بررسی تأثیر ارتفاع رویشگاه بر تنوع صفات ساختاری و عملکردی و سطوح پلوئیدی در گونه چمن گندمی سیسیلیElymus tauri (Boiss. & Balansa) در شمال غرب کشور

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 مربی پژوهشی/گروه ریست فناوری، بخش تحقیقات منابع طبیعی جنگل و مرتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی، سازمان

2 عضو هیئت علمی آکادمی ملی علوم جمهوری آذربایجان

10.22092/ijrfpbgr.2023.362107.1434

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: چمن گندمیElymus tauri (Boiss. & Balansa)  از گونه‌های مقاوم به خشکی و سرما است که در دامنه‌های صخره‌ای، سنگلاخی با شیب تند آذربایجان، البرز و بخشی از زاگرس می‌روید. گیاهی چندساله است. ریشه‌ای قوی و مقاوم در برابر چرای مفرط دام‌ها دارد. از گونه­های خوش‌خوراک مرتعی برای چرای دام می‌باشد. تنوع ژنتیکی گراس‌­ها تحت تأثیر عوامل مختلف مانند فعالیت‌های بشری، محیطی، سیستم گرده‌افشانی، رانش ژنتیکی و اندازه جمعیت قرار می‌گیرد. ازاین‌رو، عوامل اکوجغرافیایی نیز از فاکتور‌های مهم تأثیرگذار در ساختار و تنوع ژنتیکی جمعیت‌ها هستند. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر ارتفاع رویشگاهی و سطح پلوئیدی بر تنوع صفات ساختاری و عملکردی جمعیت‌های گونه Elymus tauri در شمال‌غرب ایران بود.
مواد و روش‌ها: مواد آزمایشی شامل بذر 12 جمعیت بومی گونه E. tauri بود که عمدتاً از مراتع استان‌های آذربایجان‌شرقی و اردبیل جمع‌آوری شد. در زمان جمع‎آوری، ارتفاع از سطح دریا موقعیت جغرافیایی با GPS ثبت شد. بذرهای جمع‌آوری شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در 4 تکرار در مزرعه تحقیقاتی در شمال‌غربی شهر تبریز در ارتفاع 1350 متری و در حاشیه رودخانه آجی­چای کاشته شدند. آب و هوای منطقه نیمه‌خشک، بافت خاک ایستگاه از نوع لومی سبک و شنی، میزان مواد آلی و عناصر شیمیایی خاک (NPK) ضعیف تا متوسط بود. هدایت الکتریکی 2/6 میلی­موس بر سانتی­متر مربع بود. pH خاک مزرعه (55/7 (pH= قلیایی بود. آزمایش در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی در 4 تکرار انجام شد. برای جلوگیری از اثرهای سوء رقابت بین گیاهان، از هر تیمار 4 لاین کشت شد. فاصله بین خطوط 40 سانتی‌متر و فاصله بین بوته­ها هم در هر خط 40 سانتی‌متر بود. آبیاری و وجین علف‌های هرز در طول دوره کاشت انجام شد. تعداد 10 بوته از دو ردیف میانی هرکرت به ‌طور تصادفی انتخاب و صفات عملکردی و ساختاری اندازه‌گیری و ثبت گردید. ژنوتیپ­ها بر اساس ارتفاع رویشگاهی و سطوح پلوئیدی گروه‌بندی شدند. تجزیه واریانس داده­ها بر اساس دو دامنه ارتفاعی (منشأ جمع‌آوری بذر) انجام شد. مقایسه میانگین­ها با استفاده از روش دانکن انجام شد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه آزمون T تست نشان داد که بین دو دامنه ارتفاعی از لحاظ میانگین کل صفات تعداد کل پنجه، طول برگ دوم، وزن بوته، وزن خشک بوته، عملکرد علوفه خشک، تعداد پنجه بارور، تعداد پنجه غیربارور، طول سنبله، طول برگ پرچم و تعداد سنبلچه در سطح احتمال 5% اختلاف معنی‌دار وجود داشت. در بیشتر صفات مورد بررسی بین جمعیت­های واقع در دو دامنه ارتفاعی تفاوت معنی­داری وجود داشت، به‌طوری‌که میانگین صفات ساختاری و عملکردی در نواحی مرتفع نسبت به نواحی کم ارتفاع کاملاً برتری داشت. گروه­بندی بر اساس ارتفاع رویشگاهی نشان داد که جمعیت­های واقع در ارتفاعات کمتر از 1600 متر از سطح دریا عمدتاً دیپلوئید بودند، در صورتی که جمعیت­های واقع شده در ارتفاعات بالاتر از 1700 متر تتراپلوئید بودند. نتایج تجزیه خوشه‌ای و تجزیه به مؤلفه­های اصلی صفات مورد مطالعه، گروه‌بندی جمعیت‌ها را بر اساس ارتفاع رویشگاهی و سطوح پلوئیدی تأیید کرد. همچنین نمودار بای‌پلات، ضمن تأیید گروه‌بندی تجزیه خوشه­ای، طبقات ارتفاعی و سطوح پلوئیدی را بخوبی از همدیگر متمایز نمود.
