بررسی تنوع درون گونه ای گیاه (L.) Druce Artemisia incana در استان آذربایجان شرقی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

چکیده

هدف: با توجه به اهمیت جنس Artemisia از جنبه اقتصادی، دارویی، خوراکی و زینتی، این بررسی به منظور تعیین و تشخیص تنوع درون گونه‌ای در جمعیت های گونهArtemisia incana  در استان آذربایجان شرقی انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: برای بررسی تنوع درون گونه‌ای گونه A. incana در استان آذربایجان شرقی از روش تعیین زیستگاه ویژه (D.S.S.) استفاده شد. بر اساس این روش، از بین زیستگاه‌های مورد بررسی، شش زیستگاه ویژه برای این گیاه تعیین و داده‌های فلوریستیک- اکولوژیک به همراه بذر جمعیت‌های این گونه از هر زیستگاه جمع آوری گردید. پروتئین‌های ذخیره‌ای بذر استخراج و با روش الکتروفورز مطالعه شد.
نتایج: در بررسی زیستگاه‌های ویژه، 54 گونه گیاهی برای A. incana به‌عنوان گونه‌های همباش شناسایی شدند. نتایج حاصل از آنالیز داده‌های فلوریستیک منجر به تشخیص 4 گروه متمایز شد که نشان دهنده وجود تنوع درون گونه‌ای در این گیاه است. آنالیز داده‌های اکولوژیک نیز 4 گروه فوق را تایید نمود. الگوی الکتروفورزی پروتئین‌های ذخیره بذر در همه جمعیت‌ها مورد بررسی قرار گرفت و 3 گروه پروتئینی کاملا بارز برای جمعیت‌های مورد بررسی به دست آمد.
نتیجه گیری: در بررسی الگوی الکتروفورزی، وجود تفاوت در تعداد و نوع باندهای پروتئینی در جمعیت‌های مورد بررسی نشان دهنده وجود تنوع درون گونه‌ای در گونه  A. incanaاست. بنابراین در گونه مورد بررسی، گروه‌های جمعیتی معرفی شده با مارکر فلوریستیکی، توسط مارکر‌های اکولوژیکی و الگوی الکتروفورزی پروتئین‌های ذخیره‌ای بذر نیز تایید گردید که نشان می‌دهد گروه بندی فلوریستیکی می‌تواند به عنوان یک روش کم هزینه و کارآمد برای بررسی تنوع زیستی به کار رود.

کلیدواژه‌ها


مقاله پژوهشی                                                                                                                        مجله سلول و بافت (علمی - پژوهشی)

                                                                                                                                             جلد 2، شماره3، پاییز 1390، 256-245

 

بررسی تنوع درون گونه ای گیاه (L.) Druce Artemisia incana در استان آذربایجان شرقی

 

عبدالکریم چهرگانی­راد1*، مرتضی عطری1، سمیه یوسفی2

 

1-  دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، کد پستی 6517838683

2- دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان

* پست الکترونیک نویسنده مسئول: a.chehregani@gmail.com

 

تاریخ دریافت: 24/7/1390                               تاریخ پذیرش: 10/11/1390

 


چکیده

هدف: با توجه به اهمیت جنس Artemisia از جنبه اقتصادی، دارویی، خوراکی و زینتی، این بررسی به منظور تعیین و تشخیص تنوع درون گونه­ای در جمعیت های گونهArtemisia incana  در استان آذربایجان شرقی انجام گرفت.

مواد و روش­ها: برای بررسی تنوع درون گونه­ای گونه A. incana در استان آذربایجان شرقی از روش تعیین زیستگاه ویژه (D.S.S.) استفاده شد. بر اساس این روش، از بین زیستگاه­های مورد بررسی، شش زیستگاه ویژه برای این گیاه تعیین و داده­های فلوریستیک- اکولوژیک به همراه بذر جمعیت­های این گونه از هر زیستگاه جمع آوری گردید. پروتئین­های ذخیره­ای بذر استخراج و با روش الکتروفورز مطالعه شد.

نتایج: در بررسی زیستگاه­های ویژه، 54 گونه گیاهی برای A. incana به­عنوان گونه­های همباش شناسایی شدند. نتایج حاصل از آنالیز داده­های فلوریستیک منجر به تشخیص 4 گروه متمایز شد که نشان دهنده وجود تنوع درون گونه­ای در این گیاه است. آنالیز داده­های اکولوژیک نیز 4 گروه فوق را تایید نمود. الگوی الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره بذر در همه جمعیت­ها مورد بررسی قرار گرفت و 3 گروه پروتئینی کاملا بارز برای جمعیت­های مورد بررسی به دست آمد.

نتیجه گیری: در بررسی الگوی الکتروفورزی، وجود تفاوت در تعداد و نوع باندهای پروتئینی در جمعیت­های مورد بررسی نشان دهنده وجود تنوع درون گونه­ای در گونه  A. incanaاست. بنابراین در گونه مورد بررسی، گروه­های جمعیتی معرفی شده با مارکر فلوریستیکی، توسط مارکر­های اکولوژیکی و الگوی الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره­ای بذر نیز تایید گردید که نشان می­دهد گروه بندی فلوریستیکی می­تواند به عنوان یک روش کم هزینه و کارآمد برای بررسی تنوع زیستی به کار رود.

