Centaurea solstitialis L. , Callipeltis cucullaria Stev., Trigonella arcuata C. A. Mey., Anchusa iranica Rech. f. & Esfand. , Glaucium corniculatum L., Viola odorata L., Adonis aestivalis L., Ranunculus arvensis L.

گروه E: شامل زیستگاه­های ویژه 5 و 8 با گونه­های تشخیصی:

Nonea persica Boiss., Poa bulbosa L.

 

 

جدول 2 - فهرست فلورستیک وگونه های همباش زیستگاه های ویژه گونهCarduus pycnocephalus

شماره زیستگاه

ترکیب گونه ای

1

Carduus pycnocephalus L., Bromus danthoniae Trin., Hordeum glaucum Steud., Aegilops triuncialis L., Turgenia latifolia (L.) Hoffm., Heteranthelium peliferum (Sol.) Hochst., Trichodesma aucheri DC., Scariola orientalis (Boiss) Sodjak. , Echinops robustus Bge., Alyssum bracteatum Boiss and Bushe.

 

2

Carduus pycnocephalus L., Rosa persica Michx.ex.Juss., Anthemis altissima L., Heteranthelium peliferum (Sol.) Hochst., Scariola orientalis(Boiss.) Sodjak., Helianthemum ledifolium (L.) Mill., Carthamus oxyacantha M.B.

 

3

Carduus pycnocephalus L., Aegilops triuncialis L., Lamium amplexicaule L., Zoega purpurea Fresen., Medicago polymorpha L.

 

4

Carduus pycnocephalus L., Carthamus oxyacantha M.B., Taeniatherum crinitum (Schreb.) Nevski .

 

5

Carduus pycnocephalus L., Achillea Wilhelmsii C. Koch , Cardaria draba(L.) Desv. , Hordeum glaucum Steud. Nonea persica Boiss., Poa bulbosa L.

 

6

Carduus pycnocephalus L., Galium aparine L., Vicia sativa L. , Bromus tectorumL., Centaurea depressaL., Centaurea solstitialis L., Aegilops triuncialisL.

 

7

Carduus pycnocephalus L.,Scariola orientalis(Boiss.) Sodjak., Carthamus oxyacantha M.B., Bromus danthoniae Trin., Polygonum aviculare L., Achillea Wilhelmsii C. Koch.

 

8

Carduus pycnocephalus L., Capsella bursa-pastorisL., Alyssum strigosum Bank& Soland. , Hordeum glaucum Steud., Anthemis altissima L., Achillea Wilhelmsii C. Koch.

 

9

Carduus pycnocephalus L., Cardaria draba (L.) Desv.,Urtica dioicaL.,Dactylis glomerataL., Bromus scoparius L., Asperugo procumbens L., Neslia apiculata Fish.et Mey. ,Rumex crispus L., Capsella borsa-pastoris L., Fraxinus rotundifolia Miller. , Cirsium congestum Fisch. & Mey. ex DC. , Alyssum strigosum Bank &Soland, Sisymbrium ganbae Rech .f. & Bornm.

 

10

Carduus pycnocephalus L., Descarainia Sophia (L.) Schur., Hordeum glaucum Steud., Galium verum L., Capsella borsa-pastoriL.,Canvolvulus arvensis L., Bromus sterilisL.,Papaver rhoeas L.,Veronica persica Poir., Sisymbrium ganbae Rech.f. & Bornm.Plantago lanceolataL., Alyssum strigosum Bank & Soland.

 

11

Carduus pycnocephalus L., Astragalus gossypinus Fish., Senecio vulgaris L.,Euphorbia heteradena Jaub et Spech., Scariola orientalis(Boiss)Sodjak., Taeniatherum crinitum (Schreb.)Neveski., Stachys inflataBenth., Hulthemia persica (Mich.) Bornm. Cousinia cylindrica Boiss.

 

12

Carduus pycnocephalus L., Aegilops triuncialis L., Achillea Wilhelmsii C. Koch., Scariola orientalis(Boiss.)Sodjak. , Bromus tectorumL., Alhagi camelorum Fish.