نتیجه­‌گیری: این گیاه در رویشگاه­های مرتفع سازگاری بهتری دارد، به‌طوری‌که شرایط سردسیر را به مناطق معتدل ترجیح می­دهد. میانگین بالای بیشتر صفات عملکردی و ساختاری در جمعیت­های تتراپلوئید صحت گروه‌بندی را تأیید کرد. با توجه به اینکه این گونه در مناطق سردسیری رشد بیشتری دارد، برای ادامه فرایند، بهتر است گزینش و اصلاح از جمعیت‌های پلی­پلوئید در مناطق مرتفع استفاده شود. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abdi Ghazijahani, A. and Razban Haghighi. A., 2015. Evaluation of Genetic Diversity of Morphological Traits in Elymus tauri Populations. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 36 (7): 79-91.
Abdi Gazijahani, A., Aminov N.K.H., Razban haghigh, A. and Majidazar, M., 2014. Effects of eco-geographical factors on genetic diversity in Elymus tauri (Boiss And Balansa) populations using RAPD markers. University of Bucharest. Romanian biotechnological letters, 19(6): 9811-9816.
Abdi Ghazijahani, A. and Razban Haghighi A., 2009. Evaluation of genetic diversity populations of Elymus tauri species and selection breeding methods. Journal of scientific Aqrar, Azarbaijan, 1(2): 138-140.
Abdi Ghazijahani, A., Razban Haghighi A., Kasebi, N. and Khanbabaei, M., 2006. Cytogenetic study of native populations in Sicilian wheat grass species (Elymus tauri). Iran National Biology Seminar, Marand Islamic Azad University. Abstract of the articles, P: 346. (In Persian).
Abdi Ghazijahani, A., Razbn Haghighi, A., Mirzaei Nadoushan, H. and Talebpur, A., 2003. Evaluation of genetic diversity in native populations of Elymus tauri species at north-west of Iran. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 11: 235-247. (In Persian) .
Asghari, A., Agayev, Y. and Fathi, S.A.A., 2007. Karyological study of four species of wheatgrass (Agropyron sp.). Pakistan Journal of Biological Sciences 10(7):1093-7. (In Persian).
Badgley C., Smiley T. M., Terry R., Davis E. B., DeSantis L. R., Fox D. L., et al.. 2017. Biodiversity and topographic complexity: modern and geohistorical perspectives. Journal of Trends in Ecology Evolutiol. 32:211–226.
Bahrami, B. and Ghorbani, B. 2017. The Influence Environmental Factors on the Distribution of Plant Species in the Southeast Rangelands of Sabalan. Journal of Watershed Research, Publications of Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center.30 (2): 15-29. (In Persian).
Bawa, K.S. and Dayanandan, S. 1998. Global Climate change and tropical forest genetic resources. Climatic Change. 39: 473-485.
Broomandan, P. and Motamadi, J. 2007. Forage Crop Production, Forage Grasses. University of Razi Press, 270p. (In Persian).
Charlesworth, D., 2003. Effect of inbreeding on the genetic diversity of population. Philos. Trans. R. Soc. Land., B, Biol. Sci. 358: 1051-1070.