واژگان کلیدی: الکتروفورز، درمنه، تنوع درون گونه­ای، زیستگاه ویژه

 

 

 

 


مقدمه

جنس درمنه Artemisia (از خانواده Asteraceae) یکی از بزرگترین و پر پراکنش­ترین جنس­های قبیله Anthemideae است که بیش از 400 گونه را شامل می­شود (1). این جنس در ایران 34 گونه گیاه علفی یکساله و چندساله دارد که در سراسر ایران پراکنده هستند (2). بسیاری از گونه­های این جنس ارزش اقتصادی (استفاده داروئی، خوراکی و زینتی) (3، 4)، برخی ارزش علوفه­ای، تعدادی از آن­ها نیز دارای اثرات آلرژی­زایی و برخی علف هرز مزارع محسوب می­شوند (5) و البته تعدادی نیز سمی هستند (6). 

بررسی­های انجام شده توسط پژوهشگران نشان می­دهد گونه­هایی که می­توانند در زیستگاه­های مختلف با شرایط اکولوژیک و فلوریستیک متفاوت حضور داشته باشند، دارای دامنه انتشار وسیعی هستند. بنابراین حضور این گونه­ها در چنین شرایطی نشان­دهنده ی خوپذیری یا تطابق بالای این گیاهان نسبت به شرایط متفاوت اکولوژیک است (7). با توجه به اینکه هر زیستگاهی دارای ترکیبی از عوامل بوم شناختی ویژه خود است، بر اثر عوامل اکولوژیک خاص حاکم بر آن، ترکیب گونه­ای ویژه­ای را می­پذیرد. بنابراین، نقش و اهمیت عوامل اکولوژیک روی ترکیب رستنی­ها و روابط دو جانبه آن­ها، در یک زیستگاه مشخص می­شود. پس تنوع و تغییر عوامل اکولوژیک و تاثیر پدیده­هایی چون بر هم کنش و جایگزینی عوامل اکولوژیک، باعث به وجود آمدن شرایط اکولوژیک مختلف و در نتیجه ایجاد زیستگاه­های متفاوت در یک منطقه می­شود (8). بنابراین، مطالعه معیارهای اکولوژیک در ایجاد تنوع در زیستگاه­های متفاوت یک منطقه امری ضروری است. توانایی بالای گیاهان جنس درمنه برای بقا در شرایط متفاوت اکولوژیک سبب شده است که این گیاهان بتوانند در زیستگاه­های مختلف با شرایط متفاوت اکولوژیکی حضور داشته باشند (9). بر همین اساس، سعی شد تا در بررسی تنوع درون گونه­ای در گونه ­A. incana از روشی استفاده شود که هر دو معیار فلوریستیک و اکولوژیک را در مرحله جمع­آوری داده­ها مد­نظر قرار دهد. در این راستا از روش تعیین زیستگاه ویژه . ­D.S.S(Determination of Special Station) (10) برای جمع­آوری داده­ها استفاده شد که این روش الهام گرفته از جامعه شناسی گیاهی است.

یکی ازگسترده­ترین روش ­ها برای توصیف بیوشیمیایی جمعیت‏های گیاهی، الکتروفورز پروتئین است (11). Crawford (12) از الکتروفورز پروتئین بذر به عنوان روشی مطمئن یاد کرد که به وسیله آن می­توان روابط گونه­ها را تعیین کرد. Boulter و همکاران (13) کاربرد الگوی باندهای پروتئینی را در سیستماتیک گیاهی مورد بررسی قرار دادند. Mohamed (14)، از این پروتئین­ها به­عنوان یک منبع معتبر برای نشان دادن خویشاوندی­های سیستماتیک در سطح گونه، در جنس Artemisia استفاده کرده است. در بررسی حاضر به منظور تایید صحت و دقت نتایج حاصل از آنالیز داده­های فلوریستیک- اکولوژیک و تعیین نوع و سطح تنوع درون­گونه­ای، از بررسی­ پروتئین­های ذخیره­ای بذر به روش الکتروفورز استفاده و نتایج این بررسی با گروه بندی­های مبتنی بر مارکر فلوریستیک مقایسه گردیده است.

هدف از این مطالعه، تشخیص وجود یا عدم وجود تنوع درون گونه­ای در افراد گونه ­A. incana در زیستگاه های مختلف و تحت شرایط اکولوژیک متفاوت در استان آذربایجان شرقی است.

 

مواد و روش‏ها

در بررسی تنوع درون­گونه­ای، گونه A. incana در استان آذربایجان شرقی از روش D.S.S. (10) استفاده شد. بر اساس این روش جمع آوری داده­های فلوریستیک-اکولوژیک به ترتیب مراحل زیر انجام می­گیرد:

1- انتخاب گونه چند ­زیستگاهه (ubiquiste): در این مرحله باید گونه­ای را انتخاب نمود که افراد آن در زیستگاه­های مختلف و تحت شرایط اکولوژیک متفاوت حضور دارد. بنابراین گونه A. incana انتخاب شد.

2- تعیین محل­های پراکنش (Localities) گونه مورد بررسی: در این مرحله با مراجعه به فلورها، منابع و متخصصین، محل­های پراکنش و رویش گونه مورد بررسی در منطقه مورد مطالعه تعیین شد.

3- تعیین زیستگاه­های عمومی گونه مورد بررسی: در این مرحله با مراجعه به هر یک از محل­های پراکنش تعیین شده، زیستگاه یا زیستگاه­های عمومی گونه مورد بررسی مشخص شد.

