ارزيابي تنوع ژنتيكي ژنوتيپ‌هاي Freesia hybrida با استفاده از نشانگر مولكولي ISSR

Evaluation of genetic diversity of Freesia hybrida genotypes using ISSR marker

هدف: هدف از پژوهش حاضر، ارزيابي تنوع ژنتيكي 23 ژنوتيپ گياه زينتي فريزيا (Freesia hybrida) شامل شش ژنوتيپ والديني و 17 دورگF1 حاصل از تلاقي آنها، با استفاده از 10 آغازگر ISSR به منظور بهره­برداري از اين تنوع در برنامه­هاي به­نژادي اين گياه بوده­است. مواد و روش‌ها: پس از استخراج DNA از برگ­هاي تازه و تكثير نواحي نشانگري در دستگاه PCR و تفكيك قطعات نشانگري بر روي ژل الكتروفورز، نوارها نمره­ دهي شدند و بر اساس ماتريس داده ­هاي صفر و يك، پارامترهاي نشانگري شامل تعداد لوكوس­ هاي چند شكل، محتواي اطلاعات چندشكلي، نسبت چندگانه مؤثر، شاخص قدرت تفكيك، شاخص نشانگري و شاخص­هاي تنوع ژنتيكي شامل تعداد مشاهده شده و تعداد مؤثر آلل­ها، شاخص تنوع ژني ني و شاخص اطلاعات شانون مبتني بر داده­هاي نشانگر ISSR محاسبه شدند. تجزيه به مؤلفه­هاي اصلي بر اساس ضريب تشابه جاكارد با الگوريتم UPGMA و تجزيه خوشه­اي با استفاده از از ضرايب دايس به روش گروه­بندي وارد انجام شد. نتايج: از مجموع 110 مكان ژني تكثير يافته براي 10 نشانگر ISSR، متوسط درصد چندشكلي برابر با 94/7 درصد در ميان ژنوتيپ­هاي تحت بررسي برآورد شد. نشانگر IS-HB11 بيشترين تعداد مكان ژني چندشكل (12)، نسبت چندگانه مؤثر (7/39)، شاخص قدرت تفكيك (7/83) و شاخص نشانگري (2/67) را به خود اختصاص داد. تجزيه خوشه­اي، ژنوتيپ­ ها را به چهار گروه تفكيك و تجزيه به مؤلفه ­هاي اصلي درستي اين گروه­ بندي را تأئيد كرد. نتيجه‌گيري: اندازه نسبتا بالاي شاخص محتواي اطلاعات چندشكلي (0/368)، نشان داد كه نشانگرهاي به­ كار رفته در اين پژوهش از اطلاعات ژنتيكي مناسب از لحاظ تعداد آلل­هاي شناسايي شده و نيز توزيع فراواني مناسب در ژنوم گياه فريزيا برخوردار بوده و كارايي بالاي خود را در تفكيك ژنوتيپ­ ها نشان دادند. همچنين بر اساس شاخص­ هاي تنوع ژني برآورد شده، بين والدين و دورگ­ه اي حاصل از تلاقي آن­ها اختلاف معني داري مشاهده نشد. با وجود اين، سطح تنوع ژنتيكي موجود قابل قبول بوده و مي­توان از اين تنوع در برنامه ­هاي به­ نژادي فريزيا بهره­ برداري نمود.

Objective The objective of present study was to evaluate the genetic diversity within 23 genotypes of Freesia hybrida including 6 parents and their 17 F1 hybrids, using 10 ISSR primers in order to utilize such diversity in breeding program of this plant. Materials and methods After extraction of genomic DNA from fresh leaves and amplification of marker regions by the PCR, followed by the electrophoresis, a matrix of binary data was created based on scoring of electrophoretic bands. Marker parameters including number of polymorphic loci, polymorphism information content, effective multiple ratio, resolution power index, and marker index as well as genetic variation indices including observed number of alleles, effective number of alleles, Nei's gene diversity index, and Shannon's information index were calculated by using the ISSR marker data. Principle components analysis based on the Jaccard similarity coefficient with UPGMA algorithm were done followed by the cluster analysis using Dice coefficient and based on Ward’s grouping method. Results Out of 110 amplified loci of the 10 ISSR markers, the mean of polymorphism percentage 94.7% within the used genotypes was estimated. Maker IS-HB11 showed maximum number of polymorphic loci (12), effective multiple ratio (7.93), resolution power index (7.83), and marker index (2.67) as well. Cluster analysis grouped genotypes into four clusters, which was confirmed by the result of principle component analysis. Conclusions Relative high value of the polymorphism information content (0.368), showed that the ISSR makers utilized in present study were genetically well informative regarding to the number of identified alleles and their distribution in the genome of Freesia. Based on the gene diversity indices, there was no significant difference between the parental genotypes and the F1 hybrids in terms of genetic variation. However, the level of this variation was acceptable and is capable to be utilized for breeding program in this plant.