بررسی تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت ارس (juniperus excelsa m. bieb.) در اردبیل با نشانگرهای scot

مقدمه: درخت ارس از مهم‌ترین گونه‌های درختی جنگل‌های جنوب اردبیل است و کارکرد مهمی در برنامه‌های جنگلکاری استان دارد. تامین بذر و نهال استاندارد از مهم‌ترین دغدغه‌های مدیران منابع طبیعی است. محوطه‌های بذری به همراه باغ بذر از مهم‌ترین منابع پایدار تامین بذر و نهال درختان و درختچه‌های جنگلی به‌شمار می‌روند. هدف این پژوهش، ارزیابی تنوع و ساختار ژنتیکی محوطه‌های بذری ارس در استان اردبیل است.مواد و روش‌ها: در این تحقیق تنوع ژنتیکی درون و بین پنج جمعیت‌ مختلف ارس شامل 38 پایۀ مختلف با استفاده از نشانگر مولکولی scot ارزیابی شد. ابتدا نمونه‌های برگی از پایه‌های مختلف جمع‌آوری شد و پس از استخراج dna، واکنش pcr با استفاده از شش نشانگر مولکولی scot انجام پذیرفت. محتوای اطلاعات چندشکلی نشانگرها با استفاده از اکسل محاسبه و پارامترهای تنوع ژنتیکی مانند تعداد آلل، تعداد آلل موثر، شاخص شانون، شاخص هتروزیگوسیتی مورد انتظار و شاخص هتروزیگوسیتی تصحیح‌شده با استفاده از نرم‌افزار genalex 6.5 برآورد شد. از نرم‌افزار ntsys-2.10 برای برآورد فواصل ژنتیکی nei در بین جمعیت‌ها و از روش upgma برای تجزیه‌وتحلیل خوشه‌ای استفاده شد. تجزیۀ واریانس مولکولی و همچنین تجزیه به مختصات اصلی با نرم‌افزار genalex 6.5 انجام گرفت.یافته‌ها: براساس الکتروفورز ژل آگارز، 125 آلل برای این نشانگرها مشاهده شد که همگی چندشکل بودند. تعداد آلل‌ها از 16 تا 24 متغیر بود. نشانگر scot62 با 24 آلل بیشترین و نشانگر scot41 با 16 آلل کمترین تعداد آلل چندشکل را داشتند. میانگین محتوای اطلاعات چندشکلی (pic) برای آغازگرها 0.404 بود. در این تحقیق scot9 با داشتن بیشترین محتوای اطلاعات چندشکلی (0.44) نقش مهمی در تمایز پایه‌های مختلف ارس داشت و پایین‌ترین مقدار با 0.384 مربوط به آغازگرsco41  بود. میانگین پارامترهای تنوع ژنتیکی شامل تعداد آلل، تعداد آلل موثر، شاخص شانون، هتروزیگوسیتی مورد انتظار و هتروزیگوسیتی تصحیح‌شده به‌ترتیب 1.69، 1.45، 0.420، 0.276 و 0.295 بود.نتیجه‌گیری: تجزیۀ واریانس مولکولی نشان داد که 92 درصد واریانس کل در درون جمعیت‌ها و 8 درصد بین جمعیت‌ها توزیع شده است که نشان می‌دهد تنوع ژنتیکی در جمعیت‌ها بیشتر از بین جمعیت‌ها بود. براساس الگوریتم upgma ترسیم درخت فیلوژنتیک برای پایه‌های ارس انجام گرفت و پایه‌های مختلف ارس در پنج گروه مشخص قرار گرفتند. یکی از مهم‌ترین نکات در تشکیل باغ بذر، استفاده از پایه‌هایی است که قرابت ژنتیکی کمتری داشته باشند تا نتاج آنها تنوع ژنتیکی زیادی داشته باشد و از پسروی ژنتیکی جنگل در آینده جلوگیری شود. در نتیجه پیشنهاد می‌شود برای تشکیل باغ بذر ارس در اردبیل از پایه‌های a1، a3، b4، b6، c2، b2، d3، c7، d1، d2، e2، d7، e4 و a5 استفاده شود.

evaluation of genetic diversity and population structure of juniperus excelsa m. bieb. in ardabil using scot markers

introduction: the juniper tree is one of the most important tree species in the forests of southern ardabil and plays a significant role in the province’s reforestation programs. providing standard seeds and seedlings is one of the primary concerns of natural resource managers. seed orchards, along with seed production areas, are among the most important sustainable sources for supplying seeds and seedlings of forest trees and shrubs. the aim of this study is to assess the genetic diversity and structure of juniper seed production areas in ardabil province.material and methods: in this study, the intra- and inter-population genetic diversity of five different juniper populations, including 38 individual genotypes, was evaluated using the scot molecular marker. initially, leaf samples were collected from the various genotypes, and after dna extraction, pcr reactions were performed using six scot molecular primers. the polymorphic information content (pic) of the markers was calculated using excel, and genetic diversity parameters such as the number of alleles, effective number of alleles, shannon’s index, expected heterozygosity, and unbiased expected heterozygosity were estimated using genalex 6.5 software. nei’s genetic distances between populations were calculated using ntsys-2.10 software, and cluster analysis was conducted using the upgma method. molecular variance analysis and principal coordinate analysis were also performed using genalex 6.5 software.results: based on agarose gel electrophoresis, a total of 125 alleles were detected using these markers, all of which were polymorphic. the number of alleles ranged from 16 to 24. among the primers, scot62 showed the highest number of polymorphic alleles (24), while scot41 had the lowest (16). the average pic for the primers was 0.404. in this study, scot9 had the highest pic value (0.440), indicating its important role in distinguishing different juniper genotypes, while the lowest pic (0.384) was observed for scot41. the mean value for genetic diversity parameters, including number of alleles, effective number of alleles, shannon’s index, expected heterozygosity and unbiased expected heterozygosity were 1.69, 1.45, 0.420, 0.276, and 0.295, respectively.conclusion: molecular variance analysis showed that 92% of the total variance is distributed within populations, and 8% is distributed between populations. using the upgma algorithm, a phylogenetic tree was constructed for the juniper genotypes, placing them into five distinct clades. one of the most important points in the formation of a seed orchard is the use of trees that have less genetic affinity so that the progeny obtained from them has a high genetic diversity and prevents the genetic erosion of the forest in the future. as a result, it is suggested to use trees a1, a3, b4, b6, c2, b2, d3, c7, d1, d2, e2, d7, e4 and a5 to form a juniper seed orchard in ardabil.