| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شمارهها | 3,139 |
| تعداد مقالات | 34,918 |
| تعداد مشاهده مقاله | 50,384,013 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 90,277,345 |
گروهبندی ژنوتیپهای فندق (Corylus avellana L.) بومی شمالغرب ایران با استفاده از نشانگر ژنتیکی SCoT به روش PCOA و ارتباط آن با میزان تاکسول و پلی فنلها | ||
| تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران | ||
| مقاله 3، دوره 40، شماره 4 - شماره پیاپی 122، دی 1403، صفحه 718-730 اصل مقاله (913.96 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijmapr.2023.359502.3214 | ||
| نویسندگان | ||
| مهران اوچی اردبیلی1؛ حسن نورافکن* 2؛ حسنعلی نقدی بادی3؛ ناصر محبعلی پور4؛ اردشیر قادری5 | ||
| 1استادیار، گروه پژوهشی کشت و توسعه، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی، کرج، ایران | ||
| 2استادیار، گروه علوم باغبانی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی و محصولات ارگانیک، واحد میانه، دانشگاه آزاد اسلامی، میانه | ||
| 3دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران | ||
| 4استادیار زراعت و اصلاح نباتات، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد میانه، دانشگاه آزاد اسلامی، میانه، ایران | ||
| 5استادیار علوم کشاورزی و گیاهی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی، کرج، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: تاکسول یکی از ارزشمندترین مواد مؤثره موجود در برخی گیاهان است که در شیمی درمانی بر علیه سرطانهای سینه، معده، تخمدان، کبد، ریه، دهانه رحم و پانکراس استفاده میشود. برگ فندق (Corylus avellana L.) یکی از گیاهانی است که وجود تاکسول در آن اثبات شده است. جنگلهای طبیعی مناطق اردبیل، ارسباران و میانه از مناطق مهم ژرم پلاسمهای فندق میباشند. هدف از این پژوهش بررسی و گروهبندی نمونههای زیر جمعیتی فندق این مناطق براساس نشانگر ژنتیکی SCoT و مقایسه نمونههای یک کلاستر با استفاده از تجزیه به مؤلفههای اصلی از نظر میزان تاکسول موجود در برگ فندق و خصوصیات فیتوشیمیایی میوه آنها بود. مواد و روشها: این پژوهش طی سالهای 99-1398 انجام شد. در این پژوهش تعداد 78 نمونه تک درخت بومی از جنگلهای طبیعی فندقلو اردبیل، میانه و ارسباران انتخاب شده (بر حسب فاصله جغرافیایی نمونههای هر منطقه جمیعت ان منطقه در نظر گرفته شد) و موقعیت جغرافیایی هر منطقه با GPS ثبت شد. صفات کمّی و کیفی فندق براساس وسعت، خصوصیات جغرافیایی و تنوع احتمالی موجود بین تودههای فندق شمالغرب کشور و براساس توصیفگر فندق معاونت تحقیقات و شناسایی ارقام گیاهی، وزارت جهاد کشاورزی جمعآوری شد. براساس تنوع فنوتیپی، نمونههای زیر جمعیتی (تک درخت) انتخاب شده، از قسمت برگ استخراج DNA به روش CTAB انجام شد. پس از کیفیت سنجی DNA در طیف جذبی 260 و 280 نانومتر در نانودراپ، با استفاده از پرایمرهای اختصاصی SCoT، واکنش PCR انجام شد. سپس الکتروفورز نسبت به حضور یا عدم حضور نشانگر (صفر و یک) انجام و دادهها با استفاده از نرمافزار POP Gene v1.32 مورد ارزیابی قرار گرفتند. از هر گروه بسته به تعداد نمونهها، حداقل دو نمونه انتخاب و میزان تاکسول در برگ آنها استخراج و اندازهگیری شد. از میوههای فندق نمونههای انتخابی گزینش و میزان خصوصیات آنتیاکسیدانی، فنلها، اسیدهای چرب و میزان برخی عناصر معدنی اندازهگیری شد. نتایج: براساس وجود و عدم وجود باندهای ژنتیکی SCoT در ژنوم نمونههای انتخابی فندق از مناطق مختلف آنالیز تجزیه به مؤلفههای اصلی (PCOA) انجام شد. هبستگی (ضریب همبستگی مانتل) بین ضریب تشابه براساس گروهبندی ژنوتیپها با استفاده از نشانگر SCoT و ضرایب تشابه با استفاده از دادههای مشخصات جغرافیایی برابر با 0.54 محاسبه شد که معنیدار بود (Pvalue<.05). بررسی میزان محتوی اطلاعات ژنتیکی (PIC) براساس پرایمرهای SCoT مورد استفاده نشان داد که در گروههای جدا شده براساس PCoA میزان PIC متفاوت بود. بین گروههای ژنوتیپی از نظر صفات محتویات پروتئینی، محتویات