ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های جو (hordeum vulgare l.) با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره

مقدمه: آگاهی از سطح تنوع ژنتیکی و برآورد آن در ژرم‌پلاسم‌های گیاهی، اساس بسیاری از برنامه‌ های به‌نژادی به‌شمار می‌رود. نشانگرهای ریزماهواره (ssr) به‌دلیل تکرارپذیری بالا، ماهیت چندآللی، توارث هم‌بارز و فراوانی ژنومی بالا، کاربرد فراوانی در بررسی تنوع ژنتیکی و تعیین روابط بین ژنوتیپ‌ها دارند. هدف از این تحقیق، مطالعه تنوع ژنتیکی 40 ژنوتیپ جو با استفاده از نشانگر های ریزماهواره و شناسایی نشانگرهای برخوردار از بیش‌ترین توانایی متمایزکنندگی بود.مواد و روش‌ها: در این تحقیق تنوع ژنتیکی 39 رقم جو زراعی و یک ژنوتیپ جو وحشی با استفاده از 57 نشانگر ریزماهواره بررسی شد که از این تعداد، 51 نشانگر چندشکل و برخوردار از تکثیر واضح و قابل قبول، برای ارزیابی مولکولی ژنوتیپ‌ها انتخاب شدند. امتیازدهی الگوی نواری نشانگرها به‌صورت یک (وجود نوار) و صفر (عدم وجود نوار) و نیز به‌صورت هم‌بارز انجام شد. سپس کارآیی نشانگرها به‌وسیله میزان اطلاعات چندشکلی، فراوانی آلل‌های شایع، تعداد آلل‌ها، هتروزیگوسی مشاهده شده و تنوع ژنی (هتروزیگوسی مورد انتظار) ارزیابی شد. افزون بر این، ژنوتیپ‌های جو با استفاده از روش تجزیه خوشه‌ای بر مبنای الگوریتم minimum evolution و ضریب p-distance گروه‌بندی شدند.یافته‌های تحقیق: در مجموع 200 آلل (با میانگین 3.92 آلل به‌ازای هر جایگاه) تکثیر شد. متوسط میزان اطلاعات چندشکلی و تنوع ژنی (هتروزیگوسی مورد انتظار) برای این نشانگرها به‌ترتیب 0.48 و 0.54 بود. فراوانی آلل‌های شایع از 0.25 تا 0.92 با میانگین 0.56 متغیر بود که به‌ترتیب به نشانگرهای gbms021 و gbm1275 اختصاص داشت. نشانگر gbms027 نیز از بیش‌ترین میزان اطلاعات چندشکلی، هتروزیگوسی مورد انتظار و تعداد آلل برخوردار بود. تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌ها را در سه گروه قرار داد. گروه اول دارای بیش‌ترین تعداد ژنوتیپ‌های مناطق معتدل (اعم از گرم یا سرد) با عادت رشدی بهاره بود. گروه دوم عمدتاً از ژنوتیپ‌های مناطق معتدل و سرد با عادت رشدی بهاره و بینابین تشکیل شد. گروه سوم، بیش‌تر شامل مخلوطی از ژنوتیپ‌های مناطق معتدل و گرمسیر با عادت رشدی بینابین و بهاره بود و بیش‌تر ژنوتیپ‌های خارجی نیز در این گروه واقع شدند. در عین حال، تجزیه خوشه‌ای بر اساس نشانگرهای ریزماهواره قادر به تفکیک کامل ژنوتیپ‌های مناطق جغرافیایی مختلف و با عادت رشدی متفاوت نبود.نتیجه‌گیری: به‌طور کلی تنوع ژنتیکی قابل توجهی بین ژنوتیپ‌های جو مورد مطالعه از نظر نشانگرهای ریزماهواره وجود داشت. نشانگرهای gbms027، gbms021، gbms006، gbms180، gbms0160، gbm1272 و gbms002 به‌علت دارا بودن میزان اطلاعات چندشکلی، هتروزیگوسی مورد انتظار و تعداد آلل بالاتر، به‌عنوان نشانگرهای برخوردار از بیش‌ترین توانایی متمایز کنندگی شناسایی شدند. از تنوع موجود می‌توان در برنامه‌های به‌نژادی جو استفاده کرد.

analysis of genetic diversity of barley (hordeum vulgare l.) genotypes by microsatellite markers

introductionknowledge of the level of genetic diversity and its estimation in plant germplasms is the basis of many breeding programs. due to high levels of polymorphism, high reproducibility, polyallelic nature, codominant scoring, and high genomic frequency, microsatellite (ssr) markers are used widely in investigating genetic diversity and determining the relationships between genotypes. this research aimed to study the genetic diversity of 40 barley genotypes in terms of ssr markers and to determine the markers with the highest discriminating ability.materials and methodsin this research, the genetic diversity of 39 barley cultivars and one wild barley genotype was investigated in terms of 57 ssr markers, of which 51 polymorphic markers with clear and acceptable amplification were selected for molecular evaluation of the genotypes. the banding pattern of markers was scored as one (presence of the band) and zero (absence of the band) and also, as the codominance state. then, the efficiency of the markers was evaluated by the polymorphism information content, frequency of common alleles, number of alleles, observed heterozygosity, and gene diversity. in addition, barley genotypes were grouped by cluster analysis with the minimum evolution algorithm and the p-distance coefficient.research findingstotally, 200 alleles (with an average of 3.92 alleles per locus) were amplified. the average polymorphism information content and gene diversity for these markers were 0.48 and 0.54, respectively. the frequency of common alleles ranged from 0.25 to 0.92 with an average of 0.56, which belonged to the gbms021 and gbm1275 markers, respectively. also, the gbms027 marker had the highest polymorphism information content, expected heterozygosity, and allele number. cluster analysis assigned the genotypes into three groups. the first group had the highest number of genotypes from the temperate regions (either warm or cold) with spring growth habit. the second group consisted mainly of genotypes from the temperate and cold regions with spring and intermediate growth habits. the third group was mostly a mixture of genotypes from temperate and tropical regions with the intermediate and spring growth habit, and most foreign genotypes were also assigned to this group. however, cluster analysis based on ssr markers couldn’t fully separate the genotypes of different geographical regions, and with different growth habits.conclusionin general, there was significant genetic diversity among the barley genotypes studied in terms of ssr markers, and the markers gbms027, gbms021, gbms006, gbms180, gbms0160, gbm1272, and gbms002 were identified as markers with the highest discriminating ability due to having the higher amount of polymorphic information content, expected heterozygosity, and allele number. this diversity can be utilized in the barley breeding programs.