4- تعیین زیستگاه ویژه: در هر یک از زیستگاه­­های عمومی با محور قرار دادن فرد گونه مورد بررسی (در مرکز قرار دادن آن) و با استفاده از روش سطح حداقل مبتنی بر روش سطح-گونه یا روش Cain (15(، زیستگاه ویژه فرد یا افراد گونه مورد بررسی تعیین شد. لازم به ذکر است در روشD.S.S. ، زیستگاه ویژه عبارت است از سطحی از پوشش گیاهی که بر اساس حضور فرد گونه مورد بررسی و سطح حداقل تعیین می شود و از نظر فلوریستیک - اکولوژیک یکنواخت است.

5- جمع­آوری داده­های فلوریستیک- اکولوژیک از زیستگاه­های ویژه: در این مرحله کلیه گونه­های همباش با فرد گونه مورد بررسی هریک از زیستگاه­های ویژه جمع­آوری و کدگذاری شد. در این راستا علاوه بر ذکر گونه مورد بررسی و گونه­های همباش در فرم مخصوص، به همراه داده­های اکولوژیک مورد نظر (از جمله ارتفاع، درصد شیب، جهت شیب، نوع بستر و موقعیت جغرافیایی) نمونه­ای از خاک هر زیستگاه ویژه نیز جمع آوری شد.

6- شناسایی نمونه­های گیاهی و آنالیز خاک: در این مرحله با مراجعه به فلورها و متخصصین گیاه­شناسی کلیه گونه­های گیاهی همباش با گونه مورد بررسی مورد شناسایی قرار گرفت و نمونه­های خاک به آزمایشگاه خاک شناسی منتقل و از نظر نوع بافت، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، هدایت الکتریکی، کربن آلی و اسیدیته بررسی گردید.

7- کدگذاری و آنالیز داده­های فلوریستیک- اکولوژیک: دراین مرحله گونه مورد بررسی و گونه­های همباش کدگذاری شد و آنالیز داده­ها بر اساس ترکیب گونه­ای (به عنوان مارکر فلوریستیک) هر یک از زیستگاه­های ویژه با استفاده از نرم افزارهای مناسب انجام شد. در این بررسی آنالیز داده­های فلوریستیک با نرم افزار Anaphyto (95 .ver) به روش­های Factorial Correspondence Analysis (FCA) و Hierarchic Ascendant Classification  (HAC) انجام شد. همچنین عوامل اکولوژیک مورد بررسی زیستگاه­های ویژه با نرم­افزارMVSP  (ver. 3.1) به­روشPrincipal Components Analysis  (PCA) و ضریب فاصله اقلیدسی آنالیز شد.

8- گروه بندی زیستگاه­های ویژه بر اساس مارکر فلوریستیک: بررسی و مقایسه نتایج حاصل از آنالیز داده­ها به روش FCA روی محورهای مختصات چندگانه و روش HAC منجر به تعیین گروه­های حاصل از آنالیز بر اساس مارکر فلوریستیک شد. وجود گروه­بندی حاصل از این آنالیز، مبین وجود تنوع درون گونه­ای در گونه مورد بررسی خواهد بود.

9- تعیین گونه یا گونه­های تشخیصی (Distinguished): در این مرحله با تهیه جدول مربوط به زیستگاه­های ویژه مورد بررسی و گونه­های حاضر در هر یک از آن­ها، حداقل سه گونه­ که تنها در یک زیستگاه یا یک گروه از زیستگاه­های معین حضور داشتند به عنوان گونه­های تشخیصی هر یک از آن­ها معرفی شدند.

