ارزیابی تنوع ژنتیکی و دینامیک تکاملی در زعفران از طریق بارکدهای matK و rbcL

گیاه زعفران (Crocus sativus L.) که به خاطر خواص آشپزی و دارویی خود شناخته شده است، به دلیل تکثیر رویشی و مناطق کشت محدود با چالش‌های ژنتیکی مواجه است. این مطالعه تنوع ژنتیکی زعفران را در سطح نوکلئوتیدی با استفاده از بارکدینگ DNA با دو جایگاه (rbcL و matK) در شانزده توده از مناطق جغرافیایی مختلف بررسی می‌کند. تجزیه و تحلیل آمپلیکون نشان داد که جایگاه rbcL (720 جفت باز) از matK (613 جفت باز) طولانی‌تر است و تغییرپذیری بیشتری را نشان می‌دهد. تجزیه و تحلیل توالی 27 جایگاه چندشکل در rbcL و 15 جایگاه در matK را شناسایی کرد، که rbcL تنوع درج و حذف بالاتر (9.883 در مقابل 5.358) و جهش‌های بیشتری (29 در مقابل 17) را نشان داد. این تفاوت‌ها منجر به 13 هاپلوتایپ برای rbcL و 11 هاپلوتایپ برای matK شد که تنوع هاپلوتایپی بالایی (HD = 0.95) را به دست داد. به طور قابل توجه، توده TH3 صفات ژنتیکی متمایزی را نشان داد، همانطور که توسط درختان فیلوژنتیک و خوشه‌بندی PCA تأیید شد. یک همبستگی مثبت بین فاصله ژنتیکی و ارتفاع (کندال r = 0.244, p = 0.00032) برای matK مشاهده شد. بارکدینگ DNA دو بعدی تجسم مؤثری از نشانگرهای ژنتیکی ارائه داد. این مطالعه کاربرد بارکدهای rbcL و matK را برای بررسی تنوع ژنتیکی و دینامیک تکاملی زعفران برجسته می‌کند و بینش‌های حیاتی برای مدیریت ژرم پلاسم و تلاش‌های حفاظتی فراهم می‌کند.

The saffron plant (Crocus sativus L.), renowned for its culinary and medicinal properties, faces genetic challenges due to its vegetative propagation and restricted cultivation regions. This study investigates saffron’s genetic variation at the nucleotide level using DNA barcoding with two loci (rbcL and matK) across sixteen accessions from diverse geographic regions. Amplicon analysis revealed that the rbcL locus (720 bp) is longer than matK (613 bp) and exhibits greater variability. Sequence analysis identified 27 polymorphic sites in rbcL and 15 in matK, with rbcL showing higher insertion-deletion diversity (9.883 vs. 5.358) and more mutations (29 vs. 17). These differences resulted in 13 haplotypes for rbcL and 11 for matK, yielding a high haplotype diversity (HD = 0.95). Notably, the TH3 accession displayed distinct genetic traits, as evidenced by phylogenetic trees and PCA clustering. A positive correlation between genetic distance and altitude (Kendall’s r = 0.244, p = 0.00032) was observed for matK. Two-dimensional DNA barcoding provided effective visualisation of genetic markers. This study highlights the utility of rbcL and matK barcodes for exploring saffron’s genetic diversity and evolutionary dynamics, providing critical insights into germplasm management and conservation efforts.