مطالعه برخی از گونه‌های جنس درمنه (Artemisia L.) با تکیه بر شواهد بوم‌شناختی، ریزریخت‌شناسی و مولکولی در مراتع استان گلستان

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

2 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

3 دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

4 دانش آموخته دکتری، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران

10.22092/ijrfpbgr.2023.361041.1431

چکیده

سابقه و هدف: به‌منظور مدیریت اکوسیستم‌های مرتعی و حفظ پوشش گیاهی عرصه‌های طبیعی مناطق خشک، مطالعه گونه‌های شاخص ضروریست. دانش نیازهای اکولوژیک گونه‌های مرتعی برای برنامه‌ریزی و مدیریت جوامع گیاهی و حفاظت و بهره‌برداری از اکوسیستم‌های آن حائز اهمیت است. استان گلستان با جایگاه جغرافیایی ویژه خود، رویشگاه بسیاری از گونه‌هاست که در صورت شناخت عوامل مؤثر بر رشد این گونه‌ها و سازگاری آنها، می‌توان از صرف هزینه و اتلاف زمان در برنامه‌ریزی برای اصلاح و احیاء مراتع جلوگیری کرد. یکی از سرده‌های با ارزش مرتعی L. Artemisia است که در مناطق خشک و نیمه­خشک پراکنش دارد و از نظر حفاظت خاک، تأمین علوفه احشام و ارزش دارویی نقش مهمی ایفا می‌کند.
     مواد و روش‌ها: در این بررسی، 12 جمعیت از چهار گونه از جنس درمنه (Artemisia) در ایران در محدوده مراتع شمال شهرستان گنبد کاووس در استان گلستان بر اساس شواهد بوم‌شناختی، ریزریخت‌شناسی و مولکولی مطالعه گردید. مطالعات بوم‌شناسی بر اساس مشخصات اقلیمی و خاک رویشگاه گونه‌های جنس درمنه در مراتع استان گلستان انجام شد. ریخت‌شناسی دانه گرده گونه‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) بررسی شد. بررسی روابط مولکولی چهار گونه درمنه شامل A. annua, A. sieberi, A. aucheri, A.fragrans با استفاده از توالی‌های هسته‌ای nrDNA ITS و کلروپلاستی rpl32-trnL(UAG) و ترکیب آنها انجام گردید.
یافته‌ها: نتایج مطالعات اکولوژیکی نشان داد که بیشتر گونه‌های درمنه در منطقه مورد مطالعه در اقلیم خشک و در خاک‌های سیلتی و سیلتی کلی لوم حضور داشتند. اندازه­گیری EC بیانگر این بود که این خاک­ها جزو خاک­های شور بوده و از نظر ماده آلی فقیر هستند. بررسی‌ها نشان داد که اندازه بسیاری از دانه‌های گرده گونه‌ها متوسط و از نوع سه‌شیاردار بودند. در تمام گونه‌های مورد بررسی با توجه به نسبت P/E، طرح کلی دانه‌های گرده که در نمای قطبی دیده می‌شوند، دایره‌ای، مثلثی و استوایی با طرح کلی بیضوی است. همانطور که توسط میکروسکوپ الکترونی SEM مشاهده شد، تزئینات اگزین از نوع اکینات است. نتایج مطالعات مولکولی بیانگر این بود که همه گونه‌های مورد بررسی یک گروه تک‌نیا با حمایت بالا (PP =1.00, ML BS =100, MP BS=100) را تشکیل دادند. تجزیه‌های حاصل از داده­های ترکیبی، روابط حمایت‌شده­تری نسبت به تجزیه‌های حاصل از قطعات به صورت جداگانه نشان دادند. نتایج حاصل از درخت ترکیبی دو کلاد مجزا نشان داد که در کلاد I با حمایت بالا گونه یکساله A. annua و در کلاد II بقیه گونه‌های مورد مطالعه با حمایت بالاPP=0/88, ML BS=90, MP BS=94) ) قرار گرفتند.
نتیجه ‏گیری: این تحقیق بیانگر این بود که خصوصیات بوم‌شناختی، ریزریخت‌شناسی و داده‌های مولکولی در تمایز و شناسایی گونه‌های درمنه مفید و کاربردیست. مطالعه گونه‌های مورد نظر امکان انتخاب ژن‌های مناسب و سازگارشده با هر محیط و انتقال آنها به گونه زراعی به‌منظور تولید ارقام متحمل به تنش را برای به‌نژادگران و متخصصان بیوتکنولوژی فراهم می‌کند. سرده درمنه با توجه به سازش اکولوژیکی و شدت سازگاری بالا در شرایط طبیعی به فراوانی در ایران پراکنش دارد. اما متأسفانه تغییر کاربری اراضی و تبدیل عرصه‌های طبیعی به محیط‌های زراعی موجب شده عرصه‌های درمنه‌زارها کوچک شده و گونه‌زایی و تنوع محدود شود. بررسی روابط خویشاوندی بین گونه‌ها و تکامل صفات، می‌تواند به‌عنوان ابزاری در تعیین احتمال موفقیت در انجام تلاقی‌های بین گونه‌ای استفاده شود. بنابراین اطلاعات بدست‌‌آمده می‌تواند در جهت حفظ و تعادل درمنه‌زارها کمک فراوانی بکند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Ahadi Dolatsara, E., Salami, S. A., Shokrpour, M., Naghavi, M.R. and Soorni, A., 2015. Evaluation of chloroplast DNA diversity and phylogenetic relationship among 28 Iranian artemisia species. Iranian Journal of Horticultural Sciences, 45 (4): 401- 415. (In Persian).

