Taxonomical study of section Caninae (Rosa) and their hybrids in Iran

Document Type: Research Paper

Authors

1 Assistant Professor in Plant Physiology, Department of Physiology, Agriculture Biotechnology Research Institute of Iran, AREEO, Karaj, Iran

2 Researcher, Department of Cell and Tissue Culture, Agricultural Biotechnology Research Institute (AREEO), Karaj, Iran

3 Research Assistant Prof. (emeritus), Department of Botany, Research institute of Forest and Rangelands, Tehran, Iran

4 Research Associate Prof., Department of Cell and Tissue Culture, Agricultural Biotechnology Research Institute (AREEO), Karaj, Iran

Abstract

The genus Rosa has a wide variety in Iran and although some natural hybrids have been found in different regions of the country, but no cultivars have been established so far. In order to optimize use of genetic resources in the country and to create varieties with desirable traits, inter-species relationships and identification of diversity, 45 populations from seven species in section Caninae collected from 13 provinces of Iran, were studied. To group the species, 61 qualitative and quantitative characters using the most suitable method of cluster analysis (WARD) were used and their ordination diagram based on the most variable factors for each species and sections were drown. Cluster analysis of quantitative and qualitative characters showed significant differences between characters. The results of classification confirmed previous taxonomy grouping. Factor analysis of R. elymatica populations showed that the hair on pedicels, sepal form, hip length, prickle base and prickle form possessed the highest correlation. Two main groups were formed in R. boissieri based on ecological difference between them.Cluster analysis of R. orientalis also showed two main groups. Moreover, the results indicated that some populations of R. canina such as Polour, Karand, and Siahbishe (Iran), that showed the most variations in qualitative and quantitative characters, could be used to produce interspecific hybrids.Overall, the results of this study revealed that, R. canina and R. pulverulenta showed the highest variety in thesection Caninae that is due to the combination of some unusual features in section.

Keywords

Main Subjects


Article Title [Persian]

بررسی تاکسونومیکی بخش Caninae (رز) و هیبرید‌های آن در ایران

Authors [Persian]

  • پریسا کوباز 1
  • زهرا سادات حسینی 2
  • محبوبه خاتم ساز 3
  • مریم جعفرخانی کرمانی 4
1 استادیار گروه فیزیولوژی مولکولی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی کرج، تهران، ایران
2 محقق گروه کشت بافت، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی کرج، تهران، ایران
3 استادیار پژوهش (بازنشسته)، بخش تحقیقات گیاه‌شناسی، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، تهران، ایران
4 دانشیار پژوهش، گروه کشت بافت، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی کرج، تهران، ایران
Abstract [Persian]

 
جنس رز در ایران بسیار متنوع است و هیبرید‌های طبیعی آن شناسایی شده‌اند اما تا کنون هیچ رقمی از آن در کشور تولید نشده است. به منظور استفاده بهینه از منابع ژنتیکی در کشور و ایجاد ارقام با صفات مطلوب، تشخیص روابط گونه‌ها و شناسایی هر گونه تنوع در میان گونه‌های مختلف بخش Caninae جنس مذکور، ابتدا جمع‌آوری و مطالعه 45 جمعیت از هفت گونه متعلق به این جنس در 13 استان ایران انجام گرفت. به منظور گروه‌بندی جمعیت‌ها از روش آماری WARD استفاده شد و نمودار رسته‌بندی آن‌ها براساس متغیرترین فاکتورها برای تمامی گونه‌ها و بخش‌ها ترسیم شد. آنالیز خوشه‌بندی صفات کمی و کیفی نشان داد، تفاوت معنی‌داری بین خصوصیات مورد مطالعه وجود دارد. نتایج خوشه‌بندی گونه‌های بخش Caninae طبقه‌بندی‌های قبلی را تایید کرد. همچنین، نتایج آنالیز فاکتور جمعیت‌های R. elymaticaنشان داد که وجود مو روی دمگل، فرم کاسبرگ، طول هیپانتیوم، قاعده و فرم دمبرگ بیشترین ارتباط را با یکدیگر نشان می‌دهند. دو گروه اصلی در R. boissieri به دلیل اختلاف شرایط اکولوژیک بین جمعیت‌ها مشخص شده است. آنالیز خوشه‌ای دو گروه اصلی را در جمعیت‌های جنسR. orientalis نشان داد. برخی از صفات کمی و کیفی توانست جمیت‌های مختلف گونه R. canina را از هم جدا کند، اما برخی مناطق مانند پلور، کرند و سیاه بیشه بیشترین تنوع را برای ایجاد هیبرید‌های بین‌گونه‌ای نشان دادند. در نهایت، نتایج بررسی گونه‌های بخش Caninae نشان داد کهR. canina  و R. pulverulentaبیشترین تنوع را داشتند که این مسئله می‌تواند به دلیل ساختار کروموزومی ویژه در Caninae باشد.

