Karyotype Analysis of Lathyrus Species in Northwestern Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Tabriz

2 Assistant professor, Ahar Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tabriz

3 Assistant Professor, Ahar Faculty Agriculture and Natural Resources University of Tabriz

4 East-Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Tabriz

Abstract

The Lathyrus genus is important due to forage consumption, nitrogen fixation, soil conservation, ornamentation, cultivation as green manure and its medicinal properties. Three species of Lathyrus were selected from northwestern regions of Iran and the properties of chromosomes were studied in L. cicera, L. incurvus and L. pratensis. Of these, karyotypes of L. incurvus and L. pratensis were analyzed for the first time. Five metaphysical plates were assessed in each species. The results showed that all the three species had diploid chromosome number of 2n = 2x = 14. Total lengths of haploid chromosome in L. cicera, L. incurvus and L. pratensis were respectively as 7.60, 6.16 and 6.30 micrometer. The karyotype formula of L. cicera was 5m+2sm while karyotype formula of L. incurvus and L. pratensis was 1m+6sm. All species showed relatively symmetrical karyotype and were included in 2A classification of Stebbins. Analysis of variance showed a significant difference in short arm length and total chromosome length at 1% significance level. Duncan test results showed that L. cicera had the longest total chromosome length at 5% significance level. Cluster analysis classified the species into two clusters; a) L. cicera (an annual species) and b) L. incurvus and L. pratensis (perennial species). The hybrids of these two species can be used in Lathyrus breeding programs.

Keywords

بررسی کروموزومی گونه­های جنس خلّر (Lathyrus sp) در شمال غربی ایران

محمدحسن صادقی1، محسن سبزی نوجه­ده2*، محمد اسماعیل­پور2 و احمد رزبان حقیقی3

1 ایران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه زراعت و اصلاح نباتات

2 ایران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر، گروه جنگل­داری و باغبانی

3 ایران، تبریز، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی

تاریخ دریافت: 13/11/1398   تاریخ پذیرش: 25/01/1399

چکیده

جنس خلّر (Lathyrus) به­سبب مصرف علوفه‌ای، تثبیت نیتروژن هوا، حفاظت از خاک، زینتی بودن، کشت آن به­عنوان کود سبز و خواص دارویی از اهمیت زیادی برخوردار است. سه گونه از جنس خلّر (Lathyrus cicera،L. incurvus  و L. pratensis) از مناطق شمال غربی ایران انتخاب شدند و بر اساس صفات کروموزومی مورد مطالعه قرار گرفتند. از بین این گونه­ها، ویژگی­های کاریوتیپی دو گونه L. incurvus  و L. pratensis برای اولین­بار مورد بررسی قرار گرفتند. پنج صفحه متافازی برای هر گونه بررسی شد. نتایج این مطالعه نشان داد که هر سه گونه مورد مطالعه دیپلوئید و دارای 2n=2x=14 می­باشند. میانگین طول کروموزومی­­های گونه L. cicera  60/7 میکرو­متر و فرمول کاریوتیپی آن 5m+2sm بود. میانگین طول کروموزومی­­های L. incurvus  وL. pratensis  به­ترتیب 16/6 و 30/6 میکرو­متر و هر دو دارای فرمول کاریوتیپی مشابه 1m+6sm بودند. از نظر شاخص تقارن استبینز همه کاریوتیپ­ها نسبتا متقارن بودند و در کلاس2A  قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس برای صفات طول بازوی­ کوتاه و طول کروموزوم در سطح یک درصد اختلاف معنی­داری را نشان داد. مقایسه میانگین با استفاده از آزمون دانکن در سطح پنج درصد نشان داد که L. cicera دارای بیشترین طول کروموزوم است. دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای، گونه­ها را در دو خوشه قرار داد. خوشه اول شامل گونه یک­ساله L. cicera و خوشه دوم شامل گونه­های چند­ساله L. incurvus و L. pratensis بود. با توجه به تشابه کاریوتیپی این دو گونه، به نظر می­رسد تولید دورگه­ آن­ها بتواند در برنامه­های به­­نژادی جنس خلّر مورد استفاده قرار گیرد.

