بررسي ساختار و تنوع ژنتيكي جمعيت‌هاي ايراني زيره سبز (Cuminum cyminum L.) با استفاده از نشانگر مولكولي SCoT

The structure and genetic diversity of Iranian cumin populations (Cuminum cyminum L.) using SCoT molecular markers

زيره سبز گياهي علفي، يك‌ساله، از خانواده چتريان و مهم‌ترين گياه داوريي صادراتي مناطق خشك و نيمه‌خشك ايران است. بذور زيره سبز داراي مواد متعددي است كه حاوي آنتي‌اكسيدان و خواص ضد نفخي هستند. تاكنون هيچ رقم اصلاح شده‌اي از زيره سبز در كشور معرفي نشده‌است. به‌منظور اجراي برنامه اصلاحي آگاهي از ميزان تنوع ژنتيكي ضروري است. در اين مطالعه، 10 آغازگر SCoT براي بررسي تنوع ژنتيكي 49 اكوتيپ جمع‌آوري شده از مناطق مختلف ايران شامل نه استان مورد استفاده قرار گرفت. در مجموع، از 48 باند تكثير شده 41 باند چندشكل بوده و 62/03 درصد چندشكلي نشان دادند. يك آغازگر (SCoT26) فاقد باندهاي چندشكل بود. ميانگين باندهاي چندشكل به ازاي هر آغازگر 1/5 برآورد شد. اندازه باند‌ها بين 250 تا 3000 جفت‌باز بدست آمد. جهت تجزيه خوشه‌اي از روش Centriod Linkage استفاده شد. دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه‌اي، اكوتيپ‌هاي مختلف را در پنج گروه عمده قرار داد. هر گروه به زيرگرو‌هايي قابل تقسيم ‌بود. بيش‌ترين فاصله، بين اكوتيپ‌هاي اصفهان-فريدون و خراسان شمالي- شيروان، و كم‌ترين فاصله بين اكوتيپ‌هاي خراسان شمالي-اسفراين و خراسان شمالي-مانه مشاهده شد. مقادير شاخص شانون و ضريب فاصله ژنتيكي ني نشان داد كه بيشترين تنوع درون جمعيتي در اكوتيپ‌هاي كرمان و كمترين تنوع درون جمعيتي در اكوتيپ‌هاي سمنان وجود دارد. مقادير شاخص‌هاي FST و Nm، بيانگر بالابودن تبادل ژني بين نه جمعيت زيره سبز در ايران مي‌باشد. تجزيه واريانس مولكولي (AMOVA) درون و بين جمعيت‌ها انجام گرفت. با توجه به مقادير هتروزيگوسيتي درون جمعيت‌ها، بين جمعيت‌ها و تنوع ژنتيكي كل، تنوع بين جمعيت‌ها بيشتر از تنوع درون جمعيت‌ها مي‌باشد. اين پژوهش نشان داد كه تنوع قابل توجهي بين اكوتيپ‌هاي مختلف مورد بررسي جهت اصلاح جمعيت مانند گزينش توده‌اي ژنوتيپي و توليد ارقام مصنوعي وجود دارد.

Cumin (Cuminum cyminum) an annual herbaceous plant from Apiaceae is the most important medicinal plant for export in arid and semi-arid of Iran. Seeds contain phytochemicals with antioxidant and anti-flatulent properties. Till now, no cultivars have been introduced in the country. Getting an information about genetic diversity extent is a perquisite of any breeding program. In this study, ten SCoT primers were used to assess genetic diversity of 49 endemic varieties from different areas of Iran including nine provinces. Totally, 48 bands were amplified of which 41 were polymorphic resulting in a polymorphism frequency of 62.03% and an average of 5.1 polymorphic bands per primer. Out of nine primers, one primer (SCoT26) had no polymorphic band and one primer was not amplified. The size of bands varied between 250-3000 bp. Dendrogram was gained using Centroid Linkage and revealed five main clusters. Each cluster was subdivided into subgroups. The farthest genetic distance demonstrated among Esfahan-Feridoon and Northern Khorasan-Shirvan ecotypes and shortest revealed among Northern Khorasan-Esfarayen and Northern Khorasan-Maneh. According to Shannon-Weaver and Nie diversity indices, Kerman population have the maximum within population diversity and Semnan population have the minimum within population diversity. Fst and Nm amounts indicating high level of gene flow among nine Iranian cumin populations. Due to values of heterozygosity of subpopulations (Hs), total heterozygosity (Ht), there is more diversity among populations than diversity of within populations. Analysis of molecular variance within and among populations (AMOVA) evaluated. The present investigation revealed that significant genetic variations present among different ecotypes that could be successfully utilized in cumin breeding programs.