 

13

Carduus pycnocephalus L., Descurainia sophia (L.)Webb ex Prantl., Callipeltis cucullaria Stev., Hordum glaucum Steud., Trigonella arcuata C.A.Mey., Anchusa iranica Rech.f.&Esfand., Bromus tectorumL., Centaurea solstitialis L., Aegilops triuncialis L., Vicia sativa L., Glaucium corniculatum L., Viola odorata L., Adonis aestivalis L., Ranunculus arvensis L.

 

14

Carduus pycnocephalus L., Hordeum glaucum Steud., Triticum aestivumL., Aegilops triuncialis L., Glycyrrhiza glabra L., Centaurea iberica Trex.ex.Spreng., Achillea Wilhelmsii C. Koch.

 

 

 

گروهF: شامل زیستگاه ویژه 10 با گونه­های تشخیصی:

Galium verum L., Capsella borsa-pastorisL. ,Canvolvulus arvensis L. , Bromus sterilis L. ,Papaver rhoeasL.,Veronica persica Poir., Plantago laceolata L.

گروهG: شامل زیستگاه ویژه 9 با گونه­های تشخیصی:

Urtica dioica L., Dactylis glomerata L., Bromus scopariusL.,Asperugo procumbens L.,Arum conophalloidex Ky.exSchett.,Neslia apiculata Fish. et Mey., Rumex crispus L., Fraxinus rotundifolia Miller., Cirsium congestum Fish. et C. A. Mey .

نتایج بررسی­های اکولوژیک: تنوع و تغییر عوامل اکولوژیک و تأثیر پدیده­هایی چون برهمکنش و جایگزینی عوامل اکولوژیکی، باعث به وجود آمدن شرایط اکولوژیک مختلف و در نتیجه ایجاد زیستگاه­های متفاوت در یک منطقه می­شود، در نتیجه علاوه بر ترکیب گونه­ای زیستگاه­های ویژه به عنوان نشانگر فلوریستیک، عوامل اکولوژیک (ارتفاع، شیب و نوع بستر) در هر زیستگاه نیز مورد آنالیز و بررسی قرار گرفت (جدول3).

 

 

جدول 3- داده­های اکولوژیک مربوط به زیستگاه­های ویژه Carduus pycnocephalus  


بستر

درصد پوشش

جهت شیب

ارتفاع

کد زیستگاه ویژه

سنگلاخ- صخره ای

50%

جنوب غربی

1544

1

سنگلاخ -صخره ای

40%

جنوب غربی

1817

2

سنگریزه- سنگلاخ

40%

شمالی

1629

3

سنگلاخ -صخره ای

20%

غربی

2130

4

سنگلاخ -صخره ای

40%

جنوبی

1491

5

سنگریزه- سنگلاخ

20%

شمالی

1838

6

سنگلاخ- صخره ای

30%

غربی

1615

7

سنگلاخ- صخره ای

20%

جنوبی

1863

8

خاک-سنگریزه

50%

شرقی

2187

9

سنگریزه

70%

جنوبی

1814

10

خاک رس

40%

جنوب غربی

1878

11

سنگلاخ- صخره ای

40%

غربی

1707

12

سنگریزه -سنگلاخ

50%

شمالی

1818

13

سنگلاخ -صخره ای

50%

غربی

1531

14

 

 

جدول 4- الکترو فورگرام SDS-PAGE جمعیت های گونه Carduus pycnocephalus

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

زیستگاه ویژه

شماره باند

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

2

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

5

1

0

1

1

1

0

 

0

0

0

0

1

0

0

6

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

7

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

8

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

9

 

 

 

شکل 1- نتایج آنالیز 14 زیستگاه ویژه Carduus pycnocephalus  بر اساس ترکیب رستنی ها با روش F.C.A

 

 

Slope: شیب                    Sub: نوع خاک                Alt: ارتفاع

شکل 2- گروه بندی زیستگاه های ویژه Carduus pycnocephalus  بر اساس عوامل اکولوژیک با روش C.C.A

 

آنالیز عوامل اکولوژیک زیستگاه­های ویژه گونه مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار MVSP به روش C.C.A صورت گرفت (شکل 2). با توجه به این شکل، از بین عوامل اکولوژیکی مطالعه شده، عامل مؤثر بر زیستگاه­های ویژه11،10،9،8،6،5،3و13 ارتفاع و نوع بستر می­باشد . عامل موثر بر زیستگاه­های ویژه 1،2،4،7،12و14نیز جهت شیب می­باشد.

