مطالعه تنوع ژنتیکی درون و بین جمعیت های مختلف کور capparis spinosa l. با استفاده از نشانگرهای rapd

در شرایطی که با بحران هایی نظیر گرم شدن زمین، کم آبی، بیماری های مختلف و غیره روبرو هستیم حفظ گونه های گیاهی که جنبه های مثبتی از نظر مقاومت به حرارت، خشکی و نیز از نظر دارویی دارند ضروری به نظر می رسد. برآورد میزان بقا و سازگاری یک گونه گیاهی به تغییرات شرایط محیطی، بسیار پیچیده است و عوامل مختلفی بر آن موثر می باشد که تنوع ژنتیکی به عنوان یکی از این عوامل در درازمدت بسیار قابل توجه می شود (booy et al., 2000). دانستن میزان تنوع ژنتیکی گونه ها و عوامل موثر بر آن، به چند دلیل از اهمیت بالایی برخوردار است که مهمترین آن ها به شرح زیر می باشد: •برای حفظ گونه ها: مدیریت موفق در حفظ و نگهداری جمعیت های طبیعی وابسته به برآورد دقیق تنوع ژنتیکی به منظور پاسخگویی به سوالاتی نظیر ارتباطات ژنتیکی میان افراد و سطح و ساختار تنوع ژنتیکی در آن جمعیت می باشد. به ویژه دانش درباره ساختار ژنتیکی جمعیت ها یک چشم انداز تاریخی در مورد تغییرات تکاملی یک گونه فراهم می آورد و اجازه پیش بینی واکنش جمعیت ها به حوادث طبیعی را می دهد (abdel-mawgood et al., 2006). •برای حفظ سلامت اکوسیستم ها: تنوع ژنتیکی یک مولفه اصلی و ضروری در تنوع زیستی می باشد که به خاطر فراهم آوردن امکان سازش به تغییرات محیطی، نقش مهمی در حفظ سلامت اکوسیستم ها دارد. یک چالش اساسی در ژنتیک جمعیت و تکامل مولکولی، فهم نیروهای شکل دهنده الگوهای تنوع ژنتیکی در درون و بین گونه ها می باشد که در بین این نیروها که شامل نوع سیستم زایشی، جریان ژنی و مکانیسم پراکنش دانه و دانه گرده، اندازه جمعیت و غیره می باشد، سیستم های زایشی تاثیر مهمی روی تنوع مولکولی و تکامل ژنومی دارند (glémin et al., 2006). به عبارت دیگر به خاطر تاثیری که سیستم های زایشی روی مقدار و نحوه توزیع تنوع ژنتیکی در درون و بین جمعیت ها دارند در مقایسه با دیگر صفات، می توانند نقش مهمتری در تعیین الگوها و میزان سازش جمعیت ها به انتخاب طبیعی داشته باشند (hosinger, 2000). امروزه پیشرفت در بیولوژی سلولی و ژنتیک منجر به توسعه نشانگرهای مولکولی قدرتمند و قابل اعتماد نظیر تکنیک های مبتنی بر pcr برای مطالعه تنوع ژنتیکی شده است که متداول ترین این تکنیک ها، rapd است که علی رغم محدودیت هایی نظیر تکرارپذیری و عدم تشخیص هموزیگوت و هتروزیگوت به دلیل طبیعت غالب، از آن جا که متد ساده، سریع و ارزانی است به طور وسیعی برای تعیین واریته، تعیین تنوع ژنتیکی، ارتباط میان ژنوتیپ ها و تولید نقشه فیلوژنتیکی استفاده می شود (williams et al., 1990). کور یا کبر با نام علمی l. capparis spinosa یک گیاه بوته ای چندساله متعلق به تیره capparidaceae است. این گیاه که از عناصر تشکیل دهنده پوشش گیاهی اکوسیستم مدیترانه ای می باشد علاوه بر مقاومت قابل ملاحظه ای که نسبت به اقلیم گرم از خود نشان می دهد قادر به تحمل سرما تا c400- نیز می باشد ضمن این که تاج گیاه با پوشاندن سطح خاک به حفظ و نگهداری آب در خاک و جلوگیری از فرسایش آن کمک می کند (rhizopouleu & psaras, 2003). کور ضمن استفاده دارویی و غذایی گسترده ، از نظر اقتصادی نیز اهمیت قابل توجهی دارد به طوری که گاهی از جوانه های زایشی و میوه های نارس آن به عنوان خاویار گیاهی یاد می شود (موافقی و دیگران، 1387) با این وجود اطلاعات ما در مورد تنوع ژنتیکی این گیاه و عوامل موثر بر آن، به ویژه نقش و میزان تاثیر سیستم زایشی بر مقدار و نحوه توزیع تنوع ژنتیکی در درون و بین جمعیت های آن به منظور اخذ راهکارهای مناسب جهت حفظ و نگهداری از این گونه ارزشمند بسیار اندک می باشد، بنابراین در این پروژه تنوع ژنتیکی درون و بین جمعیتی کور، در هفت جمعیت از استان های آذربایجان شرقی و اردبیل با استفاده از نشانگرهای rapd مورد مطالعه قرار گرفت3 .6 بحث و نتیجه گیری کلی نتایج ما نشان می دهد که میزان تنوع ژنتیکی درون جمعیتی کور به طور معناداری بیشتر از تنوع ژنتیکی بین جمعیتی آن می باشد که نشان دهنده آن است که گیاه مورد مطالعه ما یک گونه دگرگرده افشان است و این نشان می دهد که تمام استراتژی های به کار رفته توسط کور برای جذب گرده افشان و بالا بردن سطح دگرگرده افشانی در این گیاه با موفقیت همراه بوده است. تکامل سیستم زایشی گیاه در جهت آندرومونواشیزم مهمترین استراتژی گیاه برای تخصیص بهینه منابع در جهت افزایش موفقیت تولیدمثلی و به دنبال آن افزایش بقا می باشد. در این سیستم تولیدمثلی، هزینه ای که از حذف ساختار زایشی ماده در تعدادی از گل های هرمافرودیت به منظور تولید گل های نر، در گیاه ذخیره می شود در جهت دیگر صفات زایشی تضمین کننده دگرگرده افشانی صرف می شود. در چارچوب مدل تخصیص بهینه منابع دو فرضیه برای عمل گل های نر در گیاهان آندرومونواشیزم پیشنهاد شده است. در فرضیه دهندگی دانه گرده اشاره می شود که اندام های نر به عنوان منبعی از دانه های گرده ی دگرگرده افشانی انجام وظیفه می کنند. مطالعات نشان می دهد که گل های نر و کامل در کور از نظر تعداد دانه گرده هیچ تفاوت معناداری ندارند ولی گل های نر در مقایسه با گل های کامل دارای بساک پهن تر و بزرگ تری هستند که دانه های گرده بزرگ تر با قدرت زیستایی بیشتری تولید می کنند این دانه های گرده توانایی بیشتری در رشد لوله گرده و به دنبال آن باروری تخمک ها و در نهایت موفقیت زایشی ماده دارند. در فرضیه دوم که به فرضیه گیرندگی دانه گرده موسوم می باشد، گل های نر با افزایش تظاهرات گیاه باعث جذب بیشتر گرده افشان ها و به دنبال آن اثر بر دگرگرده افشانی می شوند، گل های کامل نیز در جذب گرده افشان ها نقش بسزایی دارند به این ترتیب که جام گل ، که در گیاهان برای جذب گرده افشان ها نقش مرکزی دارد، در کور نسبت به سایر گیاهانی که در منطقه مدیترانه ای رشد می کنند و در تابستان گل می دهند بزرگ تر می باشد. جام گل بزرگ تر علاوه بر این که نسبت به انواع کوچک تر باعث ملاقات بیشتر در هر بار و در نهایت تراکم بیشتر گرده افشان ها می شود به طور مثبتی نیز با تولید شهد در ارتباط می باشد، جام گل بزرگ شهد بیشتری را به عنوان پاداش برای جذب گرده افشان ها تولید می کند (zhang & tan, 2009). با توجه به این که گل های کور فقط برای