گروه‌بندی ژنوتیپ‌های فندق (corylus avellana l.) بومی شمال‌غرب ایران با استفاده از نشانگر ژنتیکی scot به روش pcoa و ارتباط آن با میزان تاکسول و پلی فنل‌ها

سابقه و هدف: تاکسول یکی از ارزشمندترین مواد موثره موجود در برخی گیاهان است که در شیمی درمانی بر علیه سرطان‌های سینه، معده، تخمدان، کبد، ریه، دهانه رحم و پانکراس استفاده می‌شود. برگ فندق (corylus avellana l.) یکی از گیاهانی است که وجود تاکسول در آن اثبات شده است. جنگل‌های طبیعی مناطق اردبیل، ارسباران و میانه از مناطق مهم ژرم  پلاسم‌های فندق می‌باشند. هدف از این پژوهش بررسی و گروه‌بندی نمونه‌های زیر جمعیتی فندق این مناطق براساس نشانگر ژنتیکی scot و مقایسه نمونه‌های یک کلاستر با استفاده از تجزیه به مولفه‌های اصلی از نظر میزان تاکسول موجود در برگ فندق و خصوصیات فیتوشیمیایی میوه آنها بود.مواد و روش‌ها: این پژوهش طی سال‌های 99-1398 انجام شد. در این پژوهش تعداد 78 نمونه تک درخت بومی از جنگل‌های طبیعی فندقلو اردبیل، میانه و ارسباران انتخاب شده (بر حسب فاصله جغرافیایی نمونه‌های هر منطقه جمیعت ان منطقه در نظر گرفته شد) و موقعیت جغرافیایی هر منطقه با gps ثبت شد. صفات کمّی و کیفی فندق براساس وسعت، خصوصیات جغرافیایی و تنوع احتمالی موجود بین توده‌های فندق شمال‌غرب کشور و براساس توصیف‌گر فندق معاونت تحقیقات و شناسایی ارقام گیاهی، وزارت جهاد کشاورزی جمع‌آوری شد. براساس تنوع فنوتیپی، نمونه‌های زیر جمعیتی (تک درخت) انتخاب شده، از قسمت برگ استخراج dna به روش ctab انجام شد. پس از کیفیت سنجی dna در طیف جذبی 260 و 280 نانومتر در نانودراپ، با استفاده از پرایمرهای اختصاصی scot، واکنش pcr انجام شد. سپس الکتروفورز نسبت به حضور یا عدم حضور نشانگر (صفر و یک) انجام و داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار pop gene v1.32 مورد ارزیابی قرار گرفتند. از هر گروه بسته به تعداد نمونه‌ها، حداقل دو نمونه انتخاب و میزان تاکسول در برگ آنها استخراج و اندازه‌گیری شد. از میوه‌های فندق نمونه‌های انتخابی گزینش و میزان خصوصیات آنتی‌اکسیدانی، فنل‌ها، اسیدهای چرب و میزان برخی عناصر معدنی اندازه‌گیری شد.نتایج: براساس وجود و عدم وجود باندهای ژنتیکی scot در ژنوم نمونه‌های انتخابی فندق از مناطق مختلف آنالیز تجزیه به مولفه‌های اصلی (pcoa) انجام شد. هبستگی (ضریب همبستگی مانتل) بین ضریب تشابه براساس گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها با استفاده از نشانگر scot و ضرایب تشابه با استفاده از داده‌های مشخصات جغرافیایی برابر با 0.54 محاسبه شد که معنی‌دار بود (pvalue<.05). بررسی میزان محتوی اطلاعات ژنتیکی (pic) براساس پرایمرهای scot مورد استفاده نشان داد که در گروه‌های جدا شده براساس pcoa میزان pic متفاوت بود. بین گروه‌های ژنوتیپی از نظر صفات محتویات پروتئینی، محتویات اسیدهای چرب، فیبر، کربوهیدرات، فنل تام، پالمیتیک‌اسید. تفاوت معنی‌دار در سطوح احتمال0.05و 0.01وجود داشت و از نظر بقیه صفات تفاوت معنی‌دار دیده نشد.مقایسه میانگین گروه‌های ژنوتیپی فندق نشان داد که از نظر محتوی پروتئینی، درصد اسیدهای چرب، میزان خاصیت آنتی‌اکسیدانی و پالمیتیک اسید، بیشترین میانگین مربوط به ژنوتیپ‌های گروه 1 بوده است. مقادیر ضرایب تشابه در گروه‌بندی براساس نشانگر scot و ضرایب تشابه حاصل نتایج نشان داد، میزان همبستگی بین ضرایب محاسبه شده 0.76 است. ارزیابی جریان ژنی (nm) وشاخص تثبیت (fst) در درون جمعیت‌ها و ژنوتیپ‌های فندق بیشترین میزان جریان ژنی nm و کمترین میزان fst را در کل جمعیت‌ها (0.55=fst و 0.7=nm) را نشان دادند که همین روند در گروه‌ها نیز رعایت شده بود هر چند که میزان ضریب nm در ژنوتیپ‌های گروه 1 بود (0.81= nm). میزان هتروزیگوسیتی بین جمعیتی (dst) 0.15 برآورد شد.نتیجه‌گیری: از آنجایی‌که همواره در مطالعه صفات فیتوشیمیایی مستلزم زمان و انجام آزمایشات متعدد است، وجود نشانگرهای نشانگر قابل اعتماد تکرارپذیر برای یافتن ژنوتیپ‌های با شاخصه‌های فیتوشیمیایی و تاکسول بالا ضرورت پیدا می‌کند. مقدار پایین پارامتر جریان ژنی nm)) نشان داد که جمعیت‎های مورد مطالعه میل به افتراق بالایی دارند. وجود تنوع ژنتیکی بالا درون جمعیت‎ها امکان اجرای برنامه‎های اصلاحی را توجیه‌پذیر می‎سازد. بالا بودن تشابه ژنتیکی بین جمعیت‎ها مطالعه نشانگر scot (بیشترین0.97 کمترین 0.81) نشان داد جمعیت‌ها به یک منشاء و زمینه ژنتیکی تعلق دارند.

