ارزیابی ساختار ژنتیکی جمعیت درختان سالم و آسیب‌دیدۀ بلوط ایرانی با استفاده از نشانگرهای ISSR و EST-SSR

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد جنگلداری دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج، یاسوج

2 دانشیار گروه جنگلداری دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج، یاسوج

3 کارشناس اداره کل منابع طبیعی استان کهگیلویه و بویراحمد

چکیده

خشکسالی به‌منزلۀ عامل اولیه به‌همراه عوامل ثانویه‌ای مانند طغیان انواع آفات و امراض و نیز آتش‌سوزی‌ در دهه‌های اخیر در جنگل‌های زاگرس موجب نابودی بسیاری از درختان به‌ویژه گونۀ بلوط ایرانی - اصلی‌ترین گونۀ درختی تشکیل‌دهندۀ جنگل‌های زاگرس- شده است. در این پژوهش، تفاوت ژنتیکی 51 درخت سالم و آسیب‌دیدۀ بلوط ایرانی دانه‌زاد (Quercus brantii Lindl.) از جنگل خاییز با استفاده از دو نشانگر مولکولی ISSR و EST_SSR به‌ترتیب با چهار و پنج آغازگر بررسی شد. نتایج نشانگر مولکولی ISSR نشان داد که درصد چندشکلی و تنوع ژنتیکی کل درختان بلوط ایرانی به‌ترتیب حدود 83/95 درصد و 40/0 و مقادیر تنوع ژنتیکی برای جمعیت درختان سالم بیشتر از درختان آسیب‌دیده است. همچنین براساس نتایج تجزیۀ واریانس مولکولی تنها 82/6 درصد تفاوت ژنتیکی در بین دو جمعیت درختان سالم و آسیب‌دیده وجود داشت. از بین آغازگرهای بررسی‌شده، آغازگر 1IS با داشتن بیشترین درصد صحت (3/83 درصد)، از قدرت تفکیک بیشتری برای جداسازی درختان سالم و آسیب‌دیده برخوردار بود. نتایج نشانگر EST-SSR نیز نشان داد که جمعیت درختان سالم هتروزیگوتی بیشتری داشتند و گونۀ بلوط با استفاده از همۀ آغازگرها نقص هتروزیگوتی نشان داد. تفاوت ژنتیکی بین جوامع سالم و آسیب‌دیده نیز بسیار کم بود (011/0)، اما آغازگر FIR031 بیشترین فاصلۀ ژنتیکی را با دیگر آغازگرها نشان داد. با توجه به نتایج می‌توان گفت تنوع ژنتیکی، نقش مؤثری در سازگاری به تنش خشکی در درختان سالم بلوط ایرانی دارد. همچنین استفاده از نشانگرهای مناسب برای شناسایی درختان مادری با ارزش ژنتیکی بیشتر، راهکاری برای افزایش موفقیت جنگلکاری‌هاست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of genetic structure in healthy and declined populaation of Quercus brantii Lindl. using EST-SSR and ISSR markers

نویسندگان [English]

  • Z. Karimi 1
  • R. Zolfaghari 2
  • P. Fayyaz 2
  • J. Rahimian 3
1 1M.Sc. Student of Forestry, Faculty of Agricultural and Natural resources, Yasouj University, I. R. Iran
2 Associate Prof., Dept. of Forestry, Faculty of Agricultural and Natural resources, Yasouj University, I. R. Iran
3 Natural Resource Office, Yasuj,
چکیده [English]

