بررسي تنوع ژنتيكي جمعيت هاي شمشاد در شمال ايران با نشانگرهاي ISSR

Genetic diversity of Buxus hyrcana populations in north of Iran using ISSR markers

ارزيابي دقيق مقدار و پراكنش تنوع ژنتيكي در گونه‌هاي نادر و در معرض خطر به منظور تدوين راهبرد حفاظت و استفاده از منابع ژنتيكي از اهميت ويژه اي برخوردار است. به‌منظور مطالعه تنوع ژنتيكي بين و درون‌ جمعيتي از سه جمعيت طبيعي شمشاد (Buxus hyrcana Pojark.) در شمال كشور (بندرگز، نوشهر و گرگان) و با استفاده از نشانگرهاي ISSR استفاده شد. از هر جمعيت 20 نمونه تصادفي انتخاب گرديد، DNA آنها با استفاده از 10 آغازگر ISSR در واكنش PCR تكثير شده و الگوي الكتروفورزي آنها بدست آمد. سپس پارامترهاي ژنتيك جمعيت براساس امتيازهاي عددي مربوطه محاسبه گرديد. نتايج نشان داد كه تنوع ژنتيكي مطلوبي (1/34 درصد) در جمعيت‌هاي مورد مطالعه وجود داشت. اما سهم تنوع ژنتيكي داخل جمعيتي در تنوع ژنتيكي كل بيشتر از سهم تنوع ژنتيكي بين جمعيتي برآورد گرديد (73 درصد در مقابل 27 درصد). براساس ضريب تشابه Nei، شباهت ژنتيكي نسبتاً بالايي (%88-74) بين جمعيت ها وجود داشت. كمترين فاصله ژنتيكي (2/13 درصد) بين جمعيت بندرگز و گرگان و بيشترين فاصله ژنتيكي (1/30 درصد) بين جمعيت گرگان و نوشهر مشاهده شد. براساس تجزيه خوشه‌اي با روش UPGMA دو جمعيت بندرگز و گرگان در يك گروه قرار ‌گرفتند كه نشان‌دهنده قرابت ژنتيكي بيشتر آنها مي‌باشد و اين گروه‌بندي با توزيع جغرافيايي اين سه رويشگاه تطابق داشت. بررسي تعادل ژنتيكي هاردي- وينبرگ نشان داد كه جمعيت بندرگز داراي بيشترين تعادل ژنتيكي در مقرهاي ژني مختلف بود (حدود 9/78 درصد مقرهاي ژني)، درحالي‌كه دو جمعيت ديگر در وضعيت تعادل متوسطي قرار داشتند (به‌ترتيب 58 و 63 درصد مقرهاي ژني جمعيت نوشهر و گرگان). عدم تعادل ژني در دو جمعيت اخير مي‌تواند ناشي از تخريب شديدتر جنگل ها و از دست رفتن ذخاير توارثي گونه شمشاد در اين مناطق باشد. با توجه به نتايج اين تحقيق، مي توان بيان داشت كه نشانگرهاي ISSR براي مطالعه تنوع ژنتيكي و بررسي ژنتيك جمعيت گونه شمشاد در جنگل‌هاي شمال كشور كارآمد و قابل اعتماد مي باشند.

Precise evaluation of extent and distribution of genetic diversity in rare and endangered species is of particular importance for conserving and utilizing genetic resources. To study inter- and intra-population genetic diversity of three natural populations of boxus (Buxus hyrcana Pojark.) in north of Iran (Bandar Gaz, Nowshahr and Gorgan) ISSR markers were used. Twenty samples per population were randomly selected, their DNA was amplified in PCR reaction using 10 ISSR primers and electrophoretic patterns were obtained. Then, population genetic parameters were calculated based on respective numerical scores. Results showed that there was a desirable genetic variation (34.1%) in the studied populations. However, contribution of intra-population genetic variation in total genetic variation was estimated over than that of inter-population genetic variation (73% vs. 27%). On the basis of Nei`s similarity, a relatively high genetic similarity (74 to 88%) was observed among the populations. The lowest genetic distance (13.2%) was observed between Bandar Gaz`s and Gorgan`s populations and the highest amount (30.1%) was observed between Gorgan`s and Nowshar`s populations. Based on cluster analysis using UPGMA method, populations of Bandr Gaz and Gorgan were grouped together, indicating their higher genetic relatedness and this grouping coincided to geographic distribution. Investigation of Hardy-Winberg genetic equilibrium showed that Bandar Gaz`s population had the highest genetic equilibrium at different loci (~78.9% of loci), while two other populations had a mild equilibrium (58% and 63% of loci in Nowshahr and Gorgan populations, respectively). Gene disequilibrium in the latter populations is probably due to harder endangering forests and losing the hereditary resources of boxus species in the regions. Altogether, on the basis of the results of this research it can be concluded that ISSR markers are efficient and reliable markers for studying genetic diversity and population genetics of Buxus hyrcana species in forests of north of Iran.