تاثیر خشکی برتنوع گونه راش شرقی با استفاده ازنشانگر مولکولی ریزماهواره و ایزوآنزیم پراکسیداز

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکترای علوم جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان

2 نویسنده مسئول مکاتبات، دانشیار، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان پست الکترونیکی: azadfar@gau.ac.ir

3 دانشیار، دانشکده مهندسی فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

4 استاد، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران

چکیده

راش شرقی یکی از مهمترین گونه­های پهن­برگ جنگل­های هیرکانی بوده و قابلیت سازگاری فنوتیپی و ژنتیکی این گونه به تغییرات اقلیمی اهمیت بسیاری دارد. تعیین کمیّت و ارزیابی تنوع ژنتیکی بین و درون جمعیت­های گونه راش این امکان را فراهم می­کند تا تنوع جمعیت­ها به بهترین نحو حفظ و نگهداری شود. این پژوهش روی درختان بالغ چهار جمعیت (منطقه) مختلف از این گونه در دو گرادیان شاخص خشکی از غرب به شرق و ارتفاع پایین­بند به بالابند در جنگل­های هیرکانی (جنگل شفارود گیلان، جنگل خیرودکنار پایین­بند و بالابند مازندران و جنگل شصت‌کلاته گلستان) انجام شد. بررسی تنوع ژنتیکی و اکوتیپی در جمعیت‌های مادری به کمک هفت نشانگر ریزماهواره و یک نشانگر بیوشیمیایی انجام گردید. نتایج حکایت از تنوع بالا در تمام جمعیت­ها به­ویژه جمعیت شصت­کلاته گلستان داشت. نتایج آنالیز واریانس مولکولی با نشانگر ریزماهواره SSR نشان داد که 77 درصد از کل تنوع مربوط به درون جمعیت­ها و 23 درصد مربوط به بین جمعیت­ها بود. نتایج این تحقیق نشان داد که وجود تنوع ژنتیکی بیشتر در درون جمعیت­های راش جنگل­های هیرکانی حکایت از پایه ژنتیکی قوی آنها برای سازگاری با شرایط محیطی داشته و ممکن است سازگاری کوتاه‌مدت به تغییرات اقلیمی را تسهیل نماید. از سوی دیگر وجود تنوع ژنتیکی بالاتر در منطقه شصت‌کلاته نسبت به سایر مناطق، نشان­دهنده وجود نیروهای تکاملی قوی­تر برای سازگاری درختان با شرایط محیطی منطقه است. همچنین جریان ژنی بیشتر در جمعیت‌های دگرگشن راش شرقی باعث تمایز ژنتیکی کم بین جمعیت­ها در گرادیان شاخص خشکی جنگل­های هیرکانی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-  Benbouza, H., Jacquemin, J.M., Baudoin, J.P. and Mergeai, G., 2006. Optimization of a reliable, fast, cheap and sensitive silver staining method to detect SSR markers in polyacrylamide gels. Biotechnology, Agronomy, Society and Environment, 10(2):77–81.
-  Bilela, S., Dounavi, A., Fussi, B., Konnert, M., Holst, J., Mayer, H., Rennenberg, H. and Simon, J., 2012. Natural regeneration of Fagus sylvatica L. adapts with maturation to warmer and drier microclimatic conditions. Forest Ecology and Management, 275: 60-67.
-  Buiteveld, J., Vendramin, G.G., Leonardi, S., Kamer, K. and Geburek, T., 2007. Genetic diversity and differentiation in European beech (Fagus sylvatica L.) stands varying in management history. Forest Ecology and Management, 247: 98–106.
-  Calagari, M., Jafari Mofidabadi, A., Tabari, M. and Hoseini, S.M., 2007. Genetical variation on natural populations of Populus euphratica Oliv. by peroxidase isoenzyme. Iranian Journal of Forest and Poplar research, 15(2): 115-122. (In Persian).
-  Carsjens, C., Nguyne, Ngoc Q., Guzy, J., Knutzen, F., Meier, I. Ch., Muler, M., Finkeldey, R., Leuschner, Ch. and Polle A., 2014. Intra- specific variation in expression of stress- related genes in beech progenies are stronger than drought–induced responses. Tree physiology, 34(12): 1348-1361.
-  Craciunesc, I., Ciocirlan, E., Sofletea, N. and Curtu, A.L., 2011. Genetic diversity of pedunculate oak (Quercus robur L.) in prejmer natural reserve. Agricultural Food Engineering, 4(53): 16-20.
-  Cvrckova, H., Machova, P., Polakova, L. and Trckova, O., 2017. Evaluation of the genetic diversity of selected Fagus sylvatica L. populations in the Czech Republic using nuclear microsatellites. Journal of forest science, 63(2):53-61.
-  Czajkowski, T. and Bolte, A., 2005. Different reaction of beech (Fagus sylvatica L.) provenances from Germany and Poland to drought. Allgemeine Forst- und Jagdzeitung, 177(2): 30-40.
-  Eberman, R. and Strich, K. 1982. Peroxidase and amylase isoenzymes in the sapwood and heartwood of trees- Phytochem, 21: 2401-2402.
-  Fang, J. and Lechowicz, M., 2006. Climatic limits for the present distribution of beech (Fagus L.) species in the world. Journal of Biogeography, 33: 1804-1819.
-  Gaudeul, M., Till-Bottraud, I., Barjon, F. and Manel, S., 2004. Genetic diversity and differentiation in Eryngium alpinum L. (Apiaceae): comparison of AFLP and microsatellite markers. Heredity, 92: 508-518.