 
Drought as a primary factor along with other secondary factors such as outbreaks of pests and diseases as well as fires in recent decades in the Zagros forests have destroyed many trees, especially Quercus brantii as dominant tree species in Zagros forests.. So, genetic variability of 51 healthy and declined trees of Quercus brantii in Khaeez forests was evaluated by two molecular markers; 4 and 5 primers of EST-SSR and ISSR markers, and 28 and 15 band fragments were amplified, respectively.  Results of ISSR markers showed that polymorphism percentage and genetic diversity of all Q. brantii trees were 95.83% and 0.40, respectively and genetic diversity value was higher in healthy trees population than declined. Also, only 6.82 of genetic differentiation was observed between two populations of healthy and declined trees based on molecular variance analysis (AMOVA). ISSR1 showed the highest accuracy (83.3%) for distinctive healthy and declined trees compared to other ISSR primers. Results of EST-SSR also showed higher heterozygosity in healthy trees and there was heterozygote deficiency Q. brantii by using all primers. Also, genetic differentiation was very low between healthy and declined trees and FIR031 showed the highest value compare to other primers. In conclusion, results suggest that genetic diversity had an important role in adaptation to drought stress of healthy Q. brantii trees. Moreover, using appropriate markers for identifying mother trees with high genetic value can be considered for improving the reforestation. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • adaptation
  • Heterozygoty
  • Oak dieback
  • Rehabilitation
  • Zagros forests
Amir Ahmadi, B., Zolfaghari, R., Mirzaei, M.R. (2015). Relation between Dieback of Quercus brantii Lindl. Trees with Ecological and Sylvicultural Factors, (Study Area: Dena Protected Area). Ecology of Iranian Forest, 3(6), 19-27.
Antonecchia, G., Fortini, P., Lepais, O., Gerber, S., Legér, P., Scippa, G.S., & Viscosi, V. (2015). Genetic structure of a natural oak community in central Italy: Evidence of gene flow between three sympatric white oak species (Quercus, Fagaceae). Annals of Forest Research, 58(2), 205-216.
Bacilieri, R., Ducousso, A., Petit, R.J., & Kremer, A. (1996). Mating system and asymmetric hybridization in a mixed stand of European oaks. Evolution, 1, 900-908.
De La Crouz, M., Ramirez, F., & Hernandez, H. (1997). DNA isolation and amplification from cacti. Plant Molecular Biology Reporter, 15, 319- 325.
Durand, J., Boden es, C., Chancerel, E., Frigerio, J.M., Vendramin, G., Sebastiani, F., Buonamici, A., Gailing, O., Koelewijn, H.P., Villani, F., Mattioni, C., Cherubini, M., Goicoechea, P.G., Herran, A., Ikaran, Z., Caban, C., Ueno, S., Alberto, F., Dumoulin, P.Y., Guichoux, E., de Daruvar, A., Kremer, A., & Plomion, C. (2010). A fast and cost-effective approach to develop and map EST-SSR markers: oak as a case study. BMC Genomics, 11, 570
Greet, B.D., Triest, L., Cuyper, B.D., & Slyckens, J.V. (1998). Assessment of intra-specific variation in half-sibs of Quercus petraea (Matt) Liebl. plus´trees. Heredity, 81(3), 284-290.
Hao, B., Li, W., Linchun, M., Li, Y., Rui, Z., Mingxia, T., & Weikai, B. (2006). A study of conservation genetics in Cupressus chengiana, an endangered endemic of China, using ISSR markers. Biochemical genetics, 44(1-2), 29-43.
Huang, Y., Ji, K., Jiang, Z., & Tang, G. (2008). Genetic structure of Buxus sinica var. parvifolia, a rare and endangered plant. Scientia horticulturae, 116(3), 324-329.
Kimura, M., & Crow, J.F. (1963). The measurement of effective population number. Evolution, 17(3), 279-288.
Lind, J.F., & Gailing, O. (2013). Genetic structure of Quercus rubra L. and Quercus ellipsoidalis EJ Hill populations at gene-based EST-SSR and nuclear SSR markers. Tree genetics and genomes, 9(3), 707-722.
Lopez-Aljorna, A., Bueno, M.A., Aguinagalde, I., & Martin, J.P. (2007). Fingerprinting and genetic variability in cork oak (Quercus suber L.) elite trees using ISSR and SSR markers. Annals of Forest Science, 64(7), 773−779.
Maroufzadeh, E., & Attarod, P. (2021). Are variations of forest vegetation consistent with trends of meteorological parameters in the northern Zagros region of Iran?. Iranian Journal of Forest, 12(4), 449-466.
Nowakowska, J.A., & Oszako, T. (2008). Health condition and genetic differentiation level of beech in the Siewierz Forest District assessed with cpDNA markers. Sylwan, 9, 11-20.
Owusu, S.A., Sullivan, A.R., Weber, J.A., Hipp, A.L., & Gailing, O. (2015). Taxonomic relationships and gene flow in four North American Quercus species (Quercus section Lobatae). Systematic Botany, 40(2), 510-521.
Salehi Shanjani, P., Asareh, M.H., & Calagari, M. (2009). Study of molecular and morphological characteristics of seeds from forked and unforked trees beech (Fagus orientalis Lipsky). Iranian Journal of Forest, 1(4), 361-377.
Shabanian, N., Alikhani, L., Badakhshan, H., & Rahmani, M.S. (2015). Assessment of diversity in Quercus brantii populations of the north Zagros forests using morphological and molecular ISSR and IRAP markers. Iranian Journal of Forest, 6(3), 321-338.
Shiran, B., Mashayekhi, S., Jahanbazi, H., Soltani, A., & Bruschi, P. (2011). Morphological and molecular diversity among populations of Quercus brantii Lindl. in western forest of Iran. Plant Biosystems, 145(2), 452-460.
Sridha, S., & Wu, K. (2006). Identification of AtHD2C as a novel regulator of abscisic acid responses in Arabidopsis. The Plant Journal, 46(1), 124-133.
Sullivan, A.R., Lind, J.F., McCleary, T.S., Romero-Severson, J., & Gailing, O. (2013). Development and characterization of genomic and gene-based microsatellite markers in North American red oak species. Plant Molecular Biology Reporter, 31(1), 231-239.
Zolfaghari, R., Akbarinia, M., Mardi, M., & Ghanati, F. (2008). Genetic diversity in Persian oak (Quercus brantii Lindl) from Kohkiluye and Boyerahmad using SSR. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 16(2), 172-181.