بررسی تنوع ژنتیکی و بیوشیمیایی شش توده ریحان Ocimum basilicum L

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

2 دانشیار، گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

3 دانشیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان

4 استادیار، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان

5 استادیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان

چکیده

     موفقیت بهنژادگران گیاهی به میزان تنوع ژنتیکی موجود در گیاهان و خویشاوندان وحشی آن‌ها بستگی دارد. آگاهی از فاصله و خویشاوندی ژنتیکی امکان سازماندهی ذخایر ارثی، نمونه­برداری موثر از ژنوتیپ­ها و استفاده بهتر از تنوع را فراهم می­کند. این تحقیق به‌منظور بررسی تنوع ژنتیکی شش توده ریحان (L. Ocimum basilicum) و نیز ارزیابی پاسخ بیوشیمیایی آن­ها به شرایط کم آبیاری و تراکم در گلخانه مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان طی آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار به اجرا درآمد. توده­های ریحان (شامل توده افغانی سبز، قائمیه بنفش، قهجاورستان سبز، اردستان سبز، مبارکه سبز و مهیار بنفش) با دو تراکم 6/6 و 20 بوته در متر مربع، به صورت جوی و پشته­هایی به فواصل cm 50 کشت شدند. بذرهای این توده ها بر روی پشته­هایی به فاصله­ی cm 30 (در تراکم 6/6 بوته در متر مربع) و cm 10 (در تراکم 20 بوته در متر مربع) قرار گرفتند. آبیاری به‌صورت قطره‌ای با استفاده از تشتک تبخیر و در قالب سه تیمار 60 ،80 و100 درصد ظرفیت زراعی انجام شد، همچنین در این آزمایش 12 جفت آغازگر AFLP جهت بررسی تنوع ژنتیکی مورد استفاده قرار گرفتند. براساس نتایج بدست آمده در تمام شرایط آبیاری توده افغان بالاترین درصد اسانس را نشان داد. در بین توده­های مورد مطالعه بالاترین میزان کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز به ترتیب با مقادیر 62/0، 44/0 و 53/0 میکرومول بر دقیقه بر گرم وزن تر) به توده قهجاورستان و بالاترین مقادیر کلروفیل a وb  (49/1 و 76/0 میلی گرم بر گرم وزن تر) به توده مبارکه اختصاص داشت. در رابطه با تنش کم آبی مشخص شد که اعمال تیمارهای 80 و 60 درصد ظرفیت زراعی به ترتیب منجر به افزایش 4 و 19 درصدی کاتالاز، 6 و 22 درصدی پراکسیداز و 5 و 20 درصدی سوپراکسید دیسموتاز گردید. به‏طور کلی توده افغان بالاترین میزان تحمل به تنش را نشان داد. براساس تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از AFLP هر آغازگر به‌طور میانگین تولید 51/10 باند چندشکل کرد و آغازگر11 بیشترین تولید باند را در بین آغازگرها به خود اختصاص داد. ارزیابی ماتریس شباهت بیانگر بیشترین تشابه ژنتیکی بین توده­های مبارکه و اردستان به میزان 99/0 بود و کمترین تشابه ژنتیکی مربوط به توده­های اردستان و مهیار بود که به میزان 71/0 بدست آمد. بطورکلی براساس نتایج بدست آمده، از توده­هایی با کمترین تشابه ژنتیکی (اردستان و مهیار) می­توان در برنامه­های اصلاحی به عنوان والد استفاده کرد که منجر به ایجاد نتاج با تنوع ژنتیکی بالاتر می­شود. همچنین توده افغان می­تواند در برنامه­های اصلاحی مقاوم به تنش به عنوال والد مطلوب لحاظ گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Abdollahi Mandoulakani, B.A., Eyvazpour, E., and Ghadimzadeh, M., 2017. The effect of drought stress on the expression of key genes involved in the biosynthesis of phenylpropanoids and essential oil components in basil (Ocimum basilicum). Phytochemistry 139, 1-7.
  • Adam, Y. and Hamza, N. B., 2020. Identification of genetic diversity among basil (ocimum) accessions collected from africa, europe, asia, and usa. Biological and Natural Resources Engineering Journal, 3: 46-54.
  • Aebi, H., 1974. Catalase. In Methods of enzymatic analysis. Academic press, 673-684.
