تجزیه ساختار جمعیت در برخی از ژنوتیپ‌های گندم نان و دوروم با استفاده از نشانگرهای snp و روش‌های pca و dapc

ارزیابی ساختار جمعیت، جهت درک الگوهای تنوع، انتخاب والدین مناسب برای تلاقی، شناسایی دقیق مکان‌های ژنومی کنترل‌کننده صفات، مطالعات تکاملی و روابط خویشاوندی ضروری است. در جریان تحقیق حاضر، ساختار ژنتیکی در جمعیتی متشکل از 383 ژنوتیپ گندم ایرانی از گونه‌های هگزاپلوئید (ارقام زراعی و توده‌های بومی) و تتراپلوئید بر اساس روش‌های مبتنی‌بر فاصله (تجزیه به مولفه‌های اصلی و تجزیه تابع تشخیص مولفه‌های اصلی) مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور از 16270 نشانگر چندشکلی تک نوکلئوتیدی (snp) به‌دست آمده توسط روش gbs، استفاده شد. بر اساس نتایج، تقریباً یک‌چهارم از واریانس کل به تنوع بین جمعیت‌ها تعلق داشت و ضریب fst بین ارقام زراعی و توده‌های بومی برابر با 0.15 به‌دست آمد. در حالی‌که ضریب فوق بین نمونه‌های تتراپلوئید و توده‌های بومی هگزاپلوئید بالا و برابر با 0.44 بود. ژنوم d کمترین مقدار شاخص fst را به‌ خود اختصاص داد و کروموزوم 4b بیشترین میزان ضریب fst و سایر شاخص تنوع ژنی را نشان داد. گرچه بای‌پلات pca، ارقام زراعی و توده‌های بومی گندم‌های هگزاپلوئید را به‌خوبی از هم تفکیک نمود، اما نتوانست تمایز روشنی بین نمونه‌های تتراپلوئید با سایر ژنوتیپ‌ها ایجاد نماید. ارزیابی دقیق ساختار جمعیت با روش dapc توانست به‌طور موفقیت‌آمیزی گروه‌های از پیش تعیین شده را شناسایی و تفکیک کند. این نتیجه بدان دلیل است که رویکرد dapc تمایز بین گروه‌ها را به حداکثر و تغییرات درون گروه را به حداقل می‌رساند. اختلاط جزئی بین ارقام زراعی و توده‌های بومی هگزاپلوئید را می‌توان به تبادل ژنی بین این دو گروه و یا شاید برچسب‌گذاری اشتباه آنان در زمان جمع‌آوری ارتباط داد. به‌طور کلی، نتایج حاصل از این مطالعه اطلاعات مفیدی درباره تمایز ژنتیکی نمونه‌های گندم تتراپلوئید و هگزاپلوئید ایرانی ارائه داد که می‌تواند در برنامه‌ریزی‌های آتی به‌نژادی گندم مورد استفاده قرار گیرد. همچنین حفاظت از این نمونه‌ها در بانک‌های ژن برای استراتژی‌های مختلف ضروری می‌باشد.

evaluation of population structure in some bread and durum wheat genotypes using snp markers and pca and dapc methods

evaluating the population structure is essential for understanding diversity patterns, choosing proper parents for crossing, accurate identification of genomic regions controlling traits, and evolutionary and kinship relationship studies. in this research, the genetic structure of a wheat population was studied in a panel consisting of 383 iranian wheat genotypes of hexaploid (cultivars and landraces) and tetraploid species based on distance-based methods (principal component analysis and discriminant analysis of principal component). for this purpose, 16270 single nucleotide polymorphism (snp) markers obtained by the gbs technique were used. according to the results, almost a quarter of the total variance was belonged to the diversity between populations, and the fst coefficient between cultivars and landraces was equal to 0.15. in contrast, the above coefficient between tetraploid samples and hexaploid landraces was high and equal to 0.44. genome d had the lowest value of fst index and chromosome 4b showed the highest fst coefficient, and other genetic diversity indices. although the pca biplot distinguished hexaploid wheat cultivars from landraces, it was unable to distinctly separate tetraploid genotypes from other genotypes. accurate evaluation of the population structure with the dapc method was able to identify and separate the predetermined successfully groups, suggesting that the dapc approach maximizes the differentiation between groups and minimizes the changes within the group. partial admixture between cultivars and landraces of hexaploid wheat can be related to gene exchange between these two groups or perhaps their wrong labeling at the time of collection. in general, the results of this study provided valuable information about the genetic differentiation of iranian tetraploid and hexaploid wheat, which can be used in future wheat breeding programs. further, protecting these genotypes in gene banks is necessary for different strategies.