نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 ایران، تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع
2 ایران، تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور
چکیده
تحقیقات بر روی کروموزومها کمک به روشن شدن روایط بین تاکسونها میکند. عدد کروموزومی سادهترین پارامتری هست که اطلاعات ارزشمندی را در بررسیهای سیتوتاکسونومیکی و ژنوم یک گونه ایجاد میکند. در ژنوم گیاهان اطلاعات ژنتیکی شامل فنوتیپ گیاهان است و به همین دلیل مطالعات سلولی دارای اهمیت بالایی است . عدد کروموزومی یکی از موارد مهم و کمک کننده در بررسی حد و مرز گونهها و جنسها در گیاهان میباشد. در این تحقیق به بررسی عدد کروموزومی غیرجنسی 7 گونه گیاه بومی ایران پرداخته شد. Achillea vermicularis (36= n2)، Codonocephalum peacockianum (20= n2)، Cousinia multiloba (26= n2)، Nepeta heliotropifolia (36= n2)، Pteropyrum aucheri (22= n2)، Rumex elbursensis (30= n2)، Reaumuria oxiana (22= n2) عدد کروموزومیهای گزارش شده در این تحقیق است. عدد کروموزومی گونههای Nepeta heliotropifolia ، Pteropyrum aucheri، Rumex elbursensis ، Reaumuria oxiana برای اولین بار و عدد کروموزومی میتوز Codonocephalum peacockianum و Cousinia multiloba برای اولین بارگزارش میشوند. هدف از این تحقیق کامل نمودن فهرست عدد کروموزومی گیاهان بومی ایران است. محاسبات توسط نرمافزارهایهای Micromeasure 3.3 و Excel انجام شد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Investigation of chromosome number of several plant species native to Iran
نویسندگان [English]
1 Assistant Prof, Botany research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), P.O. Box 13185-116, Tehran, I.R. of Iran.
2 Prof, Botany research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
چکیده [English]
Research on chromosomes helps to clarify the relationship between taxa. Chromosome number is the simplest parameter that generates valuable information in cytotaxonomic and genome studies of a species. In the plant genome, genetic information includes plant phenotypes, which is why cellular studies are so important.Chromosome number is one of the most important and helpful factors in examining the boundaries of species and genera in plants. In this study, the somatic chromosomal number of 7 species of native plants of Iran was investigated. In this study, Achillea vermicularis (2n=36), Codonocephalum peacockianum (2n=20), Cousinia multiloba (2n=26), Nepeta heliotropifola (2n=36), Pteropyrum aucheri (2n=22), Rumex elbursensis (2n=30), Reaumuria oxiana (2n=22) was reported. Chromosome numbers of Nepeta heliotropofila, Pteropyrum aucheri, Rumex elbursensis, Reaumuria oxiana were reported for the first time. The Chromosome numbers of mitosis of Codonocephalum peacockianum and Cousinia multiloba were reported for the first time. The purpose of this research is to complete the index chromosome of native plants of Iran. Analyses were performed by Micromeasure 3.3 and Excel softwares.
کلیدواژهها [English]
بررسی عدد کروموزومی چند گونه گیاهی بومی ایران
سعیده سادات میرزاده واقفی* و عادل جلیلی
ایران، تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور
تاریخ دریافت: 23/04/1400 تاریخ پذیرش: 10/06/1400
چکیده
عدد کروموزومی یکی از موارد مهم و کمک کننده در بررسی حد و مرز گونهها و جنسها در گیاهان میباشد. در این تحقیق به بررسی عدد کروموزومی غیرجنسی 7 گونه گیاه بومی ایران پرداخته شد. Achillea vermicularis Trin. (36= n2)، Codonocephalum peacockianum Aitch. & Hemsl. (20= n2)، DC. Cousinia multiloba (26= n2)، Nepeta heliotropifolia Lam. (36= n2)، Jaub. & Spach. Pteropyrum aucheri (22= n2)، Boiss. Rumex elbursensis (30= n2)، (Ledeb.) Boiss. Reaumuria oxiana (22= n2) عدد کروموزومیهای گزارش شده در این تحقیق است. عدد کروموزومی گونههای Nepeta heliotropifolia ، Pteropyrum aucheri، Rumex elbursensis ، Reaumuria oxiana برای اولین بار و عدد کروموزومی میتوز Codonocephalum peacockianum و Cousinia multiloba برای اولین بارگزارش میشوند. هدف از این تحقیق کامل نمودن فهرست عدد کروموزومی گیاهان بومی ایران است. محاسبات توسط نرمافزارهایهای Micromeasure 3.3 و Excel انجام شد.