  • Amaral-Baroli, A., Lago, G., deAlmeida, J. H., Almeida,V. C., TulliusScotti, M., Leone, M. F., Soares, G. G., Cavalari, M. and Sartorelli, A. P., 2016. Variability in essential oil composition produced by micropropagated (in vitro), acclimated (ex vitro) and in-field plants of Ocimum basilicum (Lamiaceae). Industrial Crops and Products, 86: 180-185.
  • Arabaci, O., Bayram, E., 2004. The effect of nitrogen fertilization and different plant densities on some agronomic and technologic characteristic of Ocimum basilicum (Basil). Journal of Agronomy, 3(4): 255-262.
  • Arnon, A. N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23:112-121.
  • Bahral-Ulumi, S., Raeini Sarjaz, M. and Pirdashti, H., 2019. The effect of drought stress on the activity of enzymatic antioxidants, malondialdehyde, soluble protein and total nitrogen of soybean leaf (Glycine max). Environmental stresses in agricultural sciences, 12 (1): 17-28
  • Beauchamp, C. and Fridovich, I., 1971. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Analytical biochemistry, 44(1), pp.276-287.
  • Chaturvedi, T., Kumar, A., Kumar, A., Verma, R.S., Padalia, R.C., Sundaresan, V., Chauhan, A., Saikia, D., Singh, V.R., and Venkatesha, K., 2018. Chemical composition, genetic diversity, antibacterial, antifungal and antioxidant activities of camphor-basil (Ocimum kilimandscharicum Guerke). Industrial Crops and Products, 118: 246-258.
  • Chowdhury, T., Mandal. A., ChandraRoy, S. and Sarker. D. D., 2017. Diversity of the genus Ocimum (Lamiaceae) through morpho-molecular (RAPD) and chemical (GC–MS) analysis. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 15(1): 275-286.
  • Fang, X., Nie. Y., Li. J., Wang. C., Huang, K., Zhang, Y. and Yi, Z., 2018. Effects of nitrogen fertilizer and planting density on the leaf photosynthetic characteristics, agronomic traits and grain yield in common buckwheat (Fagopyrum esculentum). Field Crops Research, 219. 160-168.
  • Ghasemi, A., Malekpoor, F., Salimi, A. and Golparvar, A., 2017. Exogenous application of chitosan on biochemical and physiological characteristics, phenolic content and antioxidant activity of two species of basil (Ocimum ciliatum and Ocimum basilicum) under reduced irrigation. Scientia Horticulturae, 217. 114-122.
  • Ghasemi dehkordi, N. 2014. Indicative medicinal plants in medicine and industry. Chahar Bagh Publication, Isfahan, pp. 394.
  • Gill, B., and Randhawa, G., 2000. Effect of different row and plant spacing on yield and quality of French Basil oil. Journal of Research Punjab Agricultural University, 36: 1991-1993.
  • Hussein, R.A., El-Anssary, A.A. 2019. Plants secondary metabolites: the key drivers of the pharmacological actions of medicinal plants. Herbal medicine, 1-13.
  • Kaslakheh, R., Jorjani, A. and Habibim, A., 2019, Investigation of genetic diversity of raspberry species (Rubus) In Golestan province using AFLP marker. Taxonomy and biosystematics, 11(38): 91-110
  • Kochba, J., Lavee, S. and Spiegel-Roy, P., 1977. Differences in peroxidase activity and isoenzymes in embryogenic ane non-embryogenic ‘Shamouti’orange ovular callus lines. Plant and Cell Physiology, 18(2), 463-467.
  • Moghaddam, M., Omidbiagi, R. and Naghavi, M. R., 2011. Evaluation of genetic diversity among Iranian accessions of Ocimum spp. using AFLP markers. Biochemical Systematics and Ecology, 39(4-6): 619-626.
  • Onofrei, V., Benchennouf, A., Jancheva, M., Loupassaki, S., Ouaret, W., Burducea, M., Lobiuc, A., Teliban, G.-C., and Robu, T., 2018. Ecological foliar fertilization effects on essential oil composition of sweet basil (Ocimum basilicum) cultivated in a field system. Scientia Horticulturae, 239: 104-113.