یک شب دوام دارند از این رو گیاه برنامه زمان بندی شده دقیقی برای باز شدن گل ها، ترشح شهد و متصاعد کردن بو دارد به عبارت دیگر تمام ویژگی های ساختاری و عملکردی گل های کور متناسب با تبلیغات شبانه آن هاست. کاسبرگ ها به آهستگی در ساعت 7 صبح باز می شوند و تا عصر در همان وضعیت در برابر نور آفتاب قرار دارند. گلبرگ های سفیدرنگ به همراه تعداد زیادی پرچم و یک کلاله بلند عصر حدود ساعت 18 گسترده می گردد و در حالی که شهدشان به درون حفره کاسبرگ ترشح می شود بوی خوش و تندی را متصاعد می کنند. گرچه این گل ها تضاد کمی به لحاظ رنگ با پس زمینه دارند اما می توانند توسط زنبورها تشخیص داده شوند. صبح روز بعد گلبرگ های سفت و محکم کور جدا می شوند، در حالی که کلاله به صورت متورم باقی می ماند و شرایط آسان تری را برای دسترسی گرده افشان ها فراهم می کند (petanidou et al., 2005). در سال 1987 منتشر شد که گل های کور در دو بازه زمانی توسط گرده افشان ها ملاقات می شود از 19 تا 4 صبح توسط زنبورهای solitary و از 5 تا 10 صبح نیز توسط زنبورهای عسل ملاقات می شوند (rhizopoulou et al., 2006). استفاده از خودگرده افشانی (میزان خودگرده افشانی در کور 10% گزارش شده است) استراتژی دیگری است که کور با توجه به شرایط گرم و خشک حاکم در فصل گلدهی خود و نیز کوتاه بودن مدت زمان شکوفایی بساک و رویارویی با گرده افشان ها، به عنوان مکانیسم تضمین کننده تولیدمثل و بقا خود در این شرایط به کار می گیرد. با توجه به این که گل های کامل کور می توانند هم از طریق خودگرده افشانی (اتوگامی و ژیتونوگامی ) و هم دگرگرده افشانی تولید میوه کنند می توان این طور نتیجه گیری کرد که آن ها دارای یک سیستم زایشی پیچیده هستند و سیستم تولیدمثلی آندرومونواشیزم در .c. spinosa l می تواند نتیجه برهم کنش توارث- محیط باشد (zhang & tan, 2008). به همین جهت گفته می شود سیستم های زایشی که به خاطر تاثیری که روی ساختار ژنتیکی جمعیت ها دارند به شدت مورد توجه می باشند، خود متاثر از فاکتورهای ژنتیکی و عوامل اکولوژیکی هستند. بررسی های مختلفی که توسط محققین و با استفاده از نشانگرهای متفاوت صورت گرفته است نشان می دهد گیاهانی که به طور غالب دگرگرده افشان هستند نسبت به انواع خودگرده افشان دارای سطح نسبتا بالایی از تنوع ژنتیکی درون جمعیتی هستند و معمولا این مطلب به صورت یک اصل کلی قابل قبول می باشد. توزیع تنوع ژنتیکی در جمعیت های کور نیز مطابق با این اصل کلی بوده که مقایسه میزان تنوع ژنتیکی درون و بین جمعیتی کور با دیگر گیاهان دگرگرده افشان که از نظر شکل زندگی (یک ساله یا چندساله بودن) و نیز از نظر اندازه جمعیت (گیاهان دگرگرده افشانی که از نظر اندازه جمعیت جز جمعیت های کوچک و مجزا نبوده و از پیامدهای ژنتیکی چنین جمعیت های رنج نمی برند) با آن مشابه هستند، می تواند در تایید این مطلب به ما کمک کند. میزان تنوع ژنتیکی درون جمعیتی کور در این مطالعه 67/17% به دست آمد در حالی که این مقدار در دیگر گیاهان دگرگرده افشان به طور مثال در coelonema draboides (brassicaceae) حدود 84/2% (chen et al., 2005)، در hibiscus