    • Bagheri, R., Kharazmi, H. and Jaberi Ansari, S. 2013. Determining the ecological needs of Artemisia persica boiss in its natural habitats in Kerman. Plant and Ecosystem, 8: (33-1). 80 -90. (In Persian).
    • Chamani, A., Heshmati, Gh. and Karimian, V., 2015. Assessing soil surface indicators in shrubland different patches (Case Study: Goob Gogjeh rangeland of Golestan province). Environmental Erosion Research, 4 (16): 1-11.
    • Chehregani Rad, A., Atri, M. and Yousefi S., 2011. Study of intraspecific diversity of Artemisia incana (L.) Druce in east Azerbaijan. Journal of cell & tissue, 2 (3): 245 - 256. (In Persian).
    • Dolatyari, A., Vallès, J., Naghavi, M.R. and Shahzadeh Fazeli, S.A., 2013. Karyological data of 47 accessions of 28 Artemisia (Asteraceae, Anthemideae) species from Iran, with first new reports for Iranian populations and first absolute counts in three species. Plant Systematics and Evolution, 299 (1): 1503–1518.
    • Ehrendorfer, F., 1980. Polyploidy & distribution. In: Polyploidy: Biological Relevance (Lewis, W.H., ed.). Plenum Press, New York, pp. 45-60.
    • Erdtman, G. 1943: An Introduction to Pollen Analysis.Waltham Mass., 239 pp.
    • Farsi, M. and Zolali, J., 2004. Principle of Plant biotechnology. Ferdowsi Mashhad University Press, 495 pp. Mashad, Iran. (In Persian).
    • Gavili Kilaneh, E. and Vahabi, M.R., 2012. The effect of some soil characteristics on range vegetation distribution in central zagros, Iran. Water and soil science (Journal Science Technology Agriculture and Natural Resources), 16 (59): 245-258.
    • Ghahreman, A., Noorbakhsh, S., Mehdigholi, K. and Attar, F., 2007. Pollen morphology of Artemisia L. (Asteraceae) in Iran. The Iranian Journal of Botany. 13 (1): 21-29.
    • Gholami, F., Dianati Tilak, G.A. and Behtari, B., 2011. Study of allelopathic effect of Artemisia herbaalba Asso. on seed germination and seedling growth of Onobrychis sativa L. and Medicago sativa L. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research. 19 (1): 181-191. (In Persian).
    • Halbritter H, Ulrich S, Grímsson F, Weber M, Zetter R, Hesse M, Buchner R, Svojtka M, Frosch-Radivo A. (2018) Illustrated Pollen Terminology. Illustrated Pollen Terminology. Springer International Publishing, 487 pp.
    • Hayat, M.Q., Ashraf, M., Khan, M.A., Mahmood, T., Ahmad, M. and Jabeen, S.H., 2009. Phylogeny of Artemisia L.: Recent developments. African Journal of Biotechnology. 8(11): 2423-2428.
    • Hussain, A., Potter, D., Kim, S., Hayat, M.Q. and Bokhari, S.A.I., 2019. Molecular phylogeny of Artemisia (Asteraceae-Anthemideae) with emphasis on undescribed taxa from Gilgit-Baltistan (Pakistan) based on nrDNA (ITS and ETS) and cpDNA (psbA-trnH) sequences. Plant Ecology and Evolution, 152(3): 507-520
    • Jackson, R.C., 1976. Evolutionary and systematic significance of polyploidy. Annual Review of Ecology and Systematics. 7 (1): 209-234.
    • Jafari, M., Zare Chahooki, M.A., Rahimzadeh, N. and Shafihzade Nasrabadani, M., 2008. Comparison of litter quality and its effect on habitat soil of three range species in Vardavard region. Range Journal, 12 (1): 1-10. (In Persian).
    • Jafari-Parizi, , Afsharzadeh, S., Akafi, H. and Abbasi, S., 2014. Ecological study of Artemisia aucheri communities in three rangelands of Isfahan province. Journal of Plant Ecosystem Conservation, 2 (4):79-94. (In Persian).
    • Jalili, A., 2016. Ecology, Evolution and Biogeography of Artemisia L. Research institute of Forest and Rangeland. Tehran, Iran. (In Persian).
    • Kamali, N., Jalili, A., Ashouri, P. and Khodagholi, M., 2021. Artemisia, the largest rangeland ecosystem in Iran. Iran nature, 6 (5): 35 – 43. (In Persian).
    • Khorami Pour, , Mafi Gholami, R. and Jahani, A., 2019. An investigation on the possibility of heavy metal (Pb and Ni) phytoremediation from plant Artemisia Sieberi In Mohammadabad Waste Disposal Site In Ghazvin. Journal of Environmental Science and Technology, 21 (89): 93 – 105. (In Persian).