پس از تعیین و اثبات وجود تنوع درون گونه­ای، به تعیین و تشخیص سطح و نوع تنوع درون گونه­ای پرداخته شد. بدین منظور از روش­های مورفومتری، فیتوشیمی، سیتولوژی، الکتروفورز و غیره استفاده شد تا نوع و سطح تنوع درون گونه­ای مورد نظر تعیین شود. در این بررسی برای تعیین سطح و نوع تنوع درون گونه­ای A. incana از الکتروفورز پروتئین­های ذخیره­ای بذر روی ژل پلی اکریلامید در حضور سدیم دودسیل سولفات (SDS-PAGE) استفاده شد (16). برای استخراج پروتئین از بذرها، یک گرم از بذر گیاهان جمعیت هر زیستگاه ویژه، خوب خرد گردید تا پودر یکنواختی به دست آید. پودر بذر به دست آمده از گیاهان هر جمعیت به صورت جداگانه با نسبت یک به شش با بافر فسفات سدیم (7 pH=) مخلوط گردید. به منظور جلوگیری از فعالیت آنزیم فنل اکسیداز و اثرات سو آن در سنجش پروتئین و در نتیجه پایدار کردن پروتئین­ها، مقدار 02/0 گرم پلی وینیل پیرولیدن (PVP) اضافه شد.  سپس مخلوط حاصل به مدت 24 ساعت در یخچال قرار داده شد تا انحلال و آزاد سازی پروتئین­ها صورت گیرد. مخلوط­های فوق  در سانتریفوژ یخچال­دار به مدت 25 دقیقه با 13000 دور در دقیقه و در دمای 4 درجه سانتی گراد سانتریفوژ شد. با پایان یافتن عمل سانتریفوژ، محلول شفاف رویی جدا و در ویال­های کوچک استریل در دمای 20- درجه سانتی گراد نگهداری گردید تا در الکتروفورز مورد استفاده قرار گیرند. عصاره پروتئینی استخراج شده به نسبت مساوی یک به یک با بافر نمونه مخلوط گردید. مخلوط حاصله در حمام آب گرم (95 درجه سانتی گراد) به مدت 3 دقیقه حرارت داده شد. ﮊل اکریل آمید 12 درصد تهیه شد و مقدار 10 میکرولیتر از هر نمونه در چاهک­ها و در یکی از چاهک­ها مارکر پروتئینی تزریق گردید. برای انجام الکتروفورز از دستگاه الکتروفورز شرکت Bio-Rad (USA) استفاده شد. الکتروفورز با ولتاژ ثابت 100 ولت انجام گرفت. پس از اتمام الکتروفورز، ژل با مخلوط اسید استیک و اتانول تثبیت گردید. سپس ژل با آب مقطر شسته، به محلول رنگ منتقل شده و رنگ آمیزی با رنگ کوماسی بلو بریلیانت  R250 انجام گرفت. سپس موقعیت هر باند روی ژل به­صورت کدهای یک و صفر که نشان­دهنده وجود و عدم وجود باند مربوطه است، مشخص گردید. کدهای به­دست­آمده با نرم افزار NTSYS 2.02) .(ver، روش  Complete Lonkageو ضریب RT و همچنین نرم­افزارMVSP   (ver. 3.1)به روش Principal Coordinates Analysis  (PCO) و ضریب فاصله اقلیدسی مورد آنالیز قرار گرفت.

 

نتایج

نتایج بررسی­های فلوریستیک:

با مراجعه به زیستگاه­های عمومی گونه A. incana در استان آذربایجان شرقی 6 زیستگاه ویژه برای این گونه تعیین شد (جدول 1) و در مجموع تعداد 54 گونه گیاهی به عنوان گونه­های همباش از زیستگاه­های ویژه جمع­آوری و شناسایی گردید. فهرست ترکیب گونه­ای هر­یک از این زیستگاه­ها به شرح زیر است:

- فهرست فلوریستیک زیستگاه ویژه شماره 28:

Artemisia incana, Rhamnus pallasii, Ephedra procera, Stachys schtschegleevii, Teucrium polium, Helichrysum armenium, Atraphaxis spinosa, Salvia limbata, Artemisia scoparia, Artemisia fragrans, Atriplex nitens, Marrubium crassidens, Kochia prostrata, Zygophyllum atriplicoides, Jurinea leptoloba.

- فهرست فلوریستیک زیستگاه ویژه شماره 29:

Artemisia incana, Chondrilla juncea, Parietaria judaica, Nepeta filaseum, Atraphaxis spinosa, Artemisia fragrans, Rhamnus pallasii, Capparis spinosa, Galium verum, Stachys schtschegleevii, Dianthus orientalis, Tanacetum parthenium, Zygophyllom atriplicoides, Sclerochloa sp.

- فهرست فلوریستیک زیستگاه ویژه شماره 30:

Artemisia incana, Prangos uloptera, Artemisia fragrans, Centaurea virgata, Noaea mucronata, Rhamnus pallasii, Melica persica, Teucrium polium, Chondrilla juncea, Ephedra procera, Euphorbia marschalliana, Bromus tectorum, Jurinea leptoloba, Satureja sahendica, Scrophularia sp.

- فهرست فلوریستیک زیستگاه ویژه شماره 31:

Artemisia incana, Atraphaxis spinosa, Artemisia fragrans, Teucrium polium, Thymus pubescens, Kochia prostrata, Phlomis lanceolata, Noaea mucronata, Tanacetum chiliophyllum, Helichrysum armenium, Rubia tenuifolia, Scutellaria pinnatifida

- فهرست فلوریستیک زیستگاه ویژه شماره 32:

Artemisia incana, Centaurea virgata, Salvia limbata, Cynodon dactylon, Euphorbia szovitsii, Thymus pubescens, Achilea tenuifolia, Astragalus chrysostachys, Satureja atropatana, Sophora alopecuroides, Salsola kali, Cerasus incana, Reaumuria alternifolia, Caccinia macranthera, Stachys inflata, Helichrysum armenium, Rhamnus pallasii, Artemisia fragrans, Ferula rigidula, Rubia tenuifolia, Galium humifusum, Echinophora orientalis, Scabiosa crinita, Scabiosa argentea.

- فهرست فلوریستیک زیستگاه ویژه شماره 33:

Artemisia incana, Rhamnus pallasii, Astragalus chrysostachys, Artemisia fragrans, Centaurea virgata, Stachys inflata, Satureja atropatana, Pyrus sp, Reaumuria alternifolia, Cerasus incana, Rubia tenuifolia, Berberis integerrima, Achilea tenuifolia, Amygdalus sp.

 

 

آنالیز زیستگاه­های ویژه با استفاده از نرم­افزار Anaphyto به دو روش FCA وHAC  بر اساس ترکیب رستنی­ها )به عنوان مارکر فلوریستیک(، منجر به گروه­بندی زیستگاه­ها در 4 گروه متمایز شد (شکل 1) که عبارتند از: گروه A شامل زیستگاه­­­­­­­ های ویژه 32 و 33، گروه B شامل زیستگاه­های ویژه 28 و 31، گروه C شامل زیستگاه­ ویژه 30 و گروه D شامل زیستگاه ویژه 29. این گروه بندی بیانگر وجود تنوع درون گونه­ای در گونه A. incana در مناطق مورد بررسی است.