نتایج حاصل از الکتروفورز پروتئین­های ذخیره­ای بذر: پس از تعیین وجود تنوع در گونه مورد بررسی با استفاده از روش D.S.S ، برای بررسی تنوع درون گونه­ای در این پژوهش از روش الکتروفورز پروتئین­های ذخیره­ای بذر نیز استفاده شد (شکل 3). جهت انجام آنالیز­های آماری صفات حاصل از الگوی الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره ای بذر، هر باند پروتئینی به عنوان یک صفت کیفی در نظر گرفته شد و وجود آن برای هر نمونه با کد 1 و عدم وجود آن با کد صفر مشخص گردید. این داده­ها با نرم افزار NTSYS به روش Complete با ضریب RT آنالیز شدند. بر اساس شکل4 و جدول 3، گروه بندی، به صورت زیر حاصل شد: گروه A شامل: زیستگاه­ویژه 11 ، گروه B شامل: زیستگاه های­ویژه 6و13 ، گروه C شامل: زیستگاه­ویژه 10 ، گروه D شامل : زیستگاه­های­ویژه 5 و8، گروه  Eشامل: زیستگاه­ویژه 3، گروه  Fشامل: زیستگاه­ویژه 9، گروه G شامل : زیستگاه­های­ویژه12،7،4،2،1و14.

بحث

با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش و مقایسه نشانگر­های مورد استفاده در این بررسی تنوع درون گونه­ای بالایی در گونه مورد نظر مشاهده شد و کلیه نشانگر­های فوق در انطباق با یکدیگر بودند. این تطابق نشان­دهنده کارایی روش D.S.S با بهره­گیری از نشانگر فلورستیک است که تاییدی بر پژوهش­های پیشین است (3، 8 و 10).

 

 

 

شکل 3- الگوی الکتروفورز پروتئین های بذر Carduus pycnocephalus در جمعیت ها ی مورد بررسی. M٬ مارکر پروتئینی شماره ­های ۱-۱۴  جمعیت های مورد مطالعه.

 

شکل 4- دندروگرام حاصل از تجزیه و تحلیل داده های الکتروفورز جمعیت ها ی گونه Carduus pycnocephalus  با نرم افزار  NTSYS و روش Complete Linkage

 


علاوه بر این یکی از دلایل تنوع گونه­ای بالا هیبریداسیون بین گونه­های این جنس است که باعث افزایش توان آنها در محیط­‌های مختلف می­‌شود (17،24). تنوع درون گونه­ای بالا سبب شده گونه C. pycnocephalus رقابت تنگاتنگی با گونه­های دیگر در زیستگاه مورد بررسی داشته باشد، که یکی از خصوصیات عمده علف­های هرز می­باشد (23). در این پژوهش از نرم افزار Anaphyto به روش F.C.A جهت گروه­بندی زیستگاه­های ویژه مورد مطالعه C.pycnocephalus بر اساس مارکر فلوریستیک استفاده شد و منجر به ایجاد 7 گروه گردید.گروه­های به دست آمده از این آنالیز بررسی شدند و نشان داده شد که این گروه­ها شرایط اکولوژیکی خاص خود را دارند و تفاوت در ترکیب فلوریستیکی، سبب شده است که هر یک از این گروه­‌ها دارای مجموعه گونه­های نشان­ویژه خود باشند که برخی از آن­ها می توانند به عنوان گونه­های تشخیصی محسوب شوند.این تفاوت در ترکیب فلوریستیکی نتیجه تفاوت در شرایط اکولوژیک زیستگاه­های ویژه است و گونه یا گونه­‌های تشخیصی یک گروه، به زیستگاه­های ویژه همان گروه اختصاص دارد.از لحاظ فرم زیستی ، غالب گونه­های همباش Hemichryptophyte وTherophyte بودند(13). همچنین آنالیز داده­های اکولوژیکی با نرم افزار MVSP به روش C.C.A مؤثرترین عامل یا عوامل اکولوژیکی را از بین عوامل اکولوژیکی مورد مطالعه، در هر یک از زیستگاه­های ویژه مورد بررسی مشخص نمود.

