Morphologic and Genetic study of Halocnemum strobilaceum (Amaranthaceae) in rangeland ecosystems of Golestan province

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant Prof., Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad, Iran

2 PhD Graduate, Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Qom, Qom, Iran

Abstract

Halophytes are able to complete their life cycle in saline soils and can be used optimally if there are proper management plans. Halocnemum strobilaceum (Amaranthaceae) is a perennial and often shrub that grows in the northwest, center and southeast of Iran. The importance of this plant is in soil protection and forage production with the highest percentage of plant composition in saline and alkaline areas of the Golestan province (north of Iran). Therefore, recognizing its genetic diversity, to select the best genotypes is necessary. In this study, the morphological and genetic diversity of 13 populations in Golestan province was investigated. Nineteen quantitative and qualitative traits were selected for biometric and morphological studies and then multivariate statistical analyzes were performed. Four primers were used to assess genetic diversity, producing a total of 27 bands. The present study proved that, morphological characteristics as well as molecular data of ISSR are useful in differentiating H. strobilaceum populations. Both quantitative and qualitative morphological features are important and appropriate for the population differentiation. The present study also showed a high level of inter-population genetic diversity. Ward Cluster Analysis, based on morphological features and molecular data, showed significant information on the relationships of the studied populations.
 
 

Keywords

Article Title [Persian]

مطالعه ریخت‌شناسی و ژنتیکی strobilaceum Halocnemum در اکوسیستم‌های مرتعی استان گلستان

Authors [Persian]

  • ابوالفضل طهماسبی 1
  • فاطمه نصرالهی 2
1 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران
2 دانش‌آموخته دکتری، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران
Abstract [Persian]

گیاهان شورپسند‌ قادرند چرخه زندگی خود را در اراضی شور کامل‌ کنند و در صورت وجود برنامه‌های مدیریتی صحیح، می‌توان از آن‌ها
به نحو مطلوب بهره‌برداری نمود. Halocnemum strobilaceum، چندساله و اغلب بوته‌ای است که در شمال‌غرب، مرکز و جنوب‌شرق ایران می‌روید و در استان گلستان نیز پراکنش دارد. اهمیت این گیاه در حفاظت از خاک و تولید علوفه با بیشترین درصد ترکیب گیاهی در مناطق شور و قلیایی استان ایجاب می‌نماید تا با شناخت تنوع ژنتیکی آن، نسبت به انتخاب ژنوتیپ‌های برتر اقدام نمود. در این مطالعه، تنوع ریخت‌شناسی و ژنتیکی 13 جمعیت از این گونه در استان گلستان بررسی شد. تعداد 19 صفت کمّی و کیفی برای مطالعات مورفومتری انتخاب شد و سپس آنالیزهای آماری چندمتغیره انجام گرفت. برای ارزیابی تنوع ژنتیکی، از چهار آغازگر استفاده شد که در مجموع، 27 باند تولید کردند. مطالعه حاضر، ثابت کرد که ویژگی‌های ریخت‌شناسی و داده‌های مولکولیISSR  در تمایز جمعیت H. strobilaceum مورد بررسی مفید است. همچنین، هر دو ویژگی ریخت‌شناسی کمّی و کیفی برای تمایز جمعیت گونه مورد مطالعه مهم و مناسب بوده و سطح بالایی از تنوع ژنتیکی بین جمعیتی را نشان داد. تجزیه و تحلیل خوشه‌ای Ward براساس ویژگی‌های ریخت‌شناسی و داده‌های مولکولی، اطلاعات قابل توجهی را در روابط جامعه مورد مطالعه نشان داد.
 
 

Keywords [Persian]

  • تنوع ژنتیکی
  • تاج‌خروسیان
  • داده‌های مولکولی
  • شورپسند
  • مورفومتری
  • ISSR

