شناسايي روابط فيلوژنتيكي گندم زراعي و اجداد آن براساس توالي‌يابي ژن (HKT)

Identification of phylogenetic relationship among wheat and its ancestor based on sequencing of HKT gene

شوري يكي از مشكلات مهم در اراضي كشاورزي دنيا مي‌باشد، به‌طوري‌كه سالانه ميليون‌ها تن نمك از طريق آبياري وارد خاك‌هاي زراعي مي‌شود. گندم اولين و مهم‌ترين گياه زراعي دنيا است كه غذاي اصلي بيش از يك سوم مردم جهان را تامين مي‌كند. روش‌هاي نوين ژنتيكي هم‌چون توالي‌يابي امكان ارزيابي دقيق و سريع مواد ژنتيكي در سطح DNA و RNA را فراهم نموده است. ژن‌هاي HKT گروه مهمي از ژن‌ها در انتقال يون‌هاي سديم و پتاسيم مي‌باشند، بنابراين به‌منظور شناسايي تنوع آللي ژن HKT از گونه‌هاي زراعي و وحشي گندم استفاده شد. بذور در گلدان‌هاي پلاستيكي كشت شدند و در مرحله 3-2 برگي، DNA به روش دويل و همكاران (1990) استخراج گرديد. PCR با يك جفت آغازگر اختصاصي تكثير و محصولاتPCR خالص‌سازي و توالي‌يابي شدند. نتايج، تنوع نوكليوتيدي بين گونه‌هاي مورد بررسي و گندم نان موجود در NCBI را نشان داد. نتايج توالي‌يابي DNA نشان داد كه گونه آژيلوپس اسپلتوييدس با 9/98 درصد، بيش‌ترين شباهت و نمونه‌هاي گندم وحشي آژيلوپس كوداتا و آژيلوپس تريانسياليس با 9/93 درصد كم‌ترين شباهت را در مقايسه با گندم نان NCBI نشان دادند، در حالي‌كه هورديوم اسپونتانيوم تنها 5/36 درصد، كم‌ترين شباهت را با توالي NCBI نشان داد. درخت‌هاي فيلوژنتيكي كه براساس توالي DNA با روش UPGMA ترسيم شدند، نتايج بالا را تاييد نمود. همچنين روش‌هاي فيلوژنتيكي DNA نشان مي‌دهد كه آژيلوپس اسپلتوييدس و گندم نان در يك زيرگروه قرار گرفته‌اند كه نشان‌دهنده اين است كه ژن HKT از آژيلوپس اسپلتوييدس به واسطه الحاق وارد گندم نان شده است.

Salinity is one of the important problems of the farmland in the world, such that million tons of salt enter to arable soils through irrigation every year. Wheat is the first and the most important cereal crops in the world that provides the main food for more than a third of the worldʹs population. Use of modern genetic methods such as sequencing provided the possibility of a more accurate and quick assessment of genetic material at DNA and RNA levels. HKT genes are important group to transfer Na and K ions, so cultivated and wild samples of wheat are used for identification of allelic diversity of HKT gene. Seeds were planted in plastic pots and DNA was extracted at two-to three-leaf stage by Doyle et al. (1998) method. PCR was amplified by using a pair of specific primers and PCR products were purified and sequenced. Results showed the nucleotide and amino acid variation between the investigated samples and bread wheat in NCBI. Results of DNA sequencing show that Aegilopss peltoides with 98.9% and Ae. caudata and Ae. triuncialis with 93.9% have the most and the least similarity to Triticum aestivum in NCBI, respectively, whereas Hordeum spontaneum with only 36.5 has the least similarity to HKT sequence in NCBI. Phylogenetic tree constructed based on DNA sequence by UPGMA method confirmed above results. DNA phylogenetic methods also showed that Ae. speltoides and bread wheat are classified in the same sub-group, that means HKT gene was transferred from Ae. speltoides to bread wheat via introgression.