ارزیابی تنوع ژنتیکی توده¬های بومی کاهوی ایرانی دکتری رشته علوم باغبانی(Ph.D)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                               صفحه

چکیده                                                                                                                      1

فصل اول: مقدمه

• مقدمه          3

فصل  دوم: ادبیات و مستندات و مرور منابع علمی

2-1- اهمیت و ارزش غذایی                                                                                              5

2-2- تاریخچه و پراکنش                                                                                               7

2-3- مشخصات گیاهشناسی کاهو                                                                                    8

2-3-1- واریته های کاهواز نظر گیاهشناسی                                                                       10

• کاهو پیچ گرد  یا کاهو کلمی (Head lettuce)                                                    10

• کاهو پیچ معمولی (Romaine or Cos lettuce)                                                   10

• کاهو پرک یا کاهو برگ (Leaf lettuce)   10

• کاهوی ساقه ای (Stem lettuce)   10

• کاهوی بذری ( Oil seed lettuce)   10

2-4- اهداف به­نژادی کاهو                                                                                           11

2-5- منابع ژنتیکی گیاهی و ارزش ملی و بین المللی آنها                                                       11

2-6- صفات مورفولوژیکی در مقابل نشانگرهای مبتنی برDNA                                               12

2-7- آشکار سازی تنوع در سطح DNA  با نشانگرهای مولکولی                                             13

 2-7-1- طبقه بندی تکنیک های نشانگری برای ارزیابی ژرم پلاسم                                          13

2-7-2- ویژگی های نشانگرهای مولکولی                                                                        14

2-7-3- ابداع PCR   نشانگرهای مولکولی مبتنی بر تکثیر DNA  در شرایط in vitro                    15

2-7-4– اساس  PCR                                                                                                 16

2-7-5- PCR با آغازگرهای اختیاری: RAPD  و متغیرهای آن                                                17

2-8- کاربرد مطالعات سیتولوژیکی در ارزیابی تنوع ژنتیکی                                                    22

عنوان                                                                                                صفحه

2-8-1- اصول کلی بررسی کاریوتیپ                                                                            23

2-8-2- تقارن کاریوتیپ                                                                                            23

2-8-3- اصول بررسی کروموزومی و مطالعات کاریوتیپی                                                     24

الف- مطالعه سیتوژنتیکی کروموزوم ها                                                                            25

ب- تجزیه و تحلیل کاریوتیپ ها                                                                                  26

فصل سوم : مواد و روش­ها

آزمایش اول: تنوع ژنتیکی توده­های بومی کاهوی ایران با استفاده از صفات مورفولوژیک

3-1- مواد و روش ها                                                                                             30

    3 -1-1- تجزیه آماری                                                                                             34

آزمایش دوم: بررسی تنوع ژنتیکی توده­های بومی منتخب کاهوی ایران با استفاده از نشانگر RAPD

3-2- مواد و روش ها                                                                                            35

3-2-1- جمع آوری مواد گیاهی                                                                               35

     3-2-2-آزمایش های RAPD                                                                                 36

      الف- آغازگرها                                                                                                  36

ب- DNA الگو                                                                                                 37

ج-  تنظیم شرایط برای PCR                                                                                 37

3-2-3- الکتروفورز فرآورده های تکثیری                                                                       37

3-2-4- تجزیه خوشه ای                                                                                          39

آزمایش سوم: بررسی سیتولوژیکی توده­های منتخب کاهوی بومی ایران

3-3- مواد و روش ها                                                                                               40

3-3-1- مواد گیاهی                                                                                                40

3-3-2- ضد غفونی سطحی بذرها                                                                               40

3-3-3- جوانه دار کردن بذرها                                                                                   40

عنوان                                                                                                    صفحه

3-3-4- پیش تیمار                                                                                                       40

3-3-5- تثبیت                                                                                                             41

3-3-6- نگهداری ریشه ها                                                                                              41

3-3-7- هیدرولیز                                                                                                         41

3-3-8- رنگ آمیزی                                                                                                      41

3-3-9- له کردن                                                                                                          41

3-3-10- دایمی کردن لام ها                                                                                            42

3-3-11- ویژگی­های مورد اندازه­گیری در کروموزوم ها                                                           42

  3-3-12- پارامترهای کاریوتیپی                                                                                       43

 الف – شکل کلی کاریوتیپ یا درصد کل فرم                                                                        43

ب- طول نسبی کروموزوم                                                                                                43

ج- اختلاف دامنه طول نسبی                                                                                            43