tiliaceus (malvaceae) 84/8% (tang et al., 2003)، در asimina triloba (annonaceae) 88/2% (huang and layne, 1998) و در dictamnus albus (rutaceae) نیز 72/6% (hensen & oberprieler, 2005) گزارش شده است که این نشان می دهد که سطح هتروزیگوتی در جمعیت های مورد مطالعه کور در حد مطلوب می باشد و این جمعیت ها توانایی بقا و سازش به تغییرات محیطی را دارند که این توانایی را مرهون نوع سیستم گرده افشانی خود هستند. مزیت دگرگرده افشانی در انتقال سریع ژن ها به نسل های بعدی، بالا نگه داشتن سطح تنوع ژنتیکی در درون جمعیت ها و اعطای قابلیت سازش و بقا در برابر تغییرات محیطی به جمعیت ها می باشد. اطلاع از میزان فاصله و تنوع ژنتیکی در مجموعه های گیاهی ضمن حفظ ذخایر ژنتیکی می تواند در برنامه های اصلاحی نیز مفید باشد البته لازم به ذکر است که تاکنون هیچ گونه گزارشی مبنی بر انجام برنامه های اصلاحی بر روی کور دیده نشده است. توجه به دندروگرام های به دست آمده توسط روش upgma و براساس فاصله ژنتیکی نی در نمونه های فردی، نشان می دهد که این گروه بندی از فواصل جغرافیایی جمعیت ها تبعیت نمی کند. به عبارت دیگر نتایج به دست آمده از فواصل ژنتیکی جمعیت ها با فواصل جغرافیایی آن ها مطابقت ندارد (جدول 2-2). به عنوان مثال با وجود این که دو جمعیت عاشقلو- کلاله و عاشقلو- تاتار دو جمعیت بسیار نزدیک به یکدیگر هستند و فقط 4/43 کیلومتر هوایی با هم فاصله دارند ولی در این دندروگرام، این دو جمعیت در دو خوشه جداگانه قرار گرفتند در حالی که جمعیت صوفیان- مرند با وجود فاصله جغرافیایی قابل توجهی (100/56 کیلومتر هوایی) که از جمعیت عاشقلو- کلاله دارد نه تنها با آن در یک خوشه اصلی قرار گرفته است بلکه در زیر خوشه نیز با هم مشترکند. که البته به منظور حصول اطمینان از عدم تطابق فواصل ژنتیکی جمعیت ها از فواصل جغرافیایی آن ها تست correlation انجام شد (شکل 3-7)عدم تطابق فاصله جغرافیایی با شباهت ژنتیکی در گونه های گیاهی زیادی گزارش شده است. که از آن جمله می توان به گونه های capparis spinosa l. (khouildi et al., 1999)، capparis decidua (abdel-mawgood et al., 2010) و liatris aspera (kitchen et al., 2001) اشاره کرد. البته تطابق بین فاصله ژنتیکی با فواصل جغرافیایی نیز در گونه های گیاهی زیادی گزارش شده است. گونه های gaultheria fragrantissima (apte et al., 2006)، thalictrum petaloideum (lei et al., 2004)، uniola paniculata (franks et al., 2004) و carex rariflora (vellend and waterway, 1999) مثال هایی برای این تطابق می باشند. در مجموع به نظر می رسد نشانگرهای ملکولی rapd با تولید درصد بالایی از نوارهای چندشکل، ابزار مناسبی برای مطالعه ساختار ژنتیکی جمعیت های کور و نیز برای تعیین میزان تنوع ژنتیکی در آن ها می باشد. اما از آن جا که نتایج به دست آمده از نمونه های بالک با نتایج حاصل از نمونه های انفرادی متفاوت است از این رو اگر هدف مطالعه تنوع ژنتیکی درون و بین جمعیت ها باشد نتایج به دست آمده بر پایه dna توده ای قابل استناد نمی باشد و باید نمونه های فردی درون جمعیت بررسی شوند.