اسیدهای چرب، فیبر، کربوهیدرات، فنل تام، پالمیتیکاسید. تفاوت معنیدار در سطوح احتمال0.05و 0.01وجود داشت و از نظر بقیه صفات تفاوت معنیدار دیده نشد. مقایسه میانگین گروههای ژنوتیپی فندق نشان داد که از نظر محتوی پروتئینی، درصد اسیدهای چرب، میزان خاصیت آنتیاکسیدانی و پالمیتیک اسید، بیشترین میانگین مربوط به ژنوتیپهای گروه 1 بوده است. مقادیر ضرایب تشابه در گروهبندی براساس نشانگر SCOT و ضرایب تشابه حاصل نتایج نشان داد، میزان همبستگی بین ضرایب محاسبه شده 0.76 است. ارزیابی جریان ژنی (Nm) وشاخص تثبیت (Fst) در درون جمعیتها و ژنوتیپهای فندق بیشترین میزان جریان ژنی Nm و کمترین میزان Fst را در کل جمعیتها (0.55=Fst و 0.7=Nm) را نشان دادند که همین روند در گروهها نیز رعایت شده بود هر چند که میزان ضریب Nm در ژنوتیپهای گروه 1 بود (0.81= Nm). میزان هتروزیگوسیتی بین جمعیتی (Dst) 0.15 برآورد شد. نتیجهگیری: از آنجاییکه همواره در مطالعه صفات فیتوشیمیایی مستلزم زمان و انجام آزمایشات متعدد است، وجود نشانگرهای نشانگر قابل اعتماد تکرارپذیر برای یافتن ژنوتیپهای با شاخصههای فیتوشیمیایی و تاکسول بالا ضرورت پیدا میکند. مقدار پایین پارامتر جریان ژنی Nm)) نشان داد که جمعیتهای مورد مطالعه میل به افتراق بالایی دارند. وجود تنوع ژنتیکی بالا درون جمعیتها امکان اجرای برنامههای اصلاحی را توجیهپذیر میسازد. بالا بودن تشابه ژنتیکی بین جمعیتها مطالعه نشانگر SCoT (بیشترین0.97 کمترین 0.81) نشان داد جمعیتها به یک منشاء و زمینه ژنتیکی تعلق دارند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| ترکیبات آنتیاکسیدانی؛ خصوصیات فیتوشیمیایی؛ ژرمپلاسم؛ نشانگر مولکولی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Grouping of Hazelnut (Corylus avellana L.) genotypes native to northwest Iran using SCoT genetic marker by PCOA method and its elationship with the amount of taxol and polyphenols | ||
| نویسندگان [English] | ||
| M. Ochi-Ardabili1؛ H. Nourafcan2؛ H. Naghdi Badi3؛ N. Mohebalipour4؛ A. Qaderi5 | ||
| 1Department of Cultivation and Development Research, Medicinal Plant Research Center, Institute of Medicinal Plants, ACECR, Karaj, Iran | ||
| 2Department of Horticulture, Medicinal Plants and Organic Products Research Center, Miyaneh Branch, Islamic Azad University, Miyaneh, Iran | ||
| 3Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Shahed University, Tehran, Iran | ||
| 4Deparment of Argonomy and Plant Breeding, Miyaneh Branch, Islamic Azad University, Miyaneh, Iran | ||
| 5Medicinal Plant Research Center, Institute of Medicinal Plants, ACECR, Karaj, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: Taxol is one of the most valuable effective substances found in some plants, which is used in chemotherapy against breast, stomach, ovary, liver, lung, cervix and pancreas cancers. Hazel leaf (Corylus avellana L.) is one of the plants in which taxol has been proven. The natural forests of Ardabil, Arsbaran and Miane regions are important areas of hazelnut germplasm. The purpose of this research is to investigate and group the subpopulation samples of hazelnuts in these regions based on the SCoT genetic marker and compare the samples of a cluster using principal component analysis in terms of the amount of taxol present in hazelnut leaves and the phytochemical characteristics of the fruit. Methodology: Current research was done in 2018-2019. In this research, 78 samples of native trees were selected from the natural forests of Fandalo, Ardabil, Mianeh, and Arsbaran (according to the geographic distance of the samples of each region, the population of that region was considered) and the geographic location of each region was recorded with GPS. Quantitative and qualitative characteristics of hazelnuts were collected based on the size, geographic characteristics and possible diversity among the hazelnut stands in the northwest of the country and based on the description of hazelnuts of the deputy research and identification of plant varieties, Ministry of Agricultural Jihad. In this research, based on phenotypic diversity, subpopulation samples (single tree) were selected, and DNA extraction was done from the leaf part by CTAB method. After measuring the quality of DNA in the absorption spectrum of 260 and 280 nm in the nanodrop, using SCoT specific primers, the PCR reaction was performed. Then, electrophoresis was performed for the presence or absence of markers (zero and one) and the data were evaluated using POP Gene v1.32 software. From each group, depending on the number of samples, at least two samples were selected and the amount of taxol in their leaves was extracted and measured. Selected samples of hazelnut fruits were selected and the amount of antioxidant properties, phenols, fatty acids and the amount of some mineral elements were measured. Results: Based on the presence and absence of SCoT genetic bands in the genome of selected hazelnut samples from different regions, principal component analysis (PCOA) was performed. Correlation (Mantel's correlation coefficient) between the similarity coefficient based on the grouping of genotypes using the SCoT marker and the similarity coefficients using geographic characteristics data was calculated as 0.54, which was significant (Pvalue<.05). Examination of the amount of genetic information content (PIC) based on the used SCoT primers showed that the amount of PIC was different in the groups separated based on PCoA. between genotypic groups in terms of protein content, fatty acid content, fiber, carbohydrate, total phenol, palmitic acid. There was a significant difference in the probability levels of 0.05 and 0.01, and no significant difference was seen in terms of other traits. The comparison of the averages of hazelnut genotypic groups showed that in terms of protein content, percentage of fatty acids, amount of antioxidant property and palmitic acid, the highest average was related to the genotypes of group 1. The values of the similarity coefficients in the grouping based on the SCOT indicator and the similarity coefficients obtained from the results showed that the correlation between the calculated coefficients is 0.76. Evaluation of gene flow (Nm) and fixation index (Fst) within the populations and genotypes of hazelnut showed the highest amount of gene flow Nm and the lowest amount of Fst in all populations (Fst=0.55 and Nm=0.7) They showed that the same trend was observed in the groups as well, although the amount of Nm coefficient in the genotypes of group 1 was (Nm=81). The amount of inter-population heterozygosity (Dst) was estimated to be 0.15. Conclusion: Since the study of phytochemical traits always requires time and conducting numerous tests, the existence of reliable and reproducible markers is necessary to find genotypes with high phytochemical and taxol characteristics. The low value of the gene flow parameter (Nm) showed that the studied populations have a high tendency to differentiate. The existence of high genetic diversity within populations makes it possible to implement breeding programs. The high genetic similarity between the populations, the study of the SCoT indicator (the highest 0.97, the lowest 0.81) showed that the populations belong to the same origin and genetic background. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Antioxidant compounds, phytochemical properties, germplasm, molecular marker | ||
| مراجع | ||
|
- Alasalvar, C., Shahidi, F. and Cadwallader, K.R., 2003a. Comparison of natural and roasted turkish tombul hazelnut (Corylus avellana L.) volatiles and flavor by DHA/GC/MS and descriptive sensory analysis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(17): 5067-5072. - Alasalvar, C., Shahidi, F., Liyanapathirana, C.M. and Ohshima, T., 2003b. Turkish tombul hazelnut (Corylus avellana L.). 1. Compositional characteristics. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(13): 3790-3796. - Amaral, J.S., Casal, S., Citová, I., Santos, A., Seabra, R.M. and Oliveira, B.P., 2006. Characterization of several hazelnut (Corylus avellana L.) cultivars based in chemical, fatty acid and sterol composition. European Food Research and Technology, 222: 274-280. - Aydemir, L.Y., Gökbulut, A.A., Baran, Y. and Yemenicioğlu, A., 2014. Bioactive, functional and edible film-forming properties of isolated hazelnut (Corylus avellana L.) meal proteins. Food Hydrocolloids, 36: 130-142. - Belinchón, R., Coppins, B.J., Yahr, R. and Ellis, C.J., 2016. The diversity and community dynamics of hazelwood lichens and bryophytes along a major gradient of human impact. Plant Ecology & Diversity, 9: 359-370. - Cerulli, A., Masullo, M., Montoro, P., Hošek, J., Pizza, C. and Piacente, S., 2018. Metabolite profiling of “green” extracts of Corylus avellana leaves by 1H NMR spectroscopy and multivariate statistical analysis. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis, 160: 168-178. - Ciemniewska-Żytkiewicz, H., Bryś, J., Sujka, K. and Koczoń, P., 2015. Assessment of the hazelnuts roasting process by pressure differential scanning calorimetry and MID-FT-IR spectroscopy. Food Analytical Methods, 8: 2465-2473. - Collard, B.C. and Mackill, D.J., 2009. Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants. Plant molecular biology reporter, 27: 86-93. - Crozier, R.H., 1997. Preserving the information content of species: genetic diversity, phylogeny, and conservation worth. Annual Review of Ecology and Systematics, 243-268. - De Masi, L., Siviero, P., Esposito, C., Castaldo, D., Siano, F. and Laratta, B., 2006. Assessment of agronomic, chemical and genetic variability in common basil (Ocimum basilicum L.). European Food Research and Technology 223: 273-281. - Farrokhi, J., Darvishzadeh, R., Naseri, L., Mohseni Azar, M. and Hatami Maleki, H., 2011. Evaluation of genetic diversity among Iranian apple (Malus×domestica Borkh.) cultivars and landraces using simple sequence repeat markers. Australian Journal of Crop Science, 7: 815-821 - Galderisi, U., Cipollaro, M., Di Bernardo, G., De Masi, L., Galano, G. and Cascino, A., 1999. Identification of hazelnut (Corylus avellana) cultivars by RAPD analysis. Plant Cell Reports, 18: 652-655. - Hamid, S.A., 2015. Chemical and biochemical aspects of seed dormancy and recalcitrance in hazelnuts (Corylus Avellana L.). Student thesis, Doctoral Thesis, Teesside University, UK., 289p. - Jedrzejczyk, I., 2020. Genome size and SCoT markers as tools for identification and genetic diversity assessment in Echinacea genus. Industrial crops and products, 144: 112055. - Mahmoud, A.F. and Abd El-Fatah, B.E., 2020. Genetic diversity studies and identification of molecular and biochemical