واژه­های کلیدی: تعداد کروموزوم، سیتوژنتیک، کاریوتیپ، کاریوتیپ متقارن، جنس خلّر

* نویسنده مسئول، تلفن: 09147346259 ، پست الکترونیکی: m.sabzinojedeh@gmail.com

مقدمه

 

جنس خلّر (Lathyrus) از تیره Fabaceae بوده و دارای 160 گونه‌ یک­ساله و چند­ساله و حدود 30 زیرگونه است (7 و23). گونه‌های این جنس در مناطق معتدل نیمکره شمالی پراکنش داشته و تا مناطق گرم­سیر آفریقای شرقی و آمریکای جنوبی گسترش یافته‌اند. مرکز تنوع اصلی آن مدیترانه‌ شرقی است و دو مرکز کوچک‌تر نیز در شمال و جنوب آمریکا دارد (7 و 20). به­سبب مصرف علوفه‌ای آن، در گذشته تلاش‌های اندکی در جهت اصلاح و توسعه آن به­عنوان محصول غذایی صورت گرفته است (28). برخی از گونه‌های این جنس جهت تغذیه انسان مورد استفاده قرار می‌گیرند (17). به­سبب دارا بودن سیستم ریشه‌ای گسترده، گیاهان این گونه جهت حفاظت خاک و کنترل فرسایش نیز کشت می‌شوند. باکتری‌های همزیست با ریشۀ این گیاهان، نیتروژن موجود در هوا را تثبیت می‌کنند. بعضی از گونه‌های این جنس به ­عنوان گیاه زینتی به­کار می‌روند (12). همچنین از این گیاهان به­عنوان کود سبز جهت غنی­سازی خاک استفاده می‌گردد (9). خلّر با داشتن رشد رویشی سریع، اندام­های آب­دار، نسبت کربن به نیتروژن پایین، نیاز آبی کم، داشتن تحمل به سرما و پر­شاخ­ و ­برگ ­بودن از امتیازات ویژه­ای به­عنوان کود سبز برخوردار است (21). بسیاری از گونه‌های این جنس به­علت مقاوم بودن به محیط‌های کم­باران، مزیت خوبی جهت استفاده در تناوب زراعی دارند (14). به­طوری­که تناوب این گیاهان با جو سبب افزایش عملکرد شده و مخصوصاً زیست­توده کل را افزایش می‌دهند. افزون­بر­آن، این گیاهان با کاهش بیماری‌ها و تغذیۀ‌ نیتروژنی باعث پایداری سیستم کشاورزی می‌گردند (6).  

مطالعات سیتوژنتیکی اطلاعات وسیعی در مورد ساختار ژنتیکی گیاهان بدست می‏دهد که به­عنوان اطلاعات بنیادی در روش‌های به‌نژادی مفید واقع می‏‌گردند (27). از کاربردهای مطالعات کروموزومی­­ می­توان به استفاده از این اطلاعات در دورگه‌گیری، یاخته­آرایه­شناسی (سیتوتاکسونومی)، تعیین سطح پلوئیدی و مطالعه ناهنجارهای کروموزومی­­ اشاره کرد. در اکثر گونه‌های جنس خلّر عدد کروموزومی­­ پایه 7=x  است (8 و 10 و 26) ولی منابع موجود، غالباً اطلاعات کافی در مورد وضعیت کاریوتیپی گونه­های مختلف این جنس را مشخص نمی‌کنند. از طرفی انجام مطالعات سیتوژنتیک در گیاهان بومی و وحشی اهمیت زیادی دارد (1 و 3 و 4 و 5). به­منظور شناخت ساختار سیتوژنتیکی گونه‌های مختلف جنس خلّر بررسی‌هایی روی سه گونه از این جنس شاملL. cicera, L. incurvus  و  L. pratensisانجام گردید (شکل 1). از سه گونه مورد مطالعه در این تحقیق، ویژگی‌های کاریوتیپی دو گونه incurvus L. و L. pratensis برای اولین­بار در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روشها

در این تحقیق بذر گونه­های مـورد مطالعه از مناطق شمال غربی ایران جمع‏آوری و از لحاظ ویژگی­های کاریوتیپی مورد ارزیابی قرار گرفت (جدول 1).