References

Assadi, M. 2001. Chenopodiaceae. Pp. 27–65. In: Assadi, M., Maassoumi, A.A. & Khatamsaz, M. (eds), Flora of Iran 38. Tehran.
Biondi, E., Casavecchia, S., Estrelles, E. & Soriano, P. 2013. Halocnemum M. Bieb. Vegetation in the Mediterranean basin. Plant Biosystems. DOI: 10.1080/11263504.2013.832709.
Doyle, J.J. & Doyle, J.L. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin 19(1): 11–15.
El-Senosy Neima, K., Younis, A., Rania, A., Khalil, A., Rasha, M. & Mohamed, M. Abd El-Maboud. 2015. Antioxidant Enzymes and Molecular Markers Associated with Salinity Tolerance of Halocnemum strobilaceum (Pall.) Bieb. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences 15(4): 648–658.
Freeland, J.R., Kirk, H. & Peterson, S.D. 2011. Molecular Ecology, 2nd. ed. Wiley-Blackwell, UK, 449 pp.
Hammer, Q., Harper, D.A.T. & Ryan, P.D. 2012. PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica 4: 9.
Hosseini, S.A. & Shahmoradi, A.A. 2011. Autecology of Halocnemum strobilaceum (Pall.) M. Bieb. in Saline and Alkaline Rangelands of Golestan Province. Journal on Plant Science Researches 22(6): 18–30.
Hosseini, S.A., Shahmoradi, A.A. & Abarsaji, Gh. 2016. An Investigation on the Presence Form of Halocnemum strobilaceum in Saline and Alkaline Rangelands of Northern Golestan Province. Iranian Journal of Range and Desert Research 14(2): 110–123.
Hou, Y. & Lou, A. 2011. Population genetic diversity and structure of a naturally isolated plant species, Rhodiola dumulosa (Crassulaceae). PLOS ONE. doi.org/10.1371/journal.pone.0024497.
Kadereit, G., Mucina, L. & Freitag, H. 2006. Phylogeny of Salicornioideae (Chenopodiaceae): diversification, biogeography, and evolutionary trends in leaf and flower morphology. Taxon 55(3): 617–642.
Minaeifar, A., Sheidai, M. & Attar, F. 2015. Genetic and morphological diversity in Cousinia cylindracea (Asteraceae) populations: Identification of gene pools. Biodiversitas 16: 288–294.
Minaeifar, A., Sheidai, M., Attar, F., Noormohammadi, Z. & Ghasemzadeh-Baraki, S. 2016. Biosystematic study in the genus Cousinia Cass. (Asteraceae), section Cousinia. Biochemical Systematics and Ecology 69(1): 252–260.
Nasrollahi, F. & Tahmasebi, A. 2021. Genetic study of Halocnemum strobilaceum (Amaranthaceae) with the use of ISSR molecular markers in Golestan province. The 2nd. International and 5th National Conference on Conservation of Natural Resources and Environment.
Papini, A., Trippanera, G.B., Maggini, F., Filigheddu, R.S. & Biondi, E. 2004. Plant Biosystems 138(3): 215–223.
Peakall, R. & Smouse, P.E. 2006. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes 6(1): 288–295.
Podani, J. 2000. Introduction to the Exploration of Multivariate Data. Backhuyes: Leiden, 407 pp.
Schneller, J. & Liebst, B. 2007. Patterns of variation of a common fern (Athyrium filix-femina; Woodsiaceae). population structure along and between altitudinal gradients. American Journal of Botany 94(1): 965–971.
Sheidai, M., Seif, E., Nouroozi, M. & Noormohammadi, Z. 2012. Cytogenetic and molecular diversity of Cirsium arvense (Asteraceae) populations in Iran. Journal of Japanese of Botany 87(2): 193–205.
Sheidai, M., Zanganeh, S., Haji-Ramezanali, R., Nouroozi, M., Noormohammadi, Z. & Ghasemzadeh-Baraki, S. 2013. Genetic diversity and population structure in four Cirsium (Asteraceae) species. Biologia 68(1): 384–397.
Sheidai, M., Ziaee, S., Farahani, F., Talebi, S.M., Noormohammadi, Z., Hasheminejad & Ahangari Farahani, Y. 2014. Infra-specific genetic and morphological diversity in Linumalbum (Linaceae). Biologia 69(2): 32–39.
Toranjzar H. & Fathi, A. 2016. Study of the Morphometric Characteristics of Halocnemum strobilaceum Nebkhas type in Mighan Playa (Arak). The Desert Ecosystem Engineering Journal 4(9): 35–42.
Toro, M.A. & Caballero, A. 2005. Characterization and conservation of genetic diversity in subdivided populations. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 360(2): 1367–1378.
Weising, K., Nybom, H., Wolff, K. & Kahl, G. 2005. DNA Fingerprinting in Plants. Principles, Methods, and Applications, 2nd ed. 472. CRC Press, Boca Rayton, Fl, USA, pp. 1–17.
Rostaniha
Volume 22, Issue 1 - Serial Number 61
October 2021
Pages 134-146

Files

History

  • Receive Date: 24 July 2021
  • Revise Date: 26 August 2021
  • Accept Date: 29 August 2021

Share

How to cite

Statistics