د- درصد کروموزوم                                                                                                            44

ه- طول نسبی کوتاهترین کروموزوم                                                                                    44

3-3-13- نام گذاری کروموزوم ها با استفاده  از روش لوان                                                     44

3-3-14- دسته بندي كاريوتيپ                                                                                   45

3-3-15- دسته بندی Stebbins                                                                                   45

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل و بیان نتایج

آزمایش اول:

               ارزیابی تنوع ژنتیکی توده­های بومی کاهوی ایرانی با استفاده از صفات مورفولوژیکی

4-1- نتایج                                                                                                    48

عنوان                                                                                                صفحه

4-1-1- تجزیه به عامل صفات مورفولوژیکی در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                        56                                                                                                  4-1-2- تجزیه خوشه ای صفات مورفولوژیکی در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                      57

4-1-3- فراوانی صفات مورفولوژیکی در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                              61

آزمایش دوم:

 ارزیابی تنوع ژنتیکی توده­های بومی کاهوی ایرانی با استفاده از نشانگر مولکولی RAPD             65

4-2- نتایج                                                                                                      65

4-2-1- تجزیه خوشه ای داده های RAPD                                                                      67

آزمایش سوم:

 ارزیابی تنوع ژنتیکی توده­های بومی منتخب کاهوی ایرانی با استفاده از ویژگی­های سیتولوژی     73

4-3- نتایج                                                                                                              73

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری

الف- بحث                                                                                                               103

آزمایش اول: ارزیابی تنوع ژنتیکی توده­های بومی کاهوی ایرانی با استفاده از صفات مورفولوژیکی       103

آزمایش دوم: ارزیابی تنوع ژنتیکی توده­های بومی کاهوی ایرانی با استفاده از نشانگر مولکولی RAPD   105

آزمایش سوم: ارزیابی تنوع ژنتیکی توده­های بومی منتخب کاهوی ایرانی با استفاده از ویژگی های سیتولوژی

ب- نتیجه­گیری کلی                                                                                             109

 ج- پیشنهادها                                                                                                          114

   منابع                                                                                                                   118

عنوان                                                                                              صفحه

فهرست جدول ها

جدول2-1- ارزش غذایی کاهو در 100گرم وزن تر                                                                  5

جدول 2-2-  سطح زیر کشت، عملکرد و میزان تولید جهانی کاهو در سال 2010 (آمارنامه FAO)          6

جدول 2-3- مروری بر ویژگیهای مرتبط با چند فناوری نشانگری اصلی( اسپونر و همکاران، 2005 )      19

جدول 2-4- نام گذاری کروموزوم ها بر اساس محل سانترومر                                                    27

جدول3-1-  مشخصات جغرافیایی و محل جمع آوری ژنوتیپ های مختلف کاهوی ایرانی                 31

جدول3-2- صفات مورفولوژیکی اندازه گیری شده در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                      32

جدول 3-3- میزان ترکیبات مورد استفاده در هر مخلوط از واکنش  PCR                                      36

جدول 3-4- زمان و دمای لازم برای انجام مراحل مختلف تکثیرDNA درPCR                               37

جدول 3-5- نام­گذاری کروموزوم­ها بر اساس روش Levan و همکاران (1964)                              45

جدول3- 6- دسته بندی دو طرفهStebbins   (1971)                                                              46

جدول 4-1- تجزیه واریانس صفات مختلف در توده­های بومی کاهوی ایرانی                                 48

جدول4-2- دامنه تغییرات و ضریب تنوع صفات مورد بررسی در توده­های کاهوی ایرانی                   49

جدول4-3- مقایسه میانگین صفات مورفولوژیک در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                         52

جدول4-4 –  مشخصات صفات کیفی درتوده­های مختلف کاهوی ایرانی                                       54

جدول4-5- ضریب همبستگی صفات مورفولوژیک در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                      55

جدول4-6- نتایج تجزیه به عامل های صفات مورفولوژیک در توده­های کاهوی ایرانی                       56

جدول4-7- مقادیر ویژه، واریانس و درصد تجمعی واریانس­ها برای شش عامل اصلی صفات مورفولوژیک در توده­های کاهوی ایرانی                                                                                                    57

جدول4-8- میانگین صفات مورفولوژی در گروههای مختلف حاصل از تجزیه خوشه ای توده­های کاهو  58

عنوان                                                                                              صفحه

جدول 4-9- اسامی و توالی آغازگرهای تصادفی و نتایج شاخص­های بررسی شده نشانگر RAPD در توده­های مختلف کاهوی ایرانی                                                                                                        68