Cotti, C. and Conte L., 2008. Molecular markers for the assessment of genetic variability in threatened plant species. Alma Mater Studiorum Universita degli Studi di Bologna, 1-127.
De Kort, H., Prunier, J. G., Ducatez, S., Honnay, O., Baguette, M., Stevens, V. M., Blanchet, S. 2021. Life history, climate and biogeography interactively affect worldwide genetic diversity of plant and animal populations. Nature Communications. 12:1-11.
Foose, T.J., Land, E.R., Flesness, N.R., Rabb, G., Read, B. 1986. Propagation plants. Zoo biology, 5:139-146.
Frankham, R., Ballou, J. and Briscoe, D. 2002. Introduction to conservation genetics. In Frankham, R.)eds.(, Introduction. Cambridge University Press. 1-60.
Garcia P, Monte J.V, Casanova, C. and Soler, C. 2002. Genetic similarities among Spanish populations of Agropyron, Elymus and Thinopyrum using PCR – based markers. Genet, Resources and Crop Evaluation, 49: 103-109.
Hegazy, A. K., EL-Demedesh, M, A., and Hosni, H. A. 1998. Vegetation, Species Diversity and floristic relations along and altitudinal gradient in south-west Saudi Arabia. Journal of Arid Environment, 3: 3-13. (In Persian) .
Heidari. M., Attar Roshan, S. and Hatami. Kh. 2010. The evaluation of herb Layer biodiversity in relation to physiographical factors in south of Zagros forest ecosystem (case study: Dalab protected area). Journal of Renewable Natural Resources Research, (1)2: 28-42. (In Persian).
Jump A.S. and Penuelas, J. 2005. Running to stand still: adaptation and the response of plants to rapid climate. Ecology. Letters, 8: 1010- 1020.
Karimi, H, 2012. Pasture. 476 P.(In Persian).
Karimzadeh, J., Monirifar, H.A, Abdi Ghazijahani, A. and Razban Haghighi, A. 2012. Grouping of Agropyron tauri populations based on morphological traits. Iranian Journal of Range and Desert Research 19: 693-702. (In Persian)
Lee, T. H. 2005. Ecological patterns of distribution on gradients of elevation and species diversity of Snakes in southern Taiwan, Amphibia-Reptilia, 26: 325-332.
Li Y., Zhang X., Fang Y. 2019. Landscape features and climatic forces shape the genetic structure and evolutionary history of an oak species (Quercus chenii) in East China. Front. Plant Sci. 10:1-17.
Moghaddam, M., Mohammadi, M.and Agayi, M.S. 1992. Multivariate statistical methods. Pyshtaz Elm Press. (In Persian).
Mohammadi, R., Khayyam nekouei, M., Mirlohi, A.F. and Razmjoo, KH. 2006. Investigation of genetic variation in tall wheatgrass (Agropyron elongatum (Host) Beauv. populations. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research , 23:15 - 24. (In Persian).
Moqaddəm, M.R., 1998. Pastures and pastures. University of Tehran Press, p :470. (In Persian).
Rao, V.R. and Hodgkin, T., 2002. Genetic diversity and conservation and utilization of plant genetic resources. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 68: 1-19.
Read, D. H. and Frankham, R. 2003. Correlation between fitness and genetic diversity. Society for Conservation Biology , 17: 230-237.
Slatkin, M., 1987. Gene flow and the geographic structure of natural populations. Science, 236: 787–792.
Tian S., Kou Y., Zhang Z., Yuan L., Li D., Lopez-Pujol, J., Fan, D., Zhang, Z., 2018. Phylogeography of eomecon chionantha in subtropical China: the dual roles of the Nanling Mountains as a glacial refugium and a dispersal corridor .BMC Evol. Biol. 18:1-12.
Wambulwa, M. C.,  Luo, Y.H,.  Zhu, G. F,. Milne, R,.  Wachira, F. N., Wu, Z. Y., Wang.  Gao, L. M.,  Li, D. Z., and Liu, J. 2022. Determinants of Genetic Structure in a Highly Heterogeneous Landscape in Southwest China. Plant Seience. Systematics and Evolution, 13: 1-14.