Investigation of phylogenetic relationships and genetic diversity of population (Seidlitzia rosmarinus) by RAPD marker in some regions of Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD Student, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Prof., Department of Biology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

3 Associate Prof., Department of Biology, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

4 Associate Prof., Department of Biology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

10.22092/botany.2022.358985.1310

Abstract

The genus Sedlitzia (Amaranthaceae) includes four herbaceous and one shrubby species. Sedlitzia rosmarinus is resistant to salinity that plays an important role in soil conservation. In this research, RAPD molecular markers were used to evaluate the genetic diversity among 85 plant samples from 17 populations of S. rosmarinus. Five primers were used to perform RAPD reactions and a total of 400 DNA bands were obtained. After forming 0 and 1 matrix with the help of GenAlex 6.41 and UPGMA methods using SHAN clustering model, NTSYS Ver. 2.02 software was used to interpret RAPD analysis data. Molecular analysis of variance (AMOVA) was performed to estimate genetic diversity out of 85 individuals. Out of the total diversity, it was calculated that, the highest amount of genetic diversity i.e. 69% was related to intra-population and 31% to inter-population diversity, respectively.
 
 

Keywords


Article Title [فارسی]

بررسی تنوع ژنتیکی بین و درون جمعیت‌های گیاه اشنان با استفاده از آنالیز RAPD در ایران

Authors [فارسی]

  • شیما صدیقی 1
  • علیرضا ایرانبخش 2
  • سید محمد مهدی حمدی 3
  • ایرج مهرگان 4
1 دانشجوی دکتری زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استاد گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 دانشیار گروه زیست‌شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 دانشیار گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
Abstract [فارسی]

جنس Seidlitzia (تاج‌خروسیان) دارای سه گونه علفی و یک گونه درختچه‌ای است. گیاه اشنان (Seidlitzia rosmarinus) یکی از گیاهان مقاوم جوامع شورپسند است که نقش مهمی در حفاظت خاک ایفا می‌کند. در این تحقیق، نشانگر مولکولی RAPD برای بررسی تنوع ژنتیکی جمعیت گونه مذکور، 85 نمونه گیاهی از 17 جمعیت، مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد پنج آغازگر تصادفی در انجام واکنش RAPD
به کار گرفته شد و در کل 400 باند DNA به دست آمد. بیشترین تعداد باندها از دو آغازگر OPM-06 وOPS-07  به دست آمد. در تجزیه کلاستر ژنوتیپ‌ها برای تفسیر داده‌‌های آنالیز RAPD از نرم‌افزار NTSYS Ver. 2.02 استفاده شد. ماتریس تشابه ایجاد شده در نرم‌افزار NTSYS با روش UPGMA با استفاده از مدل خوشه‌بندی SAHN به دست آمد. در تحقیق حاضر، جمعیت  کاشان (PSE) با بیشترین فاصله، به عنوان گروه خواهری سایر جمعیت‌‌های موجود در نظر گرفته شد. بعد از تشکیل ماتریس صفر و یک با کمک نرم‌افزار Gen Alex 6.41، برای تفسیر داده‌های آنالیز RAPD، از نرم‌افزار آنالیز واریانس مولکولی (AMOVA) به منظور برآورد تنوع ژنتیکی استفاده شد. از مجموع کل تنوع، بیشترین میزان تنوع ژنتیکی یعنی 69% آن مربوط به تنوع درون جمعیتی، 31% تنوع بین جمعیتی محاسبه شد. با توجه به اهداف این تحقیق، می‌توان نتیجه گرفت که نشانگر مولکولی RAPD روشی سودمند برای بررسی پراکندگی ژنتیکی جمعیت اشنان بوده است.
 
 

Keywords [فارسی]