واژه های کلیدی: ایران، شمارش کروموزومی، گیاهان خودرو، متافاز.
* نویسنده مسئول، تلفن: 09125548633 ، پست الکترونیکی: Mirzadeh@rifr_ac.ir
مقدمه
تحقیقات بر روی کروموزومها به روشن شدن روایط بین تاکسونها کمک میکند (35). عدد کروموزومی سادهترین پارامتری است که اطلاعات ارزشمندی را در بررسیهای سیتوتاکسونومیکی و ژنوم یک گونه ایجاد میکند (20). در ژنوم گیاهان اطلاعات ژنتیکی حامل اطلاعات فنوتیپ گیاهان است و به همین دلیل مطالعات سلولی دارای اهمیت بالایی است (36). عدد کروموزومی گونهها یکی از منابع موثق و قابل بررسی برای گونههای مختلف گیاهی است. در یک گونه با افزایش اختلافات سازشی ممکن است واریته های جدید و حتی گونههای جدید در جوامع گیاهی بوجود آید (21). بدیهی است گونههایی که از نظر پارامترهای سیتوژنتیک و خواص کروموزومی به هم شبیه هستند، در بحث روابط بین گونهای قرابت بیشتری داشته و در صورت وجود صفات مطلوب در این گونهها، امکان تلاقی بینگونهای برای جمعآوری ژنهای مطلوب در یک گیاه وجود خواهد داشت. بنابراین، کروموزومها عوامل مناسبی هستند که میتوان براساس آنها روند تکاملی گیاهان را تعیین کرد (4). شایان ذکر است گونهها بر اساس خانواده انتخاب و بررسی نشده اند. این تحقیق، با تمرکز بر روی عدد کروموزومی گیاهان خاص و انحصاری ایران صورت گرفت. منظور از گونههای خاص گونههایی هستند که از جهت زینتی، دارویی، اقتصادی، صنعتی و ... برای ما دارای ارزش میباشند. عدد کروموزومی تعدادی از گونهها برای اولین بار گزارش میشود و به همین دلیل این تحقیق دارای ارزش بالایی برای تکمیل عدد کروموزومی گیاهان بومی ایران است. جهت جلوگیری از پراکندهگویی پیشینه و بحث هر گونه در کنار آن آورده شده است.
مواد و روشها
انتخاب گونهها بر اساس لیست بذری است که سالانه توسط باغگیاه شناسی جهت تبادل بذر با سایر باغهای گیاهشناسی دنیا جمعآوری میشود انجام شد. از بین آنها گونههای انحصاری و خاص (زینتی، دارویی، صنعتی و ...) جهت این تحقیق انتخاب شدند. لذا بر اساس تعداد جمعیتی که در دسترس بود، برای هر گونه مطالعه صورت گرفت. نمونههای گیاهی در هرباریوم موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور (TARI) نگهداری میشوند. بذرها بعد از جمعآوری و بوجاری در دمای 4-0 درجه سانتیگراد نگهداری میشوند. بذرها در پتری دیش کشت شد. در صورت جوانهزنی بذر، زمان 3 الی 5 روز لازم بود تا طول ریشه، مناسب جهت انجام کار شود. سلولهای مریستمی ریشه چه با اسکالپل جدا وداخل ماده آلفابرومونفتالین تحت تیمار قرار داده شد. بدین ترتیب تقسیم میتوز در سلولهای مریستمی در مرحله متافاز متوقف میشود. برای فیکس کردن ریشهها داخل ماده فیکساتیو فارمر ( محلول 1به 3 اسید استیک گلاسیال و اتانول ) به مدت 4 ساعت قرار گرفتند. پس از شستشو در محلول الکل 70% نگهداری شدند. برای تهیه لام میکروسکوپی ریشهها با اسید کلریدریک 1 نرمال در حمام آب گرم دمای 60 درجه سانتی گراد به مدت 5 دقیقه هیدرولیز گردیدند. سپس نمونه ها با هماتوکسیلین رنگ آمیزی شدند و با اسکالپل جدا و روی لام قرار گرفتند. با ضربه روی لامل سلولهای ریشه چه از هم جدا وآماده شدند. با این روش سلولهای در حال تقسیم در مرحله متافاز جهت انجام مطالعات سیتوژنتیک تثبیت شدند. شمارش کروموزومی و تهیه عکس از نمونه ها با میکروسکوپ نوری BH2 Olympus با بزرگنمایی 1600 انجام شد. برای هر گونه 3 تا 5 تکرار صورت گرفت. آمارههای سیتوژنتیک با نرم افزار Micromeasure 3.3 محاسبه شد. رسم ایدیوگرامها و تقسیمبندی کروموزومها با نرم افزار Excel صورت گرفت. تقسیم بندی کروموزومها بر اساس روش لوان و همکاران (26) صورت گرفت.