جدول4-10- ضریب همبستگی تشابه جاکارد حاصل از داده های RAPD درتوده­های کاهوی ایرانی         71

جدول4-11- مشخصات توده­های منتخب کاهوی ایرانی برای بررسی های سیتولوژی                           74

جدول4- 12- نتایج تجزیه واریانس صفات کاریوتیپ در توده­های منتخب کاهوی ایرانی                       75

جدول 4-13- مقایسه میانگین صفات کاریوتیپ در توده­های منتخب کاهوی ایرانی                              76

جدول 4-14-  مقایسه میانگین صفات کاریوتیپ در بین کروموزوم های توده­های منتخب کاهوی ایرانی     77

جدول4-15- ویژگی های مختلف کروموزومی توده­های منتخب کاهوی ایرانی                                   78

جدول4-16- فرمول کاریوتیپی و مشخصات ماهواره در توده­های منتخب کاهوی ایرانی                        79

جدول 4-17- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی آبطویل                                                   80

جدول 4-18- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی برازجان                                                  81

جدول 4-19- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی پیچ اهواز                                                82

جدول  4-20- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی کرج                                                     83

جدول 4-21- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی قم                                                        84

جدول4-22- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی سیاه نیشابور                                             85

جدول 4-23 – ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی گرگان                                                  86

جدول4-24-ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی بابل                                                        87

جدول4-25- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی ورامین                                                   88

جدول4-26-  ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی شیراز                                                   89

جدول 4-27- ویژگی­­های کروموزمی در توده کاهو بومی زیره ای                                                90

جدول4-28- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی همدان                                                   91

جدول 4-29- ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی پارس آباد                                             92

جدول 4-30-  ویژگی ­های کروموزمی در توده کاهو بومی جهرم                                                 93

جدول 4-31-  ویژگی­های کروموزمی در توده کاهو بومی فسا                                                    94

عنوان                                                                                              صفحه

جدول4-32- بردارهای ویژه برای صفات مختلف کاریوتیپ در توده­های منتخب کاهوی بومی ایران با استفاده از تجزیه به مولفه­های اصلی                                                                                                96

جدول 4-33- مقادیر بردار ویژه برای توده­های مختلف کاهوی ایرانی در مولفه اول و دوم                     97

عنوان                                                                                              صفحه

فهرست شکل ها

شکل3-1- نمایی از مزرعه توده­های مختلف کاهوی ایرانی در شروع مرحله برداشت                  32

شکل3-2- تیپ های مختلف کاهوی ایرانی                                                                    32

شکل 3-3- برخی از توده­های کاهوی ایرانی                                                                  33

شکل 4-1- دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه ای 42 توده کاهوی ایرانی به روش ward             59

شکل 4-2- تجزیه بای پلات صفات مورفولوژیک در توده­های کاهوی ایرانی                           60

شکل 4-3- تجزیه تری پلات صفات مورفولوژیک در توده­های کاهوی ایرانی                          61

شکل4-4-  فراوانی توده­های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف طول برگ                     61

شکل4-5- فراوانی توده­های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف عرض برگ                     62

شکل4-6- فراوانی توده­های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف وزن تر هد                      62

شکل 4-7 – فراوانی توده­های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف طول ساقه                     63

شکل4-8-فراوانی توده های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف وزن هزار دانه                   63

شکل4-9- فراوانی توده­های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف بولتینگ                          64

شکل4-10- فراوانی توده­های کاهوی مورد بررسی برای مقادیر مختلف رنگ فندقه                     64

شکل4-11- الگوی باندی حاصل از تکثیر قطعه های DNA توده­ها با استفاده از آغازگر9             66

شکل4-12- گروه­بندی توده­های کاهوی ایران به روش جاکارد                                            69

شکل 4-13- الگوی دو بعدی پراکنش توده­های کاهوی ایرانی با استفاده از دو مولفه اول حاصل از تجزیه فاکتور داده های RAPD                                                                                           70

شکل 4-14-  گروه­بندی توده­های کاهوی ایرانی بر اساس صفات کاریوتیپ به روش UPGMA     95

شکل 4-15- پراکنش توده­های منتخب کاهوی بومی ایران بر اساس مولفه­های اصلی اول و دوم      98

شکل4-16- گستره متافازی کروموزوم های توده­های بومی کاهوی ایرانی                                  99

شکل4-17- ایدوگرام هاپلوئیدی توده­های بومی کاهوی ایرانی                                              100