Keywords [Persian]

  • آنالیز خوشه‌بندی
  • آنالیز فاکتور
  • خصوصیات مورفولوژیکی
  • دورگه
  • رز‌های وحشی
Ali, S.I. & Qaiser, M. 2009.  Flora of Pakistan. Nos. 194–208. Department of Botany, University of Karachi.

Ackerly, D.D. & Cornwell, W. 2007. A trait-based approach to community assembly: partitioning of species trait values into within- and among-community components. Ecology Letter 10:
135–145.

Albert, C.H., Thuiller, W., Yoccoz, N.G., Soudant, A., Boucher, F., Saccone, P. & Lavorel, S. 2010. Intraspecific functional variability: extent, structure and sources of variation. Journal of Ecology 98: 604–613.

Arjmandi, A.A., Sharghi, H.R., Memariani, F. & Joharchi, M.R. 2016. Rosa kokanica (Rosaceae) in Binalood mountains: A new record for the flora of Iran. The Iranian Journal of Botany 22(1): 11–15.

Atienza, S.G., Torres, A.M., Millan, T. & Cubero, J.I. 2005. Genetic diversity in rose as revealed by RAPDs. Agriculturae Conspectus Scientificus 70: 75–85.

Basaki, T., Jafarkhani Kermani, M., Pirseyedi, S.M., Haghnazari, A., Salehi Shanjani, P., Koobaz, P. & Mardi, M. 2008. Genetic variation of Rosa persica as revealed by AFLP and phonetic traits. Scientia Horticulturae 120: 538–543.

Chatfield, C. & Collins, A.J. 1995. Introduction to Multivariate Analysis, Chapman and Hall. London and New York. 200 pp.

Davis, P.H. 1985. Flora of Turkey Vol. 4, University Press, Edinburgh. 106 pp.

De cock, K., Mijunsberg, K.V. & Breyne, P. 2008. Morphological and AFLP-based Differentiation within the Taxonomical Complex Section Caninae (subgenus Rosa). Annual Botany 102: 685–697.

Fajardo, A. & Piper, F.I. 2011. Intraspecific trait variation and covariation in a widespread tree species (Nothofagus pumilio) in southern Chile. New Phytologist 189: 259–271.

Fouge`re-Danezan, M., Joly, S., Bruneau, A., Gao, X. & Zhang, L. 2015. Phylogeny and biogeography of wild roses with specific attention to polyploids. Annual Botany 115: 275–291.

Gu, C. & Robertson, K.R. 2003. Rosa L., pp. 51–64. In: Team FoCe (ed.). Flora of China. St. Louis, MO: Missouri Botanical Garden Press.

Gudin, S. 2000. Rose: genetics and breeding. Plant Breed Review 17: 159–189.

Jowkar, A., Jafarkhani Kermani, M., Kafi, M., Mardi, M., Hosseini, Z. & Koobaz, P. 2009. Cytogenetic and Flow Cytometry Analysis of Iranian Rosa spp. Floriculture and Ornamental Biotechnology 1:
71–74.

Khatamsaz, M. 1992. Flora of Iran (Rosaceae, Vol. 6). Research Institute of Rangeland and Forests, Tehran. 65 pp.

Klastersky, L. 1968. Rosa L., pp. 25–29. In: Tutin T.G., Heywood, W.H., Burgess, N.A., Moore, D.M., Valentin, D.H., Walters, S.M. & Webb, D.A. (eds). Flora Europeae, Vol. 2. Cambridge University Press.

Koobaz, P., Jafarkhani Kermani, M., Hosseini, Z., Jokar, A. & Khatamsaz, M. 2010. Biosystematic study of Rosa (sect. Pimpinellifoliaeae) and described R. abrica (Rosaceae) as a new species from Iran. Rostaniha 12: 51–62.

Koobaz, P., Jafarkhani Kermani, M. & Khatamsaz, M. 2008. Inter- and intraspecific morphological variation of four Iranian rose species. Global Science Books, Floriculture and Ornamental Biotechnology 3: 40–45.

Koobaz, P., Hosseini, Z.S., Jafarkhani Kermani, M. & Khatamsaz, M. 2017. Taxonomical study of genus Rosa and introducing new three hybrids from Iran. International Symposium on Wild Flowers and Ornamental National Plants, Ramsar, Iran.

Lim, K.Y., Werlemark, G., Matyasek, R., Bringloe, J.B., Sieber, V., E.L., Mokadem, H., Meynet, J., Hemming, J., Leitch, A.R. & Roberts, A.V. 2005. Evolutionary implications of permanent odd polyploidy in the stable sexual pentaploid of Rosa canina L. Heredity 94: 501–508.

Lynn, H. 2013. A Closer Look at the New Eyeconic Roses. The Christian Science Monitor.
112 pp.

Lim, K.Y., Werlemark, G., Matyasek, R., Bringloe, J.B., Sieber, V., El Mokadem, H., Milla, R., Giménez-Benavides, L., Escudero, A. & Reich, P.B. 2009. Intra- and interspecific performance in growth and reproduction increase with altitude: a case study with two Saxifraga species from northern Spain. Functional Ecology 23: 111–118.

Pachl, S. 2011. Variablita botanick_ych druh u rodu Rosa L., a mo_zosti jejich vyu_zit_ı v krajin_a_rske´ tvorb^e. PhD Thesis, Slovak University of Agriculture, Nitra, Slovakia.

Pescador, D., Bello, F., Valladares, F. & Escudero, A. 2015. Plant Trait Variation along an Altitudinal Gradient in Mediterranean High Mountain Grasslands: Controlling the Species Turnover Effect. PLoS One 10, e0118876.

Rehder, A. 1940. Manual of Cultivated Trees and Shrubs, MacMillan, New York, 426 pp.

Rehder, A. 1949. Bibliography of cultivated trees and shrubs hardy in the cooler temperate regions of the northern hemisphere. In: Koeltz, S. (ed.). Collectanea Bibliographica, Vol. 10. Jamaica Plain. Mass. Arnold, 296 pp.

Ritz, C.M., Schmuths, H. & Wissemann, V. 2005. Evolution by reticulation: European dog-roses originated by multiple hybridization across the genus Rosa. Journal of Heredity 96: 4–14.

Samiei, L., Naderi, R., Khalighi, A., Shahnejat-bushehri, A.A., Mozafarian, V., Esselink, G.D., Kazempour Osloo, S. & Smulders, M.J.M. 2010. Genetic diversity and genetic similarities between Iranian rose species. Journal of Horticulture Science & Biotechnology 85: 231–237.

Schanzer, I.A. & Kutlunina, N.A. 2010. Interspecific hybridization in wild roses (Rosa L. sect. Caninae DC.). Biology Bulletin 37(3): 480–488.

Scheepens, J., Frei, E.S. & Stöcklin, J. 2010. Genotypic and environmental variation in specific leaf area in a widespread Alpine plant after transplantation to different altitudes. Oecologia 164: 141–150.

Sharghi, H.R., Arjomandi, A.A., Memariani, F. & Joharchi, M.R. 2014. Rosa freitagii Ziel. (Rosaceae), a new record for the flora of Iran. The Iranian Journal of Botany 20(2): 183–187.

Sheidai, M., Gholipour, A. & Noormohammadi, Z. 2010. Species relationship in the genus Silene L. Section Auriculatae (Caryophyllaceae) based on morphology and RAPD analyses. Acta Biologica Szegediensis 54: 25–31.

Sneath, P.H.A. & Sokal, R.R. 1973. Numerical Taxonomy, W.H. Freeman, San Francisco, 513 pp.

Wissemann, V. 1999. Genetic constitution of Rosa sect. Caninae (R. canina, R. jundzillii) and sect. Gallicanae (R. gallica). Journal of Applied Botanics 73: 191–196.

Wissemann, V. 2000. Epicuticular wax morphology and the taxonomy of Rosa (section Caninae, subsection Rubiginosae). Plant Systematics and Evolution 221: 107–112.

Wissemann, V. 2003. Conventional Taxonomy of Wild Roses, pp. 111–122. In: Roberts, A., Debener, T. & Gudin, S. (eds). Encyclopedia of Rose Science, London, Academic Press.

Zielinski, J. 1982. Flora Iranica Rosaceae II- Rosa No. 152. Academic Druck, Graz, Asteria. 50 pp.