داده­‌های الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره­ای بذر 14 زیستگاه­ویژه C.pycnocephalus مطالعه شد ، به طوری که 7 گروه پروتئینی مشخص شد که در تطابق با نشانگر فلورستیک بود ، بنابراین درستی و میزان دقت روش D.S.S  برای تعیین وجود تنوع و تشخیص نوع تنوع را آشکار می­سازد و این روش را کار­آمد نشان می­دهد.

گونه C. pycnocephalus در زیستگاه­های مختلف در استان همدان تحت شرایط اکولوژیک متفاوت با توجه به نشانگر-های بررسی شده تنوع بالایی را نشان داد. یافته­های پژوهش نشان داد که این گیاه، با خوپذیری و یا شاید سازش پذیری، تنوع چشمگیری را به نمایش می­گذارد وتوانسته است در زیستگاه­های گوناگونی حضور یابد. توسعه ژنوتیپ­ها و فنوتیپ­های مختلف ویژگی برجسته­ای در گسترش گیاهان و توانایی خوپذیری با تغییرات زمانی و مکانی محیط است. کلیه موجودات زنده در محیط زیست خود تحت تاثیر همزمان عوامل مختلفی قرار می­گیرند و هیچ موجودی بدون وابستگی به محیط اطراف خود و به شکل مجزا زندگی نمی­کند. یافته­های این پژوهش نشان داد که محیط های طبیعی که محیط زیست گیاه و اجتماعات گیاهی را به وجود می­آورند، انواع گوناگونی از عوامل اکولوژیک متنوع را به نمایش می­گذارند. بنابراین، شرایط محیطی زیستگاه منعکس کننده­ی ویژگی­های یک فرد (ازجمله گیاه مورد مطالعه در این پژوهش) است، زیرا این ویژگی­ها به شرایط محیطی وابسته­اند. یافته­های ما با برخی پژوهش­های پیشین همسویی دارد (15).

نتیجه­گیری

مطالعه تنوع درون گونه­ای در گونه مورد مطالعه نشان داد که این گونه دارای تنوع درون گونه­ای است و می توان جمعیت­های مورد مطالعه را براساس نشانگر­های مورد استفاده در این مطالعه به ۷ گروه تقسیم نمود. تکنیک­ها و روش­های مورد استفاده در این پژوهش همگی یکدیگر را تأیید نمود. علاوه بر این پژوهش حاضر نشان داد روش D.S.S می­تواند به عنوان روشی کارآمد برای بررسی آسان تر، سریع تر، دقیق تر و مطمئن تر تنوع درون گونه­ای در گونه مورد مطالعه و سایر تاکسون­های گیاهی به کار رود.

تقدیر و قدردانی

از جناب آقای دکتر مرتضی عطری استاد اکولوژی دانشگاه بوعلی سینا که معرف روش D.S.S هستند به خاطر ارایه این روش٬ آموزش روش کار و در اختیار قرار دادن نرم افزار­های مربوطه کمال تشکر را داریم. از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه بوعلی سینا برای حمایت­های مالی این پژوهش تشکر می­کنیم.

1- Atri, M. (1999). A new concept of ecological factors and their division in vegetation studies. J IJB. 8:61-73.

2- Atri, M. (2006) Study on interspecific variation using D.S.S method. 1st National Congress of Plant Systematic, Tehran, Iran (in Persian).

3- Atri, M,. Chehregani, A. and Yousefi, S. ( 2012). Study of floristic-ecologic diversity and electrophoresis pattern of seed storage proteins in Artemisia spicigera L. in the North-West of Iran using D.S.S. method. Journal of Plant Biology. 12:37-50.

4- Bendall, G.M. ( 1973 ). The control of slender thistle, Carduus pycnocephalus L. and C. tenuiflorus Curt. (Compositae), in pasture by grazing management. Australian Journal of Agricultural Research 24:327-332.

5- Brenchley,W.E., and Warington K.(1945).The influence  of periodic following  on prevalence of viable weed seeds in arable soil .An .Appl.Biol.32:285-296.