-  Hamrick, J. L. and Godt, M. J. W., 1989. Allozyme diversity in plant species. IN: Differentiation patterns in higher plants (K. Urbanska, ed.) pp. 53-67. New York: Academic Press.
-  Hamrick, J.L. 2004. Response of forest trees to global environmental changes. Forest Ecology and Management, 197: 323-335.
-  Hartl, D. L. and Clark, A. G., 1997. Principles of population genetics (Vol. 116). Sunderland: Sinauer associates.
-  Jump, A.S. and Penuelas, J., 2007. Extensive spatial genetic structure revealed by AFLP but not SSR molecular markers in the wind-pollinated tree, Fagus sylvatica. Mol Ecol., 16:925–936.
-  Jump, A.S., Hunt, J.M., Martnez-Izquierdo, J. A. and Peulas, J., 2006. Natural selection and climate change: temperature-linked spatial and temporal trends in gene frequency in Fagus sylvatica. Molecular Ecology, 15: 3469-3480.
-  Karimi, L. and Azadfar, D., 2011. Consideration and comparison of genetic diversity of English yew species (Taxus baccata L.) using branch and leaf peroxidase. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 18(2): 227-238. (In Persian).
-  Khaksar, R., Aldaghi, M., A. Salimi, A. and Espahbodi, K., 2015. Investigation on qualitative and quantitative changes of peroxidase isozyme in maple (Acer velutinum) at different altitudes of Mazandaran forests. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 23(2): 203-2014. (In Persian).
-  Kraj, W., Sztorc, A., 2008. Genetic structure and variability of phenological forms in the European beech (Fagus sylvatica L.). Annals of Forest Science, 66(2): 1-7.
-  Mahmoodi Zarinabadi, M.B., Azadfar, D. and Saeedi, Z., 2014. Comparison of the efficiency of leaf morphological and Peroxidase isozyme markers in segregation of Fagus orientalis Lipsky plus and none-plus trees in Shastkalateh forest-Gorgan. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 20 (4): 197-210. (In Persian).
-  Marvie-Mohadjer, M.R., 1976. Some quantitative characteristics of Iranian beech forests. Iran J Nat Reso., 34: 77-97. (In Persian).
-  Nevo, E., 2001. Evolution of genome-phenome diversity under environmental stress. Proc Natl Acad Sci USA., 98: 6233-6240.
-  Nowakowska, J.A. and Oszako, T., 2008. Health condition and genetic differentiation level of beech in the Siewierz Forest District assessed with cpDNA markers. Sylwan, 152: 11-20.
-  Oddou-Muratorio, S., Klein, E.K., Vendramin, G.G. and Fady, B., 2011. Spatial vs. temporal effects on demographic and genetic structures: the roles of dispersal, masting and differential mortality on patterns of recruitment in Fagus sylvatica. Molecular Ecology, 20(9): 1997-2010.
-  Pastorelli, R., Smulders, M.J.M., Van’t Westende, W.P.C., Vosman, B., Giannini, R., Vettori, C. and Vendramin, G.G., 2003 Characterization of microsatellite markers in Fagus sylvatica L. and Fagus orientalis Lipsky. Molecular Ecology, 3: 76-78.
-  Pluess, A.R. and Weber, P., 2012. Drought-adaptation potential in Fagus sylvatica: linking moisture availability with genetic diversity and dendrochronology. PLose One, 7(3): e33636.
-  Puglisi, S., Lovreglio, R. and Attolico, M. 1999. Subpopulation differentiation along elevational transects within two Italian populations of Scot pine (Pinus sylvestris L.). Forest Genetics, 6:247-256.
-  Rajendra, K.C., 2011. Spatial dynamics of intraspecific genetic variation in European beech (Fagus sylvatica L.). PhD Thesis. Georg-August-University Göttingen, Germany.
-  Salehi Shanjani, P., Vendramin, G.G. and Calagari, M., 2006. Effects of artificial selection on genetic structure of beech (Fagus orientalis Lipsky) populations. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 18(2): 165-180. (In Persian).
-  Salehi Shanjani, P., Vendramin, G.G. and Calagari, M., 2011. Altitudinal genetic variations among the Fagus orientalis Lipsky populations in Iran. Iranian Journal of Biotechnology, 9(1): 11-20. (In Persian).
-  Schraml, C. and Rennenberg, H., 2000. Sensitivity of different ecotypes of beech trees (Fagus sylvatica L.) to drought stress. Forstwissenschaftliches Centralblatt., 119: 51-61.
-  Taheri Abkenar, K. and Pilevar, B., 2008. Sylviculture. Publication:z Haghshenas press, Rasht, Iran 296p. (In Persian).
-  Truong, C., Palmé, A.E. and Felber, F. 2007. Recent invasion of the mountain birch Betula pubescens ssp. tortuosa above the tree line due to climate change: genetic and ecological study in northern Sweden Journal of Evolutionary Biology, 20: 369-380.