جدول 1- گونه های بررسی شده در تحقیق
محل جمع آوری |
خانواده |
نام علمی |
ردیف |
دماوند، هویر.24/5/1394. 2430متر. محبی (TARI)108655. |
Asteraceae |
Achillea vermicularis Trin. |
1 |
ارومیه دره قاسملو، 6/6/1393. 1470متر، محبی(TARI) 108660. |
Asteraceae |
Codonocephalum peacockianum Aitch. & Hemsl. |
2 |
تهران، توچال،28/6/1394. 2700 متر، اشرفی(TARI)108659. |
Asteraceae |
Cousinia multiloba DC. |
3 |
زنجان، قره پوشلو، روستای مشکین،4/6/1394. 2150 متر، محبی(TARI) 108656. |
Lamiaceae |
Nepeta heliotropifolia Lam. |
4 |
گیلان به زنجان، علی آباد،7/6/1394. 334 متر، محبی(TARI)108658 |
Polygonaceae |
Pteropyrum aucheri Jaub. & Spach. |
5 |
تهران، جاده چالوس، تونل کندوان،20/5/1393. 2970 متر.محبی(TARI) 108657. |
Polygonaceae |
Rumex elbursensis Boiss. |
6 |
جنوب سبزوار، غرب دارونه،13/7/1394. 900 متر. محبی(TARI)108654. |
Tamaricaceae |
Reaumuria oxiana (Ledeb.) Boiss. |
7 |
نتایج
عدد کروموزومی گونههای مورد بررسی بدین شرح است:
Asteraceae
Achillea vermicularis
36= n2
جنس Achillea L. بومادران از تیره (Asteraceae) مرکبان، دارای حدود 135 گونه علفی چند ساله است که در اروپا، آسیا و بخشهایی از شمال آفریقا یافت میشود (30).
شکل 1- کروموزومهای متافاز الف:Achillea vermicularis (36= n2)؛ ب: Codonocephalum peacockianum (20= n2)؛ ج: Cousinia multiloba (26= n2)؛ د: Nepeta heliotropofila (36=n2)؛ ذ: Pteropyrum aucheri(22=n2)؛ ر: Rumex elbursensis (30=n2)؛ ز: Reaumuria oxiana (22=n2).
همچنین گونههای اندکی از این جنس در آمریکای شمالی و نیمکره جنوبی نیز گزارش شده است (24 و 31). زیستگاه این جنس عمدتا تنوع وسیعی از نواحی بیابانی تا نواحی مرطوب، سواحل دریاها و یا ارتفاعات را شامل میشود (1). 18گونه از جنس بوماداران در کشور ایران پراکنش دارند و بومی هستند(5،4). اقلیم مناسب این گیاه در مناطق معتدله و نیمه خشک است.
گونه A. vermicularis در ایران، عراق، ترکیه و قفقاز انتشار دارد. پراکنش این گونه در مناطق ایرانی تورانی و خزری گزارش شده است (6،5). عدد کروموزومی گونههای مختلف Achillea متفاوت است و بین 18=x2= n2 تا 72=x8= n2 گزارش شده است (33؛ 16؛ 8) . عدد پایه همه گزارشها 9=x میباشد (19و 18). عدد کروموزومی گونه A. vermicularis ، (36=x4= n2) بدست آمد، که با عدد کروموزومی سایر تحقیقات همخوانی دارد (33) (شکل 1، الف). فرمول کاریوتیپی آن sm3+ m15 است. کروموزومهای این گونه از نظر تقارن در گروه B2 قرار میگیرد. در گونهA. wilhelmsii C.Koch ، گونه نزدیک به گونه مورد بررسی در این تحقیق، دو عدد کروموزومی 18= n2 در یک جمعیت و 36= n2 در 13 جمعیت دیگر گزارش شده است(13).