markers associated with fusarium wilt resistance in cultivated faba bean (Vicia faba). The plant pathology journal, 36(1): 11-28. - Mehlenbucher, S.A. and Erdogan V., 2000. Incompatibility in wild Corylus species. Acta Horticulturae, 556: 163-170. - Migicovsky, Z., Warschefsky, E., Klein, L.L. and Miller, A.J., 2019. Using living germplasm collections to characterize, improve, and conserve woody perennials. Crop Science, 59: 2365-2380. - Nass, L.L. and Paterniani, E., 2000. Pre-breeding: a link between genetic resources and maize breeding. SciELO Brasil, 581-587. - Nengroo, Z.R., Azeem, M. and Parveen, M., 2022. Fatty acid composition, antioxidant, antifungal activities and functional group analysis of Corylus jacquemontii seeds grown in Kashmir. International Journal of Plant Based Pharmaceuticals, 2: 89-97. - Palmé, A. and Vendramin, G., 2002. Chloroplast DNA variation, postglacial recolonization and hybridization in hazel, Corylus avellana. Molecular ecology, 11: 1769-1779. - Poczai, P., Varga, I., Laos, M., Cseh, A., Bell, N., Valkonen, J. and Hyvönen, J., 2013. Advances in plant gene-targeted and functional markers: a review. Plant methods, 9: 1-32. - Rajesh, M., Sabana, A., Rachana, K., Rahman, S., Jerard, B. and Karun, A., 2015. Genetic relationship and diversity among coconut (Cocos nucifera L.) accessions revealed through SCoT analysis. 3 Biotech, 5(6): 999-1006. - Ravichandra, V., Ramesh, C., Swamy, M.K., Purushotham, B. and Rudramurthy, G.R., 2018. Anticancer plants: chemistry, pharmacology, and potential applications. Anticancer plants: properties and application. Springer, 485-515. - Riethmüller, E., Könczöl, Á., Szakál, D., Végh, K., Balogh, G.T. and Kéry, Á., 2016. HPLC-DPPH screening method for evaluation of antioxidant compounds in Corylus species. Natural Product Communications, 11(5): 641-644. - Ritland, K., Krutovsky, K.V., Tsumura, Y., Pelgas, B., Isabel, N. and Bousquet, J., 2011. Genetic mapping in conifers. Genetics, genomics and breeding of conifers, 43p. - Rodriguez, R., Rodriguez, A., Gonzalez, A. and Perez, C., 1989. Hazelnut (Corylus avellana L.). Trees II. Springer, 127-160. - Salehi, M., Moieni, A., Safaie, N. and Farhadi, S., 2020. Whole fungal elicitors boost paclitaxel biosynthesis induction in Corylus avellana cell culture. Plos one, 15(7): e0236191. - Santos, A., Carvalho, J., Lopes, A., Assunção, A., Silva, A. and Santos, F., 2004. Phenological tree traits and fruit properties of several hazelnut cultivars grown under different microclimates. VI International Congress on Hazelnut, 686(8): 79-86. - Schlegel, H.B., 2011.Geometry optimization. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science, 1(5):790-809. - Vahdati, K., Arab, M.M., Sarikhani, S., Sadat-Hosseini, M., Leslie, C.A. and Brown, P.J., 2020. Advances in persian walnut (Juglans regia L.) breeding strategies. Nut and Beverage Crops: 4: 401. - Zarei, A. and Erfani-Moghadam, J., 2021. SCoT markers provide insight into the genetic diversity, population structure and phylogenetic relationships among three Pistacia species of Iran. Genetic Resources and Crop Evolution, 68: 1625-1643. - Zhang, J., Xie, W., Wang, Y. and Zhao, X., 2015. Potential of start codon targeted (SCoT) markers to estimate genetic diversity and relationships among Chinese Elymus sibiricus accessions. Molecules, 20(4): 5987-6001. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 556 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 424 |
||