  • Omidbaigi, R., 2000. Production and processing of medicinal plants. Fekr-e-ruz Publication, Tehran, pp. 283.
  • Pang, Z., Chen, J., Wang, T., Gao, C., Li, Z., Guo, L., Xu, J., and Cheng, Y., 2021. Linking plant secondary metabolites and plant microbiomes: a review. Frontiers in Plant Science, 12: 300.
  • Rahimi, Z., Panahi, F. and Semarde, A., 2019. Investigation of the effects of drought stress levels on the activity of antioxidant enzymes and some physiological traits in susceptible and drought tolerant wheat cultivars. Plant production and genetics, 2: 69-86. (In Persian).
  • Rowland, L., Smith, K. and Taylor. G., 2018. The potential to improve culinary herb crop quality with deficit irrigation. Scientia Horticulturae, 242. 44-50.
  • Salehi Shanjani, P., Rasoulzadeh, L., Fallah Hoseini, L., Ramezani Yeganeh, M., Amirkhani, M., Pahlavani, M., Seyedian, S., and Javadi, H., 2020. 'Morpho-physiological responses of four chamomile species to rainfed conditions and drought stress under greenhouse conditions', Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 28(1): 51-66. (In Persian).
  • Sefidkon, F., Akbari, Z., Assareh, M., Bakhshi Khaniki, G., 2007. Comparison of quantity and quality of aromatic compounds from Rosa damascena Mill. by different extraction methods. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 22: 351-365.
  • Singh, S., Lal, R., Maurya, R., and Chanotiya, C., 2018. Genetic diversity and chemotype selection in genus Ocimum. Journal of applied research on medicinal and aromatic plants, 9: 19-25.
  • Shariat, A., Karimzadeh, G., Assareh, M., and Hadian, J., 2017. 'Variations of physiological indices and metabolite profiling in Satureja khuzistanica in response to drought stress', Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 25(2): 232-246. (In Persian).
  • Soleymani, A. 2017. Light response of sunflower and canola as affected by plant density, plant genotype and N fertilization. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 173: 580-588.
  • Sundararajan, B., Moola, A.K., Vivek, K., and Kumari, B.R., 2018. Formulation of nanoemulsion from leaves essential oil of Ocimum basilicum and its antibacterial, antioxidant and larvicidal activities (Culex quinquefasciatus). Microbial pathogenesis, 125: 475-485.
  • Swarup, S., Cargill, E. J., Crosby, K., Flagel, L., Kniskern, J. and Glenn, K. C., 2021. Genetic diversity is indispensable for plant breeding to improve crops. Crop Science, 61(2): 839-852.
  • Vafaee, Y., Dashti, F., and Ershadi, A., 2008. Investigation of genetic diversity of Iranian garlic masses (Allium sativum) using morphological traits and AFLP molecular markers. Horticultural Sciences of Iran, 40 (1): 12-16. (In Persian).
  • Vos, P., Hogers, R., Bleeker, M., Reijans, M., Lee, T.V.D., Hornes, M., Friters, A., Pot, J., Paleman, J., Kuiper, M. and Zabeau, M., 1995. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting. Nucleic acids research, 23(21): 4407-4414.

Zare, M., Ganjeali, A. and Lahouti, M., 2021. Rosmarinic and caffeic acids contents in Basil (Ocimum basilicum L.) are altered by different levels of phosphorus and mycorrhiza inoculation under drought stress. Acta Physiologiae Plantarum, 43(2): 1-10.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار