بررسی تنوع ژنتیکی اکوتیپ‌های مختلف زعفران ایرانی با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره

هدف: زعفران (crocus sativus l.) گیاهی چندساله، نرعقیم و تریپلوئید است. کلاله‌های خشک‌شده زعفران کاربردهای فراوانی در صنعت غذا و دارو دارند. زعفران به‌دلیل نرعقیمی و تکثیر غیر‌جنسی از طریق بنه‌ها، تنوع ژنتیکی بسیار کمی دارد. بنابراین، در معرض خطر شدید فرسایش ژنتیکی قرار دارد که مانعی برای تولید گسترده و انبوه زعفران است. این پژوهش با هدف، بررسی تنوع موجود در بین اکوتیپ‌ها، ارزیابی همبستگی بین صفات و دسته‌بندی اکوتیپ‌های زعفران انجام شد.روش پژوهش: آزمایشی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو تکرار در سه برداشت جهت بررسی تنوع زیستی 22 اکوتیپ زعفران در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تهران واقع در استان البرز اجرا شد. در این پژوهش صفات مهم زراعی و مقدار متابولیت‌های ثانویه با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا بین اکوتیپ‌ها اندازه‌گیری شد.یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان‌دهنده وجود تنوع بین اکوتیپ‌ها از لحاظ تمام صفات موردبررسی بود. اکوتیپ قائنات از نظر اکثر صفات زراعی دارای بیش‌ترین میانگین بود. نتایج همبستگی نشان داد مقدار کروسین و پیکروکروسین با یکدیگر رابطه مثبت و معنی‌دار دارند، درحالی‌که هیچ رابطه معنی‌داری بین مقدار سافرانال با کروسین و پیکروکروسین مشاهده نشد. مقدار سافرانال نیز با صفات زراعی از جمله طول برگ و کلاله، وزن تر گل و کلاله رابطه مثبت ومعنی‌داری را نشان داد. براساس نتایج تجزیه به مولفه‌های اصلی هفت مولفه 97 درصد از واریانس تغییرات کل را توجیه کردند. صفات طول برگ، وزن تر کلاله، طول کلاله و مقدار سافرانال در مولفه اول و صفات مقدار پیکروکروسین، کروسین و طول گلبرگ در مولفه دوم بیش‌ترین نقش مثبت را در توجیه 66/7 درصد از تغییرات کل را داشتند. در تحلیل خوشه‌ای اکوتیپ‌ها در پنج دسته مجزا قرار گرفتند. بیش‌ترین شباهت ژنتیکی بین اکوتیپ‌های‌ قائنات و فردوس 16 و بیش‌ترین فاصله ژنتیکی بین اکوتیپ‌های قائنات و اراک مشاهده شد. هم‌چنین، صفات نیز در سه دسته خوشه‌بندی شدند؛ به‌طوری‌که مقدار کروسین و پیکروکروسین و طول گلبرگ در دسته اول، مقدار سافرانال، طول برگ و کلاله و گل، وزن تر گل و کلاله در دسته دوم و درنهایت عملکرد با تعداد کل گل و وزن خشک کلاله در دسته سوم قرار گرفتند.نتیجه‌گیری: با توجه به این‌که این اکوتیپ‌ها برای مدت طولانی در منطقه ثابت جغرافیایی کشت و نگه‌داری شده‌اند، اما همچنان از نظر صفات زراعی و فیتوشیمیایی دارای تنوع بودند. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت منشا تنوع مشاهده‌شده در نتیجه وجود تنوع در سطوح ژنوم، ترنسکریپتوم و یا اپی‌ژنوم است.

investigating the genetic diversity of different iranian saffron accessions using multivariate statistical methods

objective: saffron (crocus sativus l.) is a perennial, sterile, and triploid plant. moreover, dried saffron stigmas have many uses in the food and medicine industry. saffron plants propagate by corms due to sterility. therefore, it has limited diversity and a poor plant breeding background, leading to genetic erosion. as a result, being under severe risk of genetic erosion is an obstacle to the breeding and production of saffron. the objective of this study was to investigate the diversity among saffron ecotypes, to evaluate the correlation between morphological traits and the amounts of secondary metabolites, and to classify the ecotypes.methods: a complete randomized block design with two replications in three harvests has been conducted to investigate the biological diversity of 22 saffron accessions collected from different regions of iran at the tehran university research farm, mohamadshahr, alborz, iran. the most important morphological traits and amount of secondary metabolites, including crocin, picrocrocin, and safranal, were measured by using high-performance liquid chromatography.results: analysis of variance showed significant differences among accessions for studied traits in three consecutive harvests. qaenat accession had the highest means of obtaining the most morphological characteristics. the factor analysis based on pca showed that the two first components explained 97 percent of the total variance of traits. the traits of leaf length, stigma fresh weight, stigma length, and safranal in the first component and picrocrocin, crocin, and petal length in the second component had the most positive role in justifying 66.7 percent of the total variance, respectively. based on cluster analysis, accessions were divided into five clusters. the qaenat and firdos 16 accessions had the most genetic similarity, and the qaenat and arak accessions had the farthest genetic distance. moreover, the studied traits are divided into three clusters, so that the amount of crocin and picrocrocin and petal length are in the first category, the amount of safranal, the length of leaf, length of stigma and length of flower, fresh weight of flower and stigma are in the second category, and the final yield, the total number of flowers, and dry weight of stigma are in the third category.conclusion: although studied accessions were cultivated and preserved in the same geographical environment, they had significant differences at morphological and phytochemical levels. therefore, it can be concluded that the origin of the observed diversity is the result of the existence of diversity at the genome, transcriptome, or epigenome levels.