 

شکل 1 - گل­های سه گونه از جنس خلّر

جدول1 - مشخصات گونه­های خلّر مورد مطالعه

گونه

محل جمع‏آوری­شده

فرم رویشی

ارتفاع محل (متر)

Lathyrus cicera

مرند، روستای پیام، میشوداغی

یک­ساله

1600

L. incurvus

میانه، بخش مرکزی

چندساله

1750

L. pratensis

خداآفرین، عباس­آباد

چندساله

1850

 

 

برای مطالعه کروموزومی، از یاخته­‌های مریستمی در­ حال تقسیم میتوزی نوک ریشه‌های کمتر از یک سانتی­متر استفاده شد. بذور جهت ریشه‌دار شدن در پتری­دیش روی کاغذ صافی مرطوب­شده قرار داده شدند. در این تحقیق از پیش‏تیمار آلفا‌برمونفتالین به منظور مختل کردن فعالیت رشته‏های دوک، صاف و شفاف نمودن سیتوپلاسم، پخش نمودن و وضوح ساختمان کروموزومی­های منقبض شده، جداسازی تیغه میانی یاخته­ها و برطرف­سازی ذرات نامطلوب و ناخواسته از سطح بافت‌ها جهت نفوذ و جذب سریع‏تر مواد تثبیت­کننده استفاده ­شد (15). ریشه‏ها در محلول تثبیت­کننده لویتسکی (Lewitsky) به­مدت 24 ساعت در یخچال نگهداری شدند. سپس ریشه‏ها به­مدت 24ـ16 ساعت در دمای 34ـ30 درجه سلسیوس در رنگ هماتوکسیلین قرار داده شدند. برای از بین بردن ضمائم دیواره یاخته­ای از آنزیم سیتاز استفاده شد. نوک ریشه­ از آنزیم سیتاز خارج و در روی لام، عمل له­کردن (squashing) نمونه­ها در داخل یک قطره اسیداستیک 45% انجام گردید. درنهایت، نمونه‏های آماده­شده با میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفتند. صفحه‏های متافازی با استفاده از نرم­افزار Adobe premiere ثبت شدند. اندازه‏گیری طول بازوهای کروموزوم‏ها در برنامه Micro measure انجام شد. ابعاد کروموزوم­­ها از جمله طول بازوی بزرگ، طول بازوی ­کوچک، طول کل کروموزوم، نسبت بازوها (بازوی بلند به بازوی کوتاه) و شاخص سانترومری (CI) با نسبت طول بازوی­کوتاه به مجموع طول بازوها اندازه­گیری شدند. سپس ایدیوگرام همه گونه­ها رسم شد. به­منظور تشخیص تفاوت بین گونه­ها از لحاظ صفات مورد­مطالعه از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین به روش دانکن استفاده شد. ﺑﺮای ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﻘﺎرن ﻛﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ از ﺷـﺎﺧﺺ­ﻫـﺎی زﻳـﺮ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه است:

طول نسبی کوتاه­ترین کروموزوم (S%) با رابطه  100× (طول کل کروموزوم­­ها/ طول کوتاه­ترین کروموزوم) محاسبه شد. شاخص عدم­تقارن درون کروموزومی (A1) با رابطه ( ) که مقدار آن بین 0 تا 1 است. در این رابطه n تعداد جفت کروموزوم‏های همولوگ، Si طول متوسط بازوهای­کوچک و Li  طول متوسط بازوهای ­بزرگ است. شاخص عدم­تقارن بین­ کروموزومی با رابطه ( Sd/ =A2) محاسبه شد که Sd انحراف استاندارد طول کروموزوم­­­ها برای هر گونه و میانگین طول کروموزوم­ها است (24). شکل کلی کاریوتیپ (TF%) که با رابطه 100× (مجموع طول کل کروموزوم­ها / مجموع طول بازوهای­کوتاه) محاسبه شد. دامنه طول نسبی کروموزوم (DRL) که بیانگر اختلاف حداقل و حداکثر طول نسبی کروموزوم­ها در یک کاریوتیپ است. دسته­بندی کروموزوم­­­های هر کاریوتیپ براساس روش لوان (22) انجام شد. همچنین مقایسه تقارن کاریوتیپ به روش جدول دو­طرفه استبینز (SC) صورت گرفت (29). میزان کروماتین نسبی (value of relative chromatin (VRC)) از تقسیم مجموع طول کل کروموزوم­ها بر تعداد کروموزوم­ها بدست آمد. درنهایت تجزیۀ خوشه­ای بر اساس صفات کروموزومی به روش Ward انجام شد. برای انجام آنالیزهای آماری و رسم نمودارها از نرم­افزارهای Excel وSAS  نسخه 1/9 استفاده شد.