grouping of hazelnut (corylus avellana l.) genotypes native to northwest iran using scot genetic marker by pcoa method and its elationship with the amount of taxol and polyphenols

background and objectives: taxol is one of the most valuable effective substances found in some plants, which is used in chemotherapy against breast, stomach, ovary, liver, lung, cervix and pancreas cancers. hazel leaf (corylus avellana l.) is one of the plants in which taxol has been proven. the natural forests of ardabil, arsbaran and miane regions are important areas of hazelnut germplasm. the purpose of this research is to investigate and group the subpopulation samples of hazelnuts in these regions based on the scot genetic marker and compare the samples of a cluster using principal component analysis in terms of the amount of taxol present in hazelnut leaves and the phytochemical characteristics of the fruit.methodology: current research was done in 2018-2019. in this research, 78 samples of native trees were selected from the natural forests of fandalo, ardabil, mianeh, and arsbaran (according to the geographic distance of the samples of each region, the population of that region was considered) and the geographic location of each region was recorded with gps. quantitative and qualitative characteristics of hazelnuts were collected based on the size, geographic characteristics and possible diversity among the hazelnut stands in the northwest of the country and based on the description of hazelnuts of the deputy research and identification of plant varieties, ministry of agricultural jihad. in this research, based on phenotypic diversity, subpopulation samples (single tree) were selected, and dna extraction was done from the leaf part by ctab method. after measuring the quality of dna in the absorption spectrum of 260 and 280 nm in the nanodrop, using scot specific primers, the pcr reaction was performed. then, electrophoresis was performed for the presence or absence of markers (zero and one) and the data were evaluated using pop gene v1.32 software. from each group, depending on the number of samples, at least two samples were selected and the amount of taxol in their leaves was extracted and measured. selected samples of hazelnut fruits were selected and the amount of antioxidant properties, phenols, fatty acids and the amount of some mineral elements were measured.results: based on the presence and absence of scot genetic bands in the genome of selected hazelnut samples from different regions, principal component analysis (pcoa) was performed. correlation (mantel’s correlation coefficient) between the similarity coefficient based on the grouping of genotypes using the scot marker and the similarity coefficients using geographic characteristics data was calculated as 0.54, which was significant (pvalue<.05). examination of the amount of genetic information content (pic) based on the used scot primers showed that the amount of pic was different in the groups separated based on pcoa. between genotypic groups in terms of protein content, fatty acid content, fiber, carbohydrate, total phenol, palmitic acid. there was a significant difference in the probability levels of 0.05 and 0.01, and no significant difference was seen in terms of other traits. the comparison of the averages of hazelnut genotypic groups showed that in terms of protein content, percentage of fatty acids, amount of antioxidant property and palmitic acid, the highest average was related to the genotypes of group 1. the values of the similarity coefficients in the grouping based on the scot indicator and the similarity coefficients obtained from the results showed that the correlation between the calculated coefficients is 0.76. evaluation of gene flow (nm) and fixation index (fst) within the populations and genotypes of hazelnut showed the highest amount of gene flow nm and the lowest amount of fst in all populations (fst=0.55 and nm=0.7) they showed that the same trend was observed in the groups as well, although the amount of nm coefficient in the genotypes of group 1 was (nm=81). the amount of inter-population heterozygosity (dst) was estimated to be 0.15.conclusion: since the study of phytochemical traits always requires time and conducting numerous tests, the existence of reliable and reproducible markers is necessary to find genotypes with high phytochemical and taxol characteristics. the low value of the gene flow parameter (nm) showed that the studied populations have a high tendency to differentiate. the existence of high genetic diversity within populations makes it possible to implement breeding programs. the high genetic similarity between the populations, the study of the scot indicator (the highest 0.97, the lowest 0.81) showed that the populations belong to the same origin and genetic background.