روابط تکاملی و فیلوژنتیکی گونه‌های وحشی و زراعی زعفران ایرانی با استفاده از بارکدینگ DNA

روش شناسایی با استفاده از بارکدینگ DNA برای شناسایی و بررسی روابط فیلوژنتیکی بین ۱۳ گونه زعفران جمع‌آوری‌شده در ایران شامل ۴ گونه زراعی و ۹ گونه وحشی به کار گرفته شد. تقویت PCR با استفاده از پرایمرهایی که بر روی توالی نوکلئوتیدی سه ژن بارکد پلاستیدی طراحی شده بودند، انجام شد؛ این ژن‌ها شامل دو ژن رمزگذاری‌کننده پروتئین (rbcL و matK) و یک فضای بین‌ژنی (trnH-psbA) و یک ناحیه هسته‌ای (ITS) بودند. در مجموع ۵۲ توالی به دست آمد و در پایگاه داده NCBI ثبت شد. به‌ویژه، ۲۱ مورد از این توالی‌ها در کتابخانه علمی موجود نبودند. برای هر ژن بارکد، سایت‌های پلی‌مورفیک نوکلئوتیدی شمارش شدند (rbcL، n = 16؛ matK، n = 15؛ trnH-psbA، n = 46؛ ITS، n = 71). هر نمونه را می‌توانست از سایر نمونه‌ها در درختان فیلوژنتیکی توسعه‌یافته بر اساس داده‌های به دست آمده از ژن بارکد منفرد تشخیص داد.علاوه بر این، یک درخت فیلوژنتیک بر اساس اطلاعات پلاستیدی فقط (trnH-psbA + rbcL + matK) و درختی دیگر بر اساس داده‌های حاصل از هر دو ژنوم هسته‌ای و پلاستیدی (trnH-psbA + rbcL + matK + ITS) نیز ایجاد شد. به طور کلی، توالی ITS که نشان‌دهنده وضوح بالایی در سطح جنس و گونه است، به عنوان بهترین توالی بارکد در این مطالعه ظاهر شد. تحلیل فیلوژنتیک رابطه ژنتیکی بین زعفران کشت شده و گونه‌های وحشی زعفران را نشان داد. بر اساس نتایج این مطالعه، از میان 13 نمونه در دسترس، گونه‌های وحشی Crocus cancellatus L. و Crocus sp. Eslamabad به عنوان نزدیک‌ترین گونه‌ها به زعفران ایرانی فرض شدند. تحقیقات حاضر همچنین نشان داد که اکوتیپ‌های مختلف C. sativus L. ممکن است از طریق رویدادهای مستقل تکامل یافته باشند که احتمالاً به دلیل فشارهای جغرافیایی و محیطی بوده است.

NA barcoding method was applied to identify and study the phylogenic relationships existing between 13 species of saffron collected in Iran including 4 crop and 9 wild species. PCR amplifications were performed using primers designed on the nucleotide sequence of three plastid barcode genes, comprising two protein encoding genes (rbcL and matK) and an intragenic spacer (trnH-psbA), and a nuclear region (ITS). A total of 52 sequences were obtained and registered in NCBI database. In particular, 21 of these sequences were not present in the scientific library. Nucleotide polymoprhic sites were counted for each barcode gene (rbcL, n = 16; matK, n = 15; trnH-psbA, n = 46; ITS, n = 71). Each sample could be distinguished from the others in the phylogenic trees developed based on the data obtained by single barcode gene. In addition, a phylogenic tree based only on plastid information (trnH-psbA + rbcL + matK) and another created on the data resulting from both nuclear and plastid genomes (trnH-psbA + rbcL + matK + ITS) was also generated. In general, ITS sequence, indicating high resolution at the genus and species level, appeared as the best barcode sequence of the present study. Phylogenic analysis demonstrated the genetic relationship between crop saffron and wild Crocus species. According to the results of this study, among 13 available sample, the wild species are Crocus cancellatus L. and Crocus sp. Eslamabad were hypothesized as the closest species to the Iranian saffron. The present investigation also indicated that the different ecotypes of C. sativus L. may have evolved through independent events probably due to geographic and environmental pressures