 

 

جدول 1: محل­های جمع­آوری گیاه  A. incana

کد زیستگاه ویژه

تاریخ جمع­آوری

محل جمع­آوری

شماره

هرباریومی

28

26/5/87

آذربایجان شرقی: جلفا به کلیسا، 8 کیلومتری کلیسای سنت استپانوس

17827

29

26/5/87

آذزبایجان شرقی: جلفا به کلیسا، 4 کیلومتری کلیسا، روبروی رود ارس

17828

30

27/5/87

آذربایجان شرقی: تبریز به اسکله دریاچه ارومیه، 25 کیلومتری اسکله، سمت چپ جاده

17829

31

27/5/87

آذربایجان شرقی: اردوگاه سیاحتی جهاد کشاورزی آذربایجان شرقی

17830

32

28/5/87

آذربایجان شرقی: تبریز، جاده ونیار به نهند، 8 کیلومتری روستای نهند، سمت چپ جاده

17831

33

27/5/87

آذربایجان شرقی: تبریز، جاده ونیار به نهند، 5 کیلومتری سه راهی، سمت چپ جاده

17832

 

 

 

 

 


 

شکل الف

 

شکل ب

شکل 1: نتایج حاصل از آنالیز 6 زیستگاه ویژه  A. incana ­بر اساس ترکیب رستنی­ها به روش FCA (شکل الف) و HAC (شکل ب) و گروه بندی زیستگاه­های ویژه.

 


نتایج بررسی­های اکولوژیک:

با توجه به این که تنوع شرایط اکولوژیکی در یک منطقه منجر به ایجاد زیستگاه­های متفاوت در آن منطقه می­گردد، به بررسی عوامل اکولوژی حاکم بر هر زیستگاه ویژه پرداخته شد. عوامل اکولوژیک مورد بررسی زیستگاه­های ویژه و برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک زیستگاه­های ویژه این گونه به ترتیب در جدول 2 و 3 ارائه شده است.

نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل عوامل اکولوژیک با نرم­افزار MVSP به روش PCA (شکل 2)، زیستگاه­های ویژه این گیاه را در 4 گروه متمایز قرار داد که عبارتند از: گروه A شامل زیستگاه­های ویژه 32 و 33، گروه B شامل زیستگاه­های ویژه 28 و 31، گروه C شامل زیستگاه­ ویژه 30 و گروه D شامل زیستگاه ویژه 29.


جدول 2: عوامل اکولوژیک مورد بررسی زیستگاه های ویژه A. incana.

ردیف

کد زیستگاه ویژه

ارتفاع(متر)

درصد شیب

جهت شیب

نوع بستر

1

28

1414

50

جنوبی

صخره

2

29

819

90

شمال شرقی

صخره

3

30

1354

40-30

جنوب شرقی

سنگی- صخره ای

4

31

1443

20-15

شرقی

سنگلاخ

5

32

1519

15-10

جنوب­غربی

صخره

6

33

1544

70

شرقی

سنگی

 

 

جدول 3: داده­های اکولوژیک خاک شناسی مورد بررسی در زیستگاه­های ویژه A. incana

ردیف

کد زیستگاه ویژه

pH

EC

OC%

بافت خاک

Si%

S%

Cl%

بافت خاک

1

28

35/7

39/0

86/0

34

64

2

S.L

2

29

22/8

01/0

1/3

22

76

2

L.S

3

30

48/7

3/4

9/2

28

70

2

S.L

4

31

31/7

41/0

78/0

26

72

2

L.S

5

32

61/7

21/0

02/0

10

88

2

S

6

33

69/7

25/0

25/0

12

86

2

L.S

pH، اسیدیته خاک؛ EC، هدایت الکتریکی خاک؛ OC% ، درصد کربن آلی خاک؛ Si%، درصد سیلیس؛ S%، درصد شن؛ Cl%، درصد رس؛ S.L: ماسه ای- رسی؛ L.S: رسی ماسه ای؛ S: ماسه ای

 

 

شکل 2: گروه بندی زیستگاه­های ویژه A. incana بر اساس عوامل اکولوژیک به روش PCA

 

 


نتایج بررسی­های الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره بذر:

با توجه به نتایج ارائه شده در شکل 3 و جدول 4،  به­طور­کلی 12 ردیف باند پروتئینی در این گونه مشاهده شد. باند­های 3، 5، 7، 10، 11 و 12 در همه جمعیت­های مورد بررسی این گونه مشترک می­باشند که به عنوان باند های اختصاصی این گونه در نظر گرفته می­شوند و نشان­دهنده پروتئین­های مشابه در این گونه هستند. باندهای 1، 2 و 6 در بین جمعیت­ها تنوع را نشان داد و باند شماره 9 فقط در جمعیت با کد 33 مشاهده شد.

در دندروگرام حاصل از نرم­افزار NTSYS به روشComplete Linkage  (شکل 4)، که بر اساس داده­های الکتروفورزی حاصل شده است زیستگاه­های ویژه این گیاه در 3 گروه قرار می­گیرند که عبارتند از: گروه A و C شامل زیستگاه­های ویژه 30، 32 و 33، گروه B شامل زیستگاه­های ویژه 28 و 31 و گروه D شامل زیستگاه ویژه 29. همچنین نتایج حاصل از آنالیز داده­های الکتروفورزی این گیاه با نرم­افزار MVSP به روش PCO (شکل 5)، نیز این گروه بندی را تایید می­کند.

 

 

 

 

 

شکل 3: الگوی الکتروفورزی پروتئین­های بذر در جمعیت­های مورد بررسی  .A. incanaجمعیت­های مورد مطالعه با کد و شماره مشخص شده­اند؛ M، مارکرهای وزن ملکولی.

 

 


جدول 4: الکتروفورگرام SDS-PAGE در جمعیت­های مورد بررسی گیاه A. incana.

کد زیستگاه

ویژه شماره باند

28

29

30

31

32

33

1

1

1

1

1

0

1

2

1

1

0

1

0

1

3

1

1

1

1

1

1

4

1

1

1

1

1

1

5

1

1

1

1

1

1

6

1

0

1

1

0

1

7

1

1

1

1

1

1

8

1

1

1

1

1

1

9

0

0

0

0

0

1

10

1

1

1

1

1

1

11

1

1

1

1

1

1

12

1

1

1

1

1

1

 

شکل 4: دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای داده­های الکتروفورزی جمعیت­های گیاه  A. incanaدر مناطق مورد بررسی با                            نرم افزار NTSYS  به روش Complete Linkage.

 

 

شکل 5: نتایج آنالیز داده­های الکتروفورز زیستگاه­های ویژه گیاه A. incana در مناطق مورد بررسی به روشPCO.

 


بحث

کلیه موجودات زنده در محیط زیست خود تحت تاثیر همزمان عوامل مختلفی قرار می­گیرند و هیچ موجودی بدون وابستگی به محیط اطراف خود و به شکل مجزا زندگی نمی­کند. محیط­های طبیعی که محیط زیست گیاه و اجتماعات گیاهی را به وجود می‏آورند، انواع گوناگونی از عوامل اکولوژیک متنوع را به نمایش می­گذارند. بنابراین شرایط محیطی زیستگاه، منعکس کننده‏ی ویژگی­های یک فرد است، زیرا این ویژگی­ها به شرایط محیطی وابسته­اند (16). چون ترکیب رستنی­ها در همبستگی تنگاتنگ با ترکیب عوامل اکولوژیک (نوع محیط زیست) است، بنابراین بهترین معیار برای تشخیص عوامل اکولوژیک، محیط زیست مربوطه است (17). عوامل اکولوژیک اثر مهمی روی ترکیب رستنی­ها و ریختارهای گیاهی در یک منطقه دارند. هر گونه تغییر در عوامل اکولوژیک می­تواند به تغییراتی در ترکیب رستنی­ها یا حتی ریختار گیاهی منجر گردد. بنابراین تنوع زیستی، نتیجه پاسخ افراد یک اکوسیستم به شرایط مختلف محیطی است و آن می­تواند به شکل­های ژنوتیپ، فنوتیپ یا کموتیپ و حتی زیرگونه تجلی یابد و یا به گونه زایی منجر شود (7).

طبق نتایج به دست آمده، گروه بندی زیستگاه­های ویژه          A. incana بر اساس عوامل اکولوژیک به­روش PCA (شکل 2)، با گروه بندی زیستگاه­های ویژه این گیاه بر اساس ترکیب رستنی­ها به روش FCA و HAC (شکل1)، کاملا منطبق است. نتایج متعدد مشابهی توسط برخی از پژوهشگران پیشین که تنوع درون گونه­ای درAstragalus verus  را از نظر ترکیب شیمیایی مطالعه کرده­اند، و با روش مطالعاتی D.S.S. مقایسه نموده‏­اند، به دست آمده است که با نتایج پژوهش حاضر همسویی دارد   (8و18).

در نهایت بررسی و آنالیز الگوی الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره ی بذر نیز منجر به تعیین گروه­هایی گردید که این گروه­بندی مبین وجود تنوع ژنتیکی در جمعیت­های مختلف این گونه است و تا حدودی با گروه­بندی­های مبتنی بر مارکر فلوریستیک و اکولوژیک مطابقت و هم­خوانی دارد. بنابراین بر اساس این نتایج، همه گروه­های به دست آمده از آنالیز داده­های الکتروفورز در استان آذربایجان شرقی با گروه­های حاصل از آنالیز داده­های فلوریستیک و اکولوژیک مطابقت کامل دارد و آن را تایید می­کند و تنها 3 زیستگاه ویژه 30، 32 و 33 که بر اساس آنالیز داده های فلوریستیک و اکولوژیک در دو گروه مستقل (C و A) قرار گرفتند، بر اساس آنالیز داده­های الکتروفورز در یک گروه، گروه بندی شد.

به طور کلی می توان گفت که در هر گروه زیستگاه های مشابهی جای دارند که ترکیب گونه­ای و شرایط اکولوژیک آن­ها به هم نزدیکتر است. در بررسی الگوهای الکتروفورزی، افراد داخل     هر گروه، الگوی پروتئینی تقریبا مشابهی داشتند ولی الگوی باندهای پروتئینی مربوط به گروه­های مختلف فلوریستیک- اکولوژیک به طور کلی از یکدیگر متفاوت بودند. به طوری که چهار گروه مذکور، سه اثر پروتئینی بارز و مشخص ارائه دادند.

در پژوهش حاضر، استفاده از مطالعات الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره­ بذر در بررسی تنوع درون­گونه­ای (بین جمعیتی) A.incana نشان داد که این روش می­تواند ابزاری قدرتمند و مفید برای تفکیک و جدایی تاکسون­ها در سطوح پایین­تر از   گونه باشد. در نتیجه تنوع بالا در پروتئین­های ذخیره­ای بذر در جمعیت­های مختلف گونه گیاهی مورد بررسی، می­تواند در جدایی جمعیت­های یک گونه ارزش داشته باشد و بنابراین ذخیره­گاهی برای تنوع­یابی و در نتیجه گونه­زایی محسوب گردد. در پژوهش­های متعددی (19، 20و 21) از پروتئین­های ذخیره بذر در بررسی تنوع درون و بین گونه­ای، جهت مطالعات سیستماتیک و کمک به رده­بندی­های جدید استفاده شده است و نشان داده شده که مطالعه الگوی باندهای پروتئینی می­تواند در کنار سایر روش­ها ابزار سودمندی در تشخیص تنوع درون گونه‏ای باشد که با نتایج پژوهش حاضر همسویی دارد. ولی یافته­های ما در تضاد با برخی از گزارشات پیشین است (20و 21).

وجود تنوع در گونه­های جنس درمنه، با گزارش­های متعدد نشان داده شده است. جمیت­های این جنس در مناطق غربی و مرکزی آسیا بیشترین تنوع را دارا می­باشند (22). مطالعات کروموزومی نیز نشان داده که در جمعیت­های گونه A.incana در مناطق آذربایجان عدد کروموزومی 2n=2x=16 گزارش شده است (23)، در حالیکه جمیت­های جمع آوری شده از استان زنجان عدد کروموزومی 2n=2x=18 را نشان دادند (24). همچنین در جمعیت­های جمع آوری شده از برخی مناطق ایران و ارمنستان عدد کروموزومی 2n=2x=32-36 نیز گزارش شده است (25). گزارشات فوق نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی (کروموزومی) بالا در بین جمعیت­های این گونه است که با نتایج پژوهش حاضر همسویی دارد.

بر اساس نتایج این پژوهش، هر سه مارکر مورد استفاده (فلوریستیک، اکولوژیک و الکتروفورز پروتئین­های ذخیره بذر) توانستند تنوع بالایی را در جمعیت­ها نشان دهند. به بیان دقیق‏تر گروه­های جمعیتی معرفی شده با مارکر فلوریستیکی توسط مارکرهای اکولوژیکی ­و الگوی الکتروفورزی پروتئین­های ذخیره‏ای بذر نیز تا حدود زیادی تایید گردید. این تایید به معنای آن است که گروه­بندی فلوریستیکی در مواردی به تنهایی می­تواند به عنوان یک روش کم هزینه و کارآمد برای بررسی وجود تنوع جمعیت­ها (تنوع درون گونه­ای) به کار رود. بنابراین درستی و میزان دقت روش D.S.S. برای تعیین وجود تنوع و نیز تشخیص نوع و سطح تنوع آشکار می­گردد. در واقع این امر منتج از دو مرحله جمع آوری داده­ها و نیز آنالیز آن­ها با استفاده از مارکر فلوریستیک (ترکیب رستنی­های زیستگاه­های ویژه) است. اگر چه در مورد استفاده از روشD.S.S.  در تشخیص تنوع درون گونه­ای گزارش­های معدودی در دسترس است (8و 18)، اما نتایج حاصل از پژوهش­های پیشین با یافته­های پژوهش حاضر در مورد کارایی روش D.S.S. ، به عنوان یک روش کارامد و کم هزینه همسو و در تطابق است.

 

نتیجه گیری

نتایج به دست آمده از این بررسی نشان داد که عوامل اکولوژیک نقش مهمی در ترکیب رستنی­های هر منطقه ایفا می­کند، به گونه­ای که در شرایط مختلف اکولوژیک، وجود ترکیب عوامل اکولوژیک متفاوت باعث حضور ترکیب گونه­ای متفاوت می­شود و در نتیجه جمعیت­های مختلف یک گونه در شرایط اکولوژیک متفاوت بر اساس سرشت اکولوژیک خود دارای پاسخ­های متفاوت ژنوتیپیک هستند. به طوری­که افراد گونه A. incana در زیستگاه­های مختلف در استان آذربایجان شرقی و تحت شرایط اکولوژیک متفاوت نشان دهنده 3 گروه پروتئینی مختلف می باشند که از نظر باندهای پروتئینی با یکدیگر اختلاف دارند. وجود تفاوت و تنوع در باندهای پروتئینی جمعیت­های مشخص شده گیاه A. incana مبین وجود تنوع درون گونه­ای در مناطق مورد بررسی است.