    • Lee, J.H., Lee, J.W., sung, J.S., bang, K.H. and Moon, S.G., 2009. Molecular Authentication of 21 Korean Artemisia Species (Compositae) by Polymerase Chain Reaction-Restriction Fragment Length Polymorphism Based on trnL–F Region of Chloroplast DNA. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 32, 1912-1916.
    • Lu, L. L., Jiao, B. H., Qin, F., Xie, G., Lu, K. Q., Li, J. F., and Wang, Y. F., 2022. Artemisia pollen dataset for exploring the potential ecological indicators in deep time. Earth System Science Data, 14(9): 3961-3995.
    • Magurran, A.E., 1988. Ecological diversity and its measurement, Princeton University Press, Princeton. New Jersey, 179 p.
    • Mahmood, T., Hassan, N., Nazar, N. and Naveed, I., 2011. Phylogenetic analysis of different Artemisia species based on chloroplast gene rps11. Archives of Biological Sciences. 63: 661-665.
    • McArthur, E.D, Pope, C.L., and Freeman, D.C., 1981. Chromosomal studies of subgenus Tridentatae of Artemisia: evidence for autopolyploidy. American Journal of Botany, 68 (1): 589-605.
    • Mirhaji, S.T., Jalili, A., Jafari, M., Akbarzadeh, M. and Farzaneh, Z., 2001. Ecological comparison of Artemisia species in Semnan Province. Pajouhesh-Va-Sazandegi. 14 (3): 95 - 102. (In Persian).
    • Moghadam, M.R., 2009. Range and Range management. University of Tehran Pub., Tehran, 470 p. (In Persian).
    • Molaei, M. and Ghorbani, A., 2021. Effects of ecological factors on the distribution of Artemisia melanolepis and Artemisia aucheri in southeast of Sabalan, Iran. Ecopersia, 9 (1): 95-104.
    • Mozaffarian, V., 1988. Botanical Study of Artemisia L. in Iran. Thesis for master degree of science, - Faculty of Science, Tehran University. (In Persian).
    • Noorbakhsh, S.N., Ghahreman, A., Attar, A. and Mahdigholi, K., 2008. Leaf anatomy of Artemisia (Asreraceae) in Iran and ITS taxonomic implications. Iranian Journal of Botany, 14 (1). 54-69
    • Parsa, A., 1978. Flora of Iran. Ministry of Science and Higher Education of Iran. 500 pages.
    • Posada, D. and Buckley, T.R., 2004. Model selection and model averaging in phylogenetics: Advantages of Akaike information criterion and Bayesian approaches over likelihood ratio tests. Systematic Biology, 53: 793–808.
    • Ronquist, F. and Huelsenbeck, J., 2003. MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed Bioinformatics, 19: 754–755.
    • SeyedRahmani, R., Naghavi, M.R., Mohammadi, V. and Ranjbar, M., 2014. Relationship between expression of main MEP pathway genes and monoterpenes contents in Artemisia annua. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 22 (2): 192-200. (In Persian).
    • Shaw, J. et al., 2007. Comparison of whole chloroplast genome sequences to choose noncoding regions for phylogenetic studies in Angiosperms: the tortoise and the hare III. – American Journal of Botany, 94 (1): 275–288.
    • Swofford, D. L., 2002. PAUP: Phylogenetic analysis using parsimony (and other methods), ver. 4.0b10. -Sinauer Associates, Sunderland.
    • Ter Braak, C.J.F. and Prentice, I.C., 1988. A theory of gradient analysis. Advances in Ecological Research, 18 (1): 271-317.
    • Watson, L. E., Bates, P.L., Evans, T.M., Unwin, M.M. and Estes, J.R., 2002. Molecular phylogeny of Sub tribe Artemisiinae (Asteraceae), including Artemisia and its allied and segregate genera. Evolutionary Biology, 17 (2):1-12.
    • Wodehose, R.P., 1935. Pollen grains; their structure, identification and significance in science and medicine. McGraw-Hill Book Company. First edition.
    • Zare Chahouki, M.A., Jafari, M. and Azarnivand, H., 2008. Relationship between vegetation diversity and environmental factors in poshtkouh rangelands of Yazd Province. Pajouhesh-Va-Sazandegi, 21 (1): 192-199. (In Persian).
    • Zohary, M., 1973. Geobotanical Foundation of the Middle East. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, Germany.

     

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار