بررسی تنوع ژنتیکی بنه های زعفران (Crocus sativus L.) القا شده با پرتو گاما با استفاده از نشانگر SCoT

هدف: زعفران به دلیل عقیم بودن, صرفا از طریق غیرجنسی تکثیر می یابد و از این جهت, به استثنای برخی جهش های خود به خودی, تغییرات ژنتیکی دیگری, به طور طبیعی در آن ایجاد نمی شود. از این رو, جهش های القایی می توانند به عنوان روشی مناسب جهت ایجاد تنوع در ساختار ژنتیکی گیاه و بهبود خصوصیات رشدی, عملکردی و کیفی آن عمل نمایند. مطالعه حاضر به منظور بررسی تنوع ژنتیکی پرتودیده های گیاه زعفران نسبت به نمونه های شاهد (بدون پرتوتابی) با استفاده از نشانگر SCoT انجام شد. مواد و روش ها: بنه های سالم زعفران در دو سطح 15 و 18 گری پرتو گاما, پرتوتابی و بلافاصله پس از پرتوتابی به همراه بنه شاهد در گلخانه کشت شدند.

به منظور بررسی تنوع ژنتیکی ایجاد شده, پس از استخراج DNA از نمونه برگ و تعیین کیفیت و کمیت DNA استخراج شده با استفاده از دستگاه نانودراپ, از 30 آغازگر SCoT استفاده شده, در نهایت 9 آغازگر برای این بررسی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج: در مجموع 47 نوار نمره دهی شد که 33 نوار چندشکلی نشان داد به طوری که بیشترین تعداد نوار چندشکل مربوط به SCoT05 (6 نوار) و کمترین تعداد مربوط به SCoT04, SCoT11 و SCoT12 (2 نوار) بود. میانگین درصد و محتوای اطلاعات چندشکلی به ترتیب 35/69 و 36/0 بدست آمد که بیشترین شاخص محتوای چندشکلی, مربوط به SCoT11 و SCoT17 (45/0) و کمترین آن مربوط به SCoT13 (23/0) بود. بیشترین مقدار شاخص نشانگر را نیز SCoT17 (33/0) به خود اختصاص داد. بر اساس نتایج ماتریس ضرایب تشابه جاکارد, دامنه تغییرات از 45/0 تا 88/0 متغییر و میانگین آن برابر با 70/0 گزارش شد.

نتایج تجزیه خوشه ای نیز نشان داد که 2 نمونه شاهد در خوشه اول, 3 پرتودیده از 4 پرتودیده دوز 15 گری در خوشه دوم و به جز پرتودیده 18G105 که در خوشه مجزا قرار گرفت, سایر پرتودیده های 18 گری به همراه پرتودیده 15G132 از سطح 15 گری در یک خوشه گروه بندی شدند. بیشترین آلل های مشاهده شده (Na) در تیمار 15 گری (55/1) و کمترین آن در شاهد (2767/1) برآورد شد. میزان تنوع در جمعیت 15 گری بر اساس شاخص های شانون و نی (2061/0=I و 3064/0 =He) بیشتر از شاهد و 18 گری بود.

نتیجه گیری: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد نشانگر SCoT17 کارایی بالایی در بروز چندشکلی میان پرتودیده ها و نمونه های شاهد زعفران دارد. تجزیه واریانس مولکولی نیز تنوع درون گروه ها را بیشتر از بین گروه ها ارزیابی نمود. همچنین تفاوت در الگوی نواری نشانگرهای SCoT, الگوی خوشه بندی و یافته های فاصله ژنتیکی, سودمندی پرتودهی گاما و کارایی جهش زایی را برای ایجاد تنوع در گیاه زعفران نشان داد.

Objective Due to its sterility, saffron reproduces only asexually and for this reason, except for some spontaneous mutations, other genetic changes do not occur naturally in it. Therefore, induced mutations can act as a suitable method to create diversity in the genetic structure of the plant and improve its growth, performance and quality characteristics. The present study was conducted to investigate the genetic diversity of irradiated saffron plants compared to control samples (without irradiation) using the SCoT markers. Materials and methods Healthy saffron corms were grown in the greenhouse along with control corms at two levels of 15 and 18 Gy gamma rays’ radiation and immediately after irradiation. In order to investigate the created genetic diversity, after extracting DNA from the leaf sample and determining the quality and quantity of the extracted DNA using the nanodrop device, out of the 30 SCoT primers used, 9 primers were finally analyzed for this study.

Results A total of 46 strips were scored, 31 strips had polymorphism, so that the highest number of polymorphic strips was related to SCoT05 (6 strips) and the lowest number was related to SCoT04, SCoT11 and SCoT12 (2 strips). The average percentage and Polymorphic Information Content (PIC) were 67.13 and 0.35, respectively, and the highest polymorphic content was related to SCoT11 and SCoT17 (0.45) and the lowest was related to SCoT13 (0.13). SCoT17 (0.33) had the highest Marker Index (MI). Based on the results of the Jaccard’s similarity coefficient matrix, the range of changes varied from 0.45 to 0.88 and its average was reported as 0.70. The results of cluster analysis also showed that two control samples in the first cluster, 3 out of 4 irradiated with 15 Gy dose in the second cluster, and except for 18G105 irradiated which was placed in a separate cluster, the other 18 Gy radiation along with 15G132 irradiated from the 15 Gy level were grouped in a cluster.

The most observed alleles (Na) were estimated in the 15 Gy treatment (1.55) and the lowest in the control (1.2767). The amount of diversity in the population of 15 Gy based on Shannon and Ni indices (I=0.2061 and He=0.3064) was more than control and 18 Gy. Conclusions The results showed the high efficiency of SCoT17 in the incidence of polymorphism among irradiated and control samples of saffron. Molecular variance analysis (AMOVA) evaluated the diversity within groups more than between groups. In addition, the difference in the band pattern of SCoT markers, the clustering pattern and the genetic distance showed the usefulness of gamma irradiation and the efficiency of mutagenesis to create diversity in the saffron plant.