Codonocephalum peacockianum
20= n2
Codonocephalum Fenzl متعلق به خانواده Asteraceae، 3 گونه در ایران دارد (5). C. peacockianum در ایران، ترکیه، آسیای مرکزی و افغانستان انتشار دارد (6). شمارش کروموزومی محدودی بر روی این جنس و گونه در سطح جهان صورت گرفته است. عدد کروموزومی C. peacockianum در تحقیق حاضر (20= n2)، بدست آمد. فرمول کاریوتیپی آن m2+ sm8 است. کروموزومهای این گونه در تیپ A2 قرار میگیرند(شکل 1، ب). شمارش کروموزومی میوز این گونه (10=(n توسط سایر تحقیقات انجام شده است (19و 18). نتیجه بدست آمده با تحقیق حاضر مطابقت داد.
Cousinia multiloba
26=n2
جنس Cousinia Cass. در جهان حدود 672 گونه دارد(24). 235 گونه علفی یا خشبی از این جنس در ایران انتشار دارند، که بسیاری از آنها انحصاری ایران بوده یا در محدوده فلور ایرانیکا (ایران، افغانستان، پاکستان، ترکمنستان و عراق) میرویند (29). C. multiloba در ایران، افغانستان، پاکستان و ترکمنستان پراکنش دارد. عدد کروموزومیهای گزارش شده از این جنس24، 26=n2 و 9، 10، 11، 12 و 13=n است (19و 18). عدد کروموزومی میتوز گونه C. multiloba (26=n2) ، برای اولین بار گزارش میشود و با عدد کروموزومی گزارش شده از میوز آن مطابقت دارد (15). فرمول کاریوتیپی آن m9 +sm4 میباشد. از نظر تقارن در گروه B2 قرار میگیرد(شکل 1، ج).
Lamiaceae
Nepeta heliotropifolia
36=n2
جنس Nepeta L. در جهان حدود 300 گونه دارد (22). بر اساس فلور ایران حدود 75 گونه در ایران دارد (3). گونه گزارش شده در این تحقیق در ایران، روسیه، اوکراین، ارمنستان، گرجستان و ترکیه دارای پراکنش است.
طیف وسیعی از اعداد کروموزومی توسط تحقیقات قبلی برای این جنس گزارش شده است. عدد کروموزومی گونههای مختلف Nepeta در گزارشات قبلی 14،16، 18، 22، 26، 28، 32، 34، 36، 42، 54 =n2و7،8، 9، 11، 13، 17، 18 =n میباشد(23،34، 18، 19، 11). عدد کروموزومی گونه N. heliotropofilia (36 = n2)، برای اولین بار گزارش میشود. کروموزومهای آن کوچک و همه متاسانتریک هستند (m18). از نظر تقارن در گروه B1 قرار میگیرد (شکل 1، د). در بررسی عدد کروموزومی گونههای نزدیک به گونه N. heliotropofilia میتوان به Nepeta racemosa Lam. اشاره نمود که در میوز 18 و 9=n بدست آمده است(10 و 17). عدد کروموزومی Nepata persica Boiss. 36=n2 بدست آمد که مشابه عدد کروموزومی گونه مورد بررسی در تحقیق حاضر است (23).
Polygonaceae
Pteropyrum aucheri
22=n2
جنسJaub. & spach Pteropyrum جنس کوچکی است با 5 گونه که در ایران، ترکیه، ارمنستان، ترکمنستان، روسیه، افغانستان، پاکستان، عمان و عراق پراکنش دارد (15، 27). این جنس در ایران 3 گونه دارد (28) و از خانواده Polygonaceae میباشد. گونه P. aucheri در ایران، عراق، افغانستان و پاکستان پراکندگی دارد. عدد کروموزومی گونه P. aucheri (22=n2)، برای اولین بار گزارش میشود. بیشتر کروموزومهای این گونه متاسانتریک هستند. فرمول کاریوتیپی آن m9 +sm2 است. کروموزومهای آن در تیپ A2 قرار میگیرد (شکل 1،ذ). عدد کروموزومی گونههای دیگر جنس Pteropyrum تا کنون گزارش نشده است. در جنسهای دیگر این خانواده از جمله Atraphaxis عدد کروموزومی مشابه دیده میشود (18، 19 و 39).