6- Briane, J.P. (1995). Cours Et TP Du Traitment Des Donnees Phytosociologique Sur Microordinateures Compatibles IBM-PC. Laboratory System Ecology Veg. Irsay University, Paris, France.

7- Cain, S.A.O. and Castro, G.M. (1959). Manual of vegetation analysis. Harper and Brothers, New York.

8- Chehregani Rad, A., Atri, M. and Yousefi, S. (2011). Study of intraspecific diversity of Artemisia incana (L.) Druce in East Azerbaijan. Journal of Cell and Tissue 2(3): 245-256 (in Persian).

9- Crawford, D. J. (1983) Phylogenetic and systematic inferences from electerophoresis studies. In: Isozymes in plant genetics and breeding, Part A. (Eds. Tanksley, S. D. and Orton, T. J.) 23: 257-287. Elsevier, Amsterdam.

10- Eshghi Malayeri, B. Jalali Moghim, F. and Chehregani Rad, A. (  2015 ) . A study of floristic-ecologic diversity and electrophoresis pattern of seed storage proteins in Verbascum speciosum in the West and North-West of Iran . Taxonomy and Biosystematics . No. 25, 69-82.

11- Gray, A. (1879).The predominance and pertinacity of weeds.Am.F.Sci.118:161-167.

12- Harborn, J.B. and Turner, B. L. (1984). Plant Chemosystematic. Academic Press, London. pp: 562.

13- Heidarian, M,. Masoumi, S.M. and Atri, M. (2015).Ecological Study of Carduus pycnocephalus L.Weed and Associated Species in Hamedan Province, Iran. Journal of Advances in Biology & Biotechnology. JABB. 2(1): 71-78.

14- Holm, L. G. (1978). Some characteristic of weed problems in two worlds .Proc.West.Soc.Weed sci.,pp.3-12.

15- Hussain, A. and Mahmood, S. (2004).Response Flexibility in Trifolium alexandrinum L. A Phenomenon of Adaptation to Spatial and Temporal Disturbed Habitet. Journal of Biological Sciences, 4(3): 380-385.

16- Moazen, F. (2009). Intraspesific diversity study of Tanacetum parthenium Schultz Bip. L. In Hamedan Province by D.S.S Method. M.Sc. Thesis. Bu-Ali Sina University. Faculty of Science.Hamedan .Iran.

17- Olivieri, I. ( 1985 ) . Comparative electrophoretic studies of Carduus pycnocephalus L., C. tenuiflorus Curt. (Asteraceae), and their hybrids. American of Botany .72:715-718

18- Remaley, T. (2004). Musk thistle Carduus nutans L. Aster family (Asteraceae). The Plant Conservation Alliance’s Alien Plant Working Group. Available: http://www.nps.gov/plants/ alien/fact/canu1.html .

19- Salehi, H . Chehragani Rad, A . Atri, M. and Mohsenzadeh F. )2013 ) . A study of biodiversity using DSS method and seed storage protein comparison of populations in two species of Achillea L. in the west of Iran . Taxonomy and Biosystematics . No. 16, 55- 68.

20- Sarmadi, J. (2008). Intraspesific diversity study of Tanacetum polycephalum L. In Hamedan Province by D.S.S Method. M.Sc. Thesis. Bu-Ali Sina University. Faculty of Science. Hamedan. Iran.

21- Thomas, L.D. (1956). Mans role in changing  the face of the earth.An international symposium under the  co-chairmanship of  C.sauer,M .Bates, and L. Mumford. Sponsored by the Wenner –Gren foundation for anthropological research.University of Chicago press ,Chicago.

22- USDA. (2010). The Plants Database. National Plant Data Center, Natural Resources Conservation Service, United States Department of Agriculture. Baton Rouge, LA. http://plants.usda.gov.

23- Wardle, D.A., Nicholson, K.S. and Rahman,A.  (1993). Influence of plant age on the allelopathic potential of nodding thistle (Carduus nutans L.) against pasture grasses and legumes. Weed Research 33: 69-78.

24- Warwick, S.I., Bain, J.F., Wheatcroft, R. and Thompson, B.K. ( 1989) . Hybridization and introgression in Carduus nutans and C. acanthoides reexamined. Systematic botany . 14: 476 – 94.