نتایج

شمارش کروموزومی و تعیین کاریوتیپ: نتایج بررسی میکروسکوپی نشان داد عدد کروموزومی کلیه یاخته­های مورد بررسی از هر گونه این جنس 7 و همگی دیپلوئید بودند (شکل 2 و 3).

 

 

شکل 2- کروموزوم­‌های متافازی گونه­های جنس خلّر

شکل 3 - کاریوتیپ گونه­های جنس خلّر

 

ترسیم ایدیوگرام: پس از اندازه­گیری آماره­های کروموزومی، با استفاده از میانگین طول بازوی­بلند و کوتاه در هر گونه، ایدیوگرام کروموزومی مربوط به هر گونه رسم شد (شکل 4).

 

 

 

شکل4 - ایدیوگرام گونه­های جنس خلّر

 

ﺗﺠﺰﻳﻪ وارﻳﺎﻧﺲ و مقایسه ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ ﺻﻔﺎت ﻛﺎرﻳﻮﺗﻴﭗ: ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﺗﺠﺰﻳﻪ وارﻳﺎﻧﺲ داده­ﻫﺎی ﻛﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ گونه­ﻫﺎی ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ اﻳﻦ گونه­ﻫﺎ از ﻧﻈﺮ ﺻﻔﺎت طول بازوی­کوتاه و طول کروموزوم در سطح یک درصد تفاوت معنی­دار داﺷﺘﻨﺪ. اﻣﺎ از ﻧﻈﺮ طول بازوی­بلند، نسبت طول بازوها و شاخص سانترومری ﺗﻔﺎوت معنی­دار ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﺸﺪ (ﺟﺪول 2).

 

ﺟﺪول 2 - ﺗﺠﺰﻳﻪ وارﻳﺎﻧﺲ ﺻﻔﺎت ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژی کروموزوم­ها در گونه­های ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ

منابع تغییر

L

S

L/S

L + S

CI

بین­گونه‌ها

 ns  8217/0

**  796/0

ns 104/0

**141/3

ns 36 /0

اشتباه آزمایشی

0258/0

0675/0

0369/0

5104/0

0008/0

ضریب تغییرات

94/3

26/11

38/10

67/10

35/8

ns و ** به­ترتیب اختلاف غیر­معنی­دار و معنی­دار در سطح احتمال یک درصد

 

مقایسه ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ گونه­ﻫﺎی ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ از ﻟﺤﺎظ وﻳﮋﮔﻲ­ﻫﺎی ﻛﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ ﺗﻮﺳﻂ آزﻣﻮن داﻧﻜﻦ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ گونه L .incurvus از ﻧﻈﺮ ﺻﻔﺎت طول کروموزوم، طول بازوی­بلند و طول بازوی­کوتاه مقدار ﻛﻤﺘﺮی را ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ گونه­های دیگر ﺑﻪ ﺧﻮد اﺧﺘﺼﺎص داده است (ﺟﺪول 3). ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ گونه L .incurvus ﺑﺎ 16/6 و گونه L. cicera با 60/7 به­ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ و ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ ﻃﻮل کروموزوم را داﺷﺘﻨﺪ. گونه L .incurvus ﻧﻴﺰ ﺑﺎ 85/3 و گونه L. cicera با 65/4 به­ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ و ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ طول بازوی­بلند را ﺑﻪ ﺧﻮد اﺧﺘﺼﺎص دادﻧﺪ و گونه­های L .incurvus و L. cicera ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺎ 99/1 و 79/2 ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ و ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ ﻃﻮل ﺑﺎزوی ﻛﻮﺗﺎه را ﻧﺸﺎن دادﻧﺪ (ﺟﺪول 3).

 

جدول 3- مقایسه ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ گونه­های مورد مطالعه از نظر صفات کروموزومی

گونه

میانگین طول کروموزوم­ها (میکرو­متر)

میانگین طول بازوی ­بلند (میکرو­متر)

میانگین طول بازوی ­کوتاه (میکرو­متر)

نسبت طول بازوها

شاخص سانترومری

L. cicera

a 60/7

a65/4

a79/2

a72/1

a37/0

L .incurvus

b16/6

b85/3

b99/1

a86/1

a34/0

L. pratensis

b30/6

ab74/3

b13/2

a96/1

a34/0

 

 

ﺷﺎﺧﺺ­ﻫﺎی ﺗﻘﺎرن ﻛﺎرﻳﻮﺗﻴﭗ در ﻫﺮ گونه: ﺷﺎﺧص­ﻫﺎی ﺗﻘـﺎرن ﻛـﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ ﺷـﺎﻣﻞ ﻃـﻮل ﻧﺴﺒﻲ ﻛﻮﺗﺎﻫﺘﺮﻳﻦ کروموزوم (S%)، داﻣﻨـﻪ ﻃـﻮل ﻧﺴـﺒﻲ کروموزوم (DRL)، شاخص­های A1 و A2، درﺻـﺪ ﺷـﻜﻞ ﻛﻠﻲ (TF%)، ﻓﺮﻣﻮل ﻛـﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ ﻟـﻮان و ﻛـﻼس ﺗﻘـﺎرن اﺳﺘﺒﻴﻨﺰ در ﻫﺮ گونه محاسبه ﺷﺪ (ﺟـﺪول 4). ﻓﺮﻣـﻮل ﻛـﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ ﺑـﺮ اﺳﺎس روش ﻟﻮان در گونه L. cicera به­صورت sm2+m5 و در گونه­های L .incurvus و L. pratensis به فرم sm6+m1 ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪ. کروموزوم­ها از ﻧـﻮع ﻣﺘﺎﺳـانتریک و ساب­متاسانتریک ﺑﻮده و ﻫﻤﮕﻲ در ﻳﻚ ﺳـﻄﺢ از ﺗﻘـﺎرن ﻛـﺎرﻳﻮﺗﻴﭙﻲ (2A) ﻗـﺮار داﺷﺘﻨﺪ. دسته­ﺑﻨﺪی ﺑـﺮ اﺳـﺎس روش اﺳـﺘﺒﻴﻨﺰ ﻧﻴــﺰ ﻧﺸــﺎن داد که همه گونه­ها دارای ﻛـﻼس ﺗﻘﺎرن ﻛﺎرﻳﻮﺗﻴپی 2A بودند (جدول 4).

 

جدول 4 - ﻣﺸﺨﺼﺎت ﺗﻘﺎرن ﻛﺎرﻳﻮﺗﺎﻳﭙﻲ در گونه­های مورد مطالعه

گونه

طول نسبی کوتاه­ترین کروموزوم(S%)

فرمول کاریوتیپی (لوان)

دسته­بندی تقارن کاریوتیپی(SC)

(A1)

(A2)

(%TF)

DRL

VRC

L. cicera

05/10

sm2+m5

A2

39/0

17/0

72/36

59/7

60/7

L .incurvus

36/11

sm6+m1

A2

44/0

23/0

88/33

77/9

17/6

L. pratensis

0/10

sm6+m1

A2

47/0

19/0

91/33

98/7

31/6

 

 

تجزیه خوشه­ای گونه‌های مورد مطالعه: نتایج تجزیه خوشه­ای که با استفاده از صفات کروموزومی مورد مطالعه به روش Wards انجام شد، نشان داد گونه­های مورد مطالعه در دو خوشه مجزا گروه­بندی شدند (شکل 5). گونه یک­ساله L. cicera در یک گروه و دو گونه L. incurvus و L. pratensis که چند­ساله هستند، در گروه دیگر قرار گرفتند.