  • آنالیز واریانس مولکولی
  • تاج‌خروسیان
  • تجزیه خوشه‌ای
  • روش UPGMA
  • Seidlitzia rosmarinus
Al-Khateeb, S.A. & Leilah. A.A. 2005. Heavy metals accumulation in the natural vegetation of eastern province of Saudi Arabia. Journal of Biological Sciences 5(6): 707–712.
Azimi, S., Sarafraz, K., Kebriaei, M., Eghbali, D. & Borhani, M. 1992. Seidlitzia rosmarinus exploitation plan, Afzal Ardakan area, General Department of Natural Resources of Yazd province, Iran.
Baghestani Maybodi, N. 1996. The effect of pruning on growth and development of Seidlitzia rosmarinus and the best usage of its annual production. Tehran: Research Institute of Forest and Rangelands.
Benlloch-Gonzalez, M., Fournier, J.M., Ramos, J. & Benlloch, M. 2005. Strategies underlying salt tolerance in halophytes are present in Cynara cardunculus. Journal of Plant Sciences 168: 653–659.
Boer, B. & Sargeant, D. 1998. Desert Perennials as soil indicators in Eastern Arabia. Plant and Soil 199: 261–266.
Boissier, E. 1879. Chenopodium L. Pp. 900–905. In: Flora Orientalis Vol. 4, Geneva.
Fahn, A., Werker, E. & Baas, P. 1986. Wood Anatomy and Identification of Trees and Shrubs from Israel and Adjacent Regions. The Israel Academy of Sciences and Humanities. 214 pp.
Fernandez, M., Figueiras, A. & Benito, C. 2002. The use of ISSR and RAPD markers for detecting DNA polymorphism, genotype identification and genetic diversity among barley cultivars with known origin. Theoretical and Applied Genetics 104(5): 845–851.
Ghahreman, A. 1994. Chromophytes of Iran, Tehran University Publishing, Vol. 1 (In Persian).
Godwin, I.D., Aitken, E.A. & Smith, L.W. 1997. Application of inter simple sequence repeat (ISSR) markers to plant genetics. Electrophoresis 18(9): 1524–1528.
Hadi, M.R., Taheri, R. & Sharif, M.S. 2007. Study effects of salinity on the seed germination of Seidlitzia rosmarinus. Pajouhesh-va-Sazandegi 67: 151–157 (In Persian with English abstract).
Hedge, I.C., Akhani, H., Freitag, H., Kother-Heinrich, G., Podlech, D., Rilke, S. & Uotila, P. 1997. Chenopodiaceae In: Rechinger, K.H. (ed.), Flora Iranica, Lfg. 172. Akad. Druck-und Verlagsanstalt, Graz.
Hulce, D., Li, X. & Snyder-Leiby, T. 2011. Gene Marker Genotyping Software: Tools to Increase the statistical power of DNA fragment Analysis.  Journal of Biomolecular Tech 22: 35–36.
Huelsenbeck, J.P. & Ronquist, F. 2001. Mr-Bayes: Bayesian Inference of Phylogeny Bioinformatic17: 754–755.
Iranbakhsh, A.R., Hamdi, S.M.M. & Assadi, M. 2008. Flora, life form and chorotypes of plants of Garmsar region in Semnan province. Pajouhesh-va-Sazandegi 21(2): 179–199 (In Persian with English abstract).
Iranbakhsh, A.R., Sedighi, SH., Hamdi, S.M.M. & Mehregan, I. 2021. Investigation of phylogenetic relationships and genetic diversity of Seidlitzia rosmarinus populations by ISSR marker in some regions of Iran. Rostaniha 22(1): 20–29 (In Persian with English summary).
Khavazeh, M. 1999. Effect of salinity on germination, growth and Cl and Na content of four arid and desert species. MSc Thesis. Isfahan University of Technology, Iran.
Maddison, W.P. & Maddison, D.R. 2002. MacClade: Analysis of Phylogeny and Character Evolution, Ver. 4.01. Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts, USA.
Martins, M., Tenreiro, R. & Oliveira, M.M. 2003. Genetic relatedness of Portuguese almond cultivars assessed by RAPD and ISSR markers. Plant Cell Reports 22(1): 71–78.
Neumann, K., Schoch, W., Schweingruber, F.H. & Détienn, P. 2001. Woods of the Sahara and the Sahel- An Anatomical Atlas. Paul Haupt, Bern.
Sabeti, H. 1994. Forests, Trees and Shrubs of Iran. University of Yazd Press, Yazd, Iran (In Persian).
Safdari, V. 2012. Anatomical, physical and chemical properties of Seidlitzia rosmarinus Bunge ex Boiss wood in Irano-Torani region. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research 27(2): 212–225 (In Persian).
Saleh, B. 2011. Efficiency of RAPD and ISSR markers in assessing genetic variation in Arthrocnemum macrostachyum (Chenopodiaceae). Brazilian Archives of Biology and Technology 54(5): 859–866.
Salimath, S.S., Oliveira, A.C.D., Bennetzen, J.L. & Godwin, I.D. 1995. Assessment of genome origins and genetic diversity in the genus Eleusine with DNA markers. Genome 38(4): 757–763.
Sambrook, J. & Russell, D.W. 2001. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 3rd Edition, Vol. 1. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.
Swofford, D.L. 2002. Phylogenetic Analysis Using Parsimony (PAUP), Ver. 4. Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts, USA.
Yasseen, B.T. & Al-Thani, R.F. 2007. Halophytes and associated properties of natural soils in the doha area, Qatar. Aquatic Ecosystem Health and Management Society 10(3): 320–326.
Volume 23, Issue 1 - Serial Number 63
September 2022
Pages 105-113
  • Receive Date: 10 June 2022
  • Revise Date: 27 July 2022
  • Accept Date: 30 July 2022
  • First Publish Date: 10 August 2022