Rumex elbursensis
30=n2
جنس Rumex L. حدود 200 گونه در مناطق معتدله اروپا، آمریکا، آسیا و استرالیا دارد (19؛ 32؛ 25 و 12). بر اساس فلور ایرانیکا 23 گونه Rumex (ترشک) در ایران به صورت یکساله و چند ساله در سه زیر جنس پراکنش دارند (28). طیف گستردهای در عدد کروموزومی این جنس گزارش شده است. عدد کروموزومی ترشک بین12، 14، 15، 16، 18، 20، 21، 22، 28، 30، 35، 36، 40، 42، 60، 70، 80، 90، 100،120،130، 140، 160، 200 =n2 و8، 9، 10، 20، 30، 50 =n متغیر است (19و 18). بر اساس تحقیقات گذشته هیبریدهای بین گونهای میتواند باعث ایجاد گونههای جدید شوند (9). فرضیهای نشان میدهد، عدد کروموزومی 30=n2 در این گونه میتواند حاصل هیبریداسیون گونههای مختلف Rumex طی نسلهای متوالی یا پلیپلوئیدی در اثر تشکیل گامتهای دیپلوید یاشد (37). البته این مسئله در حد فرضیه میباشد و نیاز به بررسی بیشتر دارد. R. elbursensis از گونههای انحصاری ایران میباشد، که عدد کروموزومی آن (30=n2)، برای اولین بار گزارش شده است. کروموزومهای آن کوچک و همه متاسانتریک هستند (m30). از نظر تقارن در تیپ A1 قرار میگیرد (شکل 1، ر). احتمال دارد، ایجاد این گونه انحصاری نیز در اثر انجام هیبریداسیون بین گونههای مختلف و یا پلیپلوئیدی صورت گرفته باشد. در نتیجه، باعث ظهور گونه جدیدی شده که با شرایط آن محدوده سازش دارد. البته اثبات این فرضیه نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.
Tamaricaceae
Reaumuria oxiana
22=n2
جنس Reaumuria L. از خانواده Tamaricaceae میباشد. این جنس دارای 12 گونه با پراکنش در شمال آفریقا، آسیا و جنوب اروپا میباشد (40). این جنس دارای 5 گونه در ایران است (2). گونه R. oxiana در ایران، ترکیه، گرجستان، ترکمنستان، اوکراین و شوروی پراکنش دارد. عدد کروموزومی گونه R. oxiana (22x=2 n =2)، برای اولین بار گزارش میشود. فرمول کاریوتیپی گونه مذکور در تحقیق حاضر m6+sm5 است و در گروه B2 قرار میگیرد (شکل 1، ز). گزارش دیگری در مورد گونهAdams R.cistoides از ایران، 16x=2=n2 است (7). گونه R.cistoides سینونیم گونه R. alternifolia (Labill.) Britten .var. alternifolia است. عدد کروموزومی و پایه دو گونه گزارش شده از ایران همانند نمیباشد. از نظر فیلوژنی دو گونه مربوط به بخشهای مختلفی هستند و در دو گروه کاملا مجزا قرار میگیرند (42).گزارش کروموزومی از گونههای دیگری این جنس در گونه R. soongorica (Pall.) Maxim از چین، 22=n2 بدست آمده که با نتایج ما مطابقت دارد (38). در تحقیق دیگری بر روی جمعیتهای مختلف گونهR. soongorica ، واگراییها و هیبریداسیونهای پیاپی که توسط وقایع زمین شناسی و تغییرات اقلیمی تعیین میشوند، نشانههایی از گونهزایی را در این گونه نشان میدهند (41). عدد کروموزومی تحقیق حاضر با گونه R. soongorica یکسان است که میتواند همانند آن حاصل واگرایی و هیبریداسیونهای پیاپی باشد. در تحقیقی که بر روی فیلوژنی جنس Reaumuria صورت گرفت، R. soongorica و R. oxiana از نظر اجدادی قرابت زیادی با هم دارند و هر دو در گروه غرب آسیای مرکزی قرار میگیرند. در حالیکه گونه R. alternifolia در گروه اجدادی مجزایی با منشا ایران و ترکیه قرار میگیرد (42). پس منشا ایجاد گونهها تفاوتهایی را که در عدد کروموزومی آنها دیده شد را توجیه مینماید.
سپاسگزاری
این تحقیق با استفاده از امکانات موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور صورت گرفته است. بدینوسیله از همه همکارانی که در تهیه بذر و تجهیزات آزمایشگاهی ما را همراهی نمودهاند قدردانی میگردد.