 

 

شکل 5 - دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای بر پایه ویژگی‌های کاریوتیپی در گونه‌های مورد مطالعه

 

بحث و نتیجه گیری

همه گونه­های مورد مطالعه در این تحقیق دیپلوئید بودند و فرمول ژنومی آن­ها 14=x2=n2 می‌باشد. در تحقیقی که بروی کاریوتایپ 16 گونه از جنس خلّر در ترکیه نیز انجام شد، فرمول ژنومی همه گونه­ها 2n=2x=14 بود به استثنایL. palustris  که دارای 2n=2x=42 بود (16). ماهواره‌ای به طول 08/1 میکرو­متر در بازوی­بلند کروموزوم شماره یک گونه L. cicera وجود داشت (شکل 4). این گونه دارای پنج کروموزوم متاسنتریک (m) و دو کروموزوم ساب­متاسنتریک (sm) بود. ماهواره‌ای به طول 71/1 میکرو­متر در بازوی­بلند کروموزوم شماره یک گونه L. incurvus  مشاهده گردید. در کروموزوم­های گونه L. pratensis ماهواره‌ای مشاهده نگردید. مطالعه سیتوژنتیک گیاهان به‌منظور تعیین سهم هریک از صفات کاریوتیپی در ایجاد تنوع گونه‌های مختلف گیاهان انجام می‌گیرد. تجزیه واریانس براساس چهار ویژگی طول بازوی­بلند (L)، طول بازوی­کوتاه (S)، نسبت بازوها (L/S) و طول کروموزوم (L+S) نشان داد در بین گونه‌های جنس خلّر در شمال غربی ایران، در طول بازوی­کوتاه (S) و طول کروموزوم (L+S) اختلاف معنی‌داری در سطح یک درصد وجود دارد که دلالت بر تنوع ژنتیکی کافی به­منظور گزینش برای صفات موردنظر می‌باشد.

مقایسه میانگین با آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد برای چهار صفت طول بازوی­بلند (L)، طول بازوی­کوتاه (S)، نسبت بازوها (L/S) و طول کروموزوم (L+S) انجام گردید که از بین این صفات، دو صفت L و L/S غیرمعنی‌دار شدند. در هر دو صفت S و L+S، گونه L. cicera بیشترین مقدار و گونه‌ L. incurvus کمترین مقدار را دارا می­باشد. بنابراین در گزینش براساس دو صفت بازوی­کوتاه (L) و طول کروموزوم (L+S)، گونه L.cicera الویت خواهد داشت.

از لحاظ کلاس تقارن استبینز سه گونه مورد بررسی تفاوتی نشان ندادند و همه در کلاس A2 قرار گرفتند. از منظر شاخص A1 که نشان­دهنده عدم­تقارن ­درون­کروموزومی است، بیشترین مقدار (47/0=A1 ) در L. pratensis و کمترین مقدار (39/0=A1) در L. cicera مشاهده شد. بنابراین کاریوتیپ L. cicera متقارن‌تر از دو گونه L. incurvus و L. pratensis  است. فرمول کاریوتیپی نیز این موضوع را تأیید کرده است. گونه L. cicera با فرمول کاریوتیپی sm2+m5 دارای پنج جفت کروموزوم متاسنتریک و دو جفت کروموزوم ساب­متاسنتریک است در­حالی­که گونه‌های L. incurvus و L. pratensis با فرمول کاریوتیپی sm6+m1 هر کدام دارای یک جفت کروموزوم متاسنتریک و شش جفت کروموزوم ساب­متاسنتریک هستند. وجود کروموزوم­­های ساب­متاسنتریک دلیل بر عدم­تقارن کاریوتیپ و حرکت گونه به سوی تکامل بیشتر است.

با توجه به این که هرچه میزان شکل کلی کاریوتیپ (TF%) به عنوان شاخص عدم­تقارن درون کروموزومی به عدد 50 نزدیک‌تر باشد نشانگر تقارن بیشتر کاریوتیپ است، بنابراین گونه L. cicera با مقدار 72/36 متقارن‌تر از دو گونه دیگر می­باشد. از لحاظ شاخص­های A2 و DRL که هر دو دلالت بر اختلاف بین کروموزومی گونه‌ها دارند، L. cicera متقارن‌تر از سایر گونه‌ها است. هرچه اختلاف دامنه طول نسبی کروموزوم­ها (DRL) بیشتر باشد کاریوتیپ از تقارن کمتری برخوردار است. در گونه­های مورد بررسی بین روند تغییرات دو شاخص فوق رابطه مستقیم و مثبتی وجود دارد. از منظر میزان کروماتین نسبی، L. cicera بیشترین VRC را داراست که نشان­دهنده تکامل کمتر و تقارن بیشتر (11و19و25) گونه بوده و با نتایج سایر شاخص­های ارزیابی تقارن کاریوتایپ مطابقت دارد. گونه­های مختلف جنس Vicia که با جنس خلّر در تیره Fabaceae قرار دارند، نیز از نظر طول کروموزوم و شاخص­های تقارن کاریوتایپ با هم متفاوت بوده به­طوری­که V. articulate متقارن­ترین و V. villosa نامتقارن­ترین کاریوتایپ را داشت (23). 

دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای نشان داد که گونه یک­ساله L. cicera در یک گروه و دو گونه L. incurvus و L. pratensis که چندساله هستند، در گروه دیگر قرار گرفتند. گونه‌هایی که از لحاظ پارامترهای کاریوتایپی و خواص کروموزومی به هم شبیه هستند، در دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای در یک گروه واقع می‌شوند و در بحث روابط بین­گونه‌ای قرابت بیشتری دارند و در صورت وجود صفات مطلوب در این گونه‌ها امکان تلاقی بین‌گونه‌ای برای جمع‌آوری ژن‌های مطلوب در یک گیاه وجود خواهد داشت (2 و 30). هم­گروه­شدن دو گونه L. incurvus و L. pratensis این نکته را می­رساند که جهت تولید دورگه­های بین­گونه‌ای در طرح‌های به­نژادی، احتمال ناسازگاری کروموزومی این دو گونه کمتر خواهد بود. قرابت نزدیک L. cicera با  L. sativus براساس مطالعات ریخت‌شناختی (18) و نشانگری (12) و امکان تولید دورگه­های بین­گونه‌ای L. cicera ×  L. sativus (30) و نیز ارتباط نزدیک L. cicera با L. gorgoni (13) در تحقیقات قبلی گزارش ­شده است. طبق بررسی­های انجام شده توسط محققین این پژوهش، در مورد امکان تولید دورگه­های بین­گونه­ای L. pratensis و L. incurvus گزارشی مشاهده نشده است. بنابراین به نظر می­رسد مطالعه حاضر بتواند سرآغازی برای تولید موفق دورگه یادشده برای استفاده در برنامه­های به­­نژادی جنس خلّر باشد.

  • حیدری پ. 1390. آنالیز کاریوتیپ و بررسی تنوع سیتوژنتیکی توده­های بومی گیاه دارویی بادرنجبویه در ایران، پایان­نامه کارشناسی­ارشد اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام.
  • شریعت، آ. 1380. بررسی تنوع ژنتیکی گونه‏هایی از یونجه یک­ساله با تکیه بر مطالعات سیتوژنتیکی، الکتروفورزی و مورفولوژیکی. پایان­نامه کارشناسی­ارشد کشاورزی، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
  • قاسمی، ف.، جلیلی، ع.، میرزاده واقفی، س. و کاظمی، س. 1395. بررسی سیتوژنتیک جمعیت­های گونه Plantago major در شمال غرب ایران. تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران 24 (2): 305 –
  • مازوجی ع.، سلیم­پور، ف. و طلایه­پور، ف، 1395. مطالعه کاریوتیپ سه ژنوتیپ از گونه (Achillea millefolium) در ایران، زیست­شناسی تکوینی 4: 39-44.
  • یوسفی، و، نجفی ع، زبرجدی، ع، صفری، ه. 1393. بررسی تنوع کاریوتیپی گونه‌‌های جنس Thymus از نقاط مختلف ایران، پژوهش های ژنتیک گیاهی1: 65-76.

 

  • Abd El-Moneim, A. M., Cocks, P. S. 1993. Adaptation and yield stability of selected lines of Lathyrus spp. under rain fed conditions in West Asia. Euphytica 66: 89-97.
  • Alkin, R., Goyder, D.G., Bisby F.A., White, R.G. 1986. Names and synonyms of species and subspecies in the Vicieae. Vicieae Database Project 7: 1-75.
  • Battistin, A., Biondo, E., Coelho, L. G. M. 1999. Chromosomal characterization of three native and one cultivated species of Lathyrus in South Brazil. Genet. Mol. Biol. 22 (4): 557-563.
  • Brahim, B. N., Combes, D., Marrachi, M. 2001. Autogamy and allogamy in genus Lathyrus. Lathyrus Lathyrism Newsletter 2.
  • Campbell, C.G., Mehra, R. B., Agrawal, S. K., Chen, Y. Z., Abd El Moneim, A. M., Kawaja, H. I. T., Yadov, C. R., Tay, J. V., Araya, W. A. 1994. Current status and future strategy in breeding grass pea (Lathyrus sativus). Euphytica 73: 167-175.
  • Chandola, R. P., Jain, S. N. 1979. Karyomorphological studies in Pennisetium typhoides L. Caryologia 35: 181-196.
  • Chtourou-Ghorbel, N., Lauga Combes, B., Marrakehi, M. 2001. Comparative genetic diversity studies in genus Lathyrus using RFLP and RAPD markers. Lathyrus Lathyrism Newsletter 2. 61-68.
  • Croft, A. M., Pang, E. C. K., Taylor, P.W. J. 1999. Molecular analysis of Lathyruss sativus L. (grass pea) and related Lathyrus Euphytica 107: 167-176.
  • Elci, S. 1965. Determination and comparison of chromosome numbers and morphologies of certain vetch species in Turkey. University of Ankara, Publication of Agriculture Faculty, 254, Research publication, 158: 1-30.
  • Gennur, M.N., Habib, A.F., Kadapa, G. 1988. Karyomorphological studies nine Asiatic cotton I. Karyotypic analysis of species and races of Asiatic cottons based on chromatin content. Cytologia, 53:97-106.
  • Gunes, F., Ali, C. 2008. Karyotype analysis of some Lathyrus species (Fabaceae) from the Thrace region (Turkey-in-Europe), Caryologia. 61 (3): 269-282.
  • Hedric, U. P. 1972. Stutevants edible plants of the world. Dover Publications, New York, USA, 775 p.
  • Jackson, M.T., Yunus, A. G. 1984. Variation in the grass pea (Lathyrus sativus L.) and wild species. Euphytica, 33 (2): 549-559.
  • Klamt, A., Schifino-Wittmann, M.T. 2000. Karyotype morphology and evolution in some Lathyrus (Fabaceae) species of southern Brazil.  Genet. Mol. Biol. 23: 463- 467.
  • Kupicha, F.K. 1983. The inferageneric structure of Lathyrus. Notes Roy. Bot. Gard. Edinburgh. 41(2): 209- 244.
  • Lazanyi, J. 2000. Grass pea and green manure effects in the Great Hungarian Plain. Lathyrus Lathyrism Newsletter 1: 28-30.
  • Levan, A., Fredga, K., Sandberg, A. A. 1964. Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Herditas 52: 201-220.

23- Martin E., Hatice, K. Y., Kahraman, A., Okan, K. B., Eroglu, H. E. 2018. Detailed chromosome measurements and karyotype asymmetry of some Vicia (Fabaceae) taxa from Turkey. Caryologia. 71 (3): 1-10.

  • Romero Zarco, C. 1980. A new method for estimating karyotype asymmetry. Taxan 35: 526-630.
  • Schifino-Wittmann, M. T. 2000. The cytogenetics and evolution of forage legumes from Rio Grande do Sul. Genet Mol Biol, 23, 4: 989-995.
  • Senn, H.A. 1938. Experimental data for a revision of genus Lathyrus. J. Bot. 25: 67-78.
  • Sheidai, M., Massoumii, A. R. Pakravan, M. 1996. Karyotypes of some Astragalus Taxa. The Nucleus 39: 111-113.
  • Smartt, J. 1984. Evolution of grain legumes. 1. Mediterranean pluses. Experimental Agriculture 20: 275-296.
  • Stebbins, G. L. 1971. Chromosome evolution in higher plants. Edward Arnold Publisher. L.T.D. London, PP 216-217.
  • Yunus, A. G., Jackson, M.T. 1991. The gene pools of the grass pea (Lathyrus sativus L.). Plant Breed. 106: 319-328.
Volume 34, Issue 4
December 2021
Pages 981-989
  • Receive Date: 02 February 2020
  • Revise Date: 08 April 2020
  • Accept Date: 18 July 2020