همچنین نتایج حاصل از این سه نوع مارکر (مارکرهای فلوریستیکی، اکولوژیکی و الگوی پروتئینی بذر) نشان داد که هر سه نوع مارکر مذکور توانایی تعیین تنوع درون گونه­ای را در جمعیت­های مورد بررسی گونه A. incana دارا است و می­توان با توجه به زمان، هزینه، ضرورت­های پیش روی و امکانات موجود یکی از این سه نوع مارکر را برای نیل به هدف تحقیقی مناسب آن انتخاب کرد. از آن جایی که روشD.S.S. ، با صرف وقت و هزینه­های کمتر، دسترسی به نتایج متعدد را فراهم می­سازد  می­تواند به عنوان روشی کارآمد برای بررسی آسان­تر، سریع­تر، دقیق­تر و مطمئن­تر تعیین تنوع درون­گونه­ای و در مجموع در تاکسونومی به­کار رود.

 

تشکر و قدردانی

 از کارشناسان ارشد اداره منابع طبیعی استان­های آذربایجان شرقی و همدان جناب آقایان مهندس طالب­پور و مهندس کلوندی به دلیل راهنمایی­ها و مساعدت­های علمی­­شان در این پژوهش، تشکر و قدردانی می­گردد.

 

منابع

1. Rechinger KH. Artemisia in Flora Iranica. Compositae. Graz, Austria: Hedge, Akademische Druck and Verlagsanatalt. 1980. Vol. 154.

2. Mozaffarian, V.A. Dictionary of Iranian Plant Names. 5th Ed. Tehran: Farhang Moaser Publication; 2007.

3. Torrell M, Garcia-Jacas N, Susanna A, Valles J. Phylogeny in Artemisia (Asteraceae, Anthemideae) inferred from nuclear, ribosomal DNA (ITS) sequences. J Taxon. 1999; 48: 721-736.

4. Wright, C.W. Artemisia. 1th Ed. London, New York: Taylor & Francis; 2002; 344.

5. Tan R.X, Zheng W.F, Tang H.Q. Biologically active substances from the genus Artemisia. J Plant Med. 1998; 64: 295-302.

6. Burrows, G, Tyrl, R.J. Toxic Plants of North America. 1th Ed. Ames, Iowa: Iowa State University; 2001.

7. Asgari Nematian M, Atri M, Nazem H. Flavonoid components variability of Astragalusgossypinus as a medicinal species in the west of Iran. J Peyke Noor. 2007; 1: 50-61.

8. Atri M. A new concept of ecological factors and their division in vegetation studies.J  IJB. 1999; 8: 61-73.

9. Sadeghi B.Studyof nutritional valuebased onsomechemicalcompositions inknownspeciesofgenus Artemisia. M.Sc. Thesis. Tehran University.Faculty ofNatural Resources. 1992.

10. Atri, M. The study ofinterspecific diversity existence by using of DSS method.1thEd National plant taxonomy Conferenceof Iran.Research Institute of Forests and Rangelands; 2007.

11.Crawford D.J. Phylogenetic and systematic inferences from electerophoresis studies. In: Isozymes in Plant genetics and breeding, Part A., Tanksley SD and Orton TJ. (eds). Amsterdam: Elsevier science; 1983; 23: 257-287.

12. Boulter D, Thurman DA, Tutner BL. The use of disc electrophoresis of plant proteins in systematic. J Taxon. 1966; 15:135-142.

13. Mohamed SA. Biodiversity of Artemisia species in Egypt. M. Sc. Thesis, Ain Shams University: Cairo, Egypt. 2004.

14. Cain SAO, Castro GM. Manual of vegetation analysis. NewYork: Harper and Brothers. 1959.

15. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 . J Nature.1970; 227: 680-685.

16.Hussain A, Mahmood S. Response flexibility in Trifolium alexandrinum L. aphenomenon of adaptation to spatial and temporal disturbed habitat. J Biol Sci. 2004; 4(3): 380-385.

 

17. Guinochet M. Phytosociology. Tehran: Research Institute of Forests and Rangelands. 1997.

18. Asgari MM, Atri A. Chehregani Rad. Chemical variation of Astragalus verus Olivier (Fabaceae) according to flavonoid pattern in the West of Iran. Iranian J Plant Biol. 2010; 2: 68-80.

19.Nadernejad N, Pourseyedi S. Numerical taxonomy of some populations of Iranian cumingenus Cuminum, BuniumandCarumbased on morphological and cytological traits.J Pajouhesh & Sazandegi.2003; 16: 10-15.

20.Sheidai M, Saeidi S, Atri M. Taxonomic applications of seed proteins in the genus Bromus L. (Poaceae)-Iran. J Bot. 2008; 14: 126-131.

21.Vural C, Servet O, Mikail A. New combination in Veronica (Scrophulariaceae) based on morphological characters and the seed storage protein polymorphism. J JSE. 2009; 47: 168-172.

22. Volkova SA, Boyko EV. Chromosome numbers in some species of Asteraceae from the southern part of the Soviet Far East. Bot. Z. 1986; 71: 16-93.

23. Saedi K, Jalili A, Azarnivand H, Ghamari Zare A. Karyotypic studies of Artemisia L. species in westAzarbaijan province, Iran. Pajouhesh & Sazandegi. 2006; 67: 2-10.

24. Chehregani A, Mehanfar N. New Chromosome Counts in the Tribe Anthemideae (Asteraceae) from Iran.  Cytologia. 2008; 73: 189-196.

25. Torrell M, Vallès J. Genome size in 21 Artemisia L. species (Asteraceae, Anthemideae): Systematic evolutionary, and ecological implications. NRC Research Press. 2001; 44: 231-238.