بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های برتر علف‌باغ (Dactylis glomerata L.) با استفاده از صفات زراعی و آغازگرهای ISSR به‌منظور بهبود راهبردهای اصلاحی

سابقه و هدف: گیاه علف‌باغ (Dactylis glomerata L.) یکی از مهمترین گندمیان علوفه‌ای چندساله مناطق سرد است که در مراتع ایران پراکنش دارد و به دلیل تولید زیست‌توده بالا و سازگاری وسیع، نقش کلیدی در تولید علوفه و چرای دام دارد. در برنامه‌های به‌نژادی گراس‌ها، وجود و شناسایی تنوع ژنتیکی شرط اصلی موفقیت در اصلاح آنها بوده و امکان گزینش والدین دور از نظر ژنتیکی، افزایش هتروزیس، بهبود پایداری عملکرد و ارتقای تحمل به تنش‌ها را فراهم می‌کند. ازاین‌رو، این پژوهش با هدف ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های برتر علف‌باغ و معرفی والدین مناسب برای برنامه‌های اصلاحی با استفاده از صفات زراعی و نشانگرهای مولکولی ISSR انجام شد.
مواد و روش­ها: تعداد 20 ژنوتیپ برتر که پیش‌تر براساس عملکرد علوفه، تاریخ گرده‌افشانی و مقاومت به بیماری زنگ انتخاب شده بودند، مورد ارزیابی مولکولی و مورفولوژیکی قرار گرفتند. آزمایش زراعی در مزرعه تحقیقاتی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی تبریز واقع در خسروشهر در قالب طرح پایه بلوک­های کامل تصادفی با 3 تکرار انجام شد. هریک از ژنوتیپ­ها در اوایل فصل پاییز 1399 به صورت تقسیم پنجه­ها، به تعداد 15 بوته کلون گردیدند و در هر کرت تعداد 5 بوته به فاصله 60 سانتیمتر کشت شدند. در سال 1400 گیاهان کشت شده به‌طور کامل استقرار یافتند. از بهار سال 1401 صفات زراعی شامل تاریخ ظهور خوشه، تاریخ گرده‌افشانی، ارتفاع بوته، طول خوشه، تعداد ساقه، قطر تاج‌پوشش، وزن خشک علوفه، عملکرد بذر و قطر طوقه اندازه‌گیری گردیدند. داده‌ها تجزیه واریانس شدند و پس از تأیید اختلاف‌های معنی­دار بین ژنوتیپ‌ها، مقایسه میانگین‌ها با روش LSD در سطح احتمال ۵% انجام شد و گروه­بندی ژنوتیپ­ها با استفاده از تجزیه خوشه­ای به روش (Ward) انجام گردید. در تجزیه مولکولی، از تعداد ۲۹ آغازگر ISSR استفاده شد. داده‌ها به صورت حضور/عدم حضور باندها ثبت و شاخص‌های تنوع ژنتیکی شامل تعداد مؤثر آلل (Ne)، شاخص شانون (I) و هتروزیگوسیتی مورد انتظار (He) محاسبه گردید. همچنین، روابط ژنتیکی ژنوتیپ‌ها با روش Neighbor-Joining و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) انجام شد.
نتایج: نتایج تجزیه واریانس آزمایش زراعی نشان داد که تفاوت بین ژنوتیپ­ها برای کلیه صفات معنی­دار بود. ژنوتیپ‌های Dg1، Dg6، Dg10، Dg12 وDg18 بالاترین عملکرد علوفه خشک و عملکرد بذر را نسبت به سایر ژنوتیپ‌ها داشتند. تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌ها را به چهار خوشه اصلی تقسیم کرد که خوشه 4، بیشترین پراکندگی و تنوع ژنتیکی را داشت. نتایج تجزیه ملکولی نشان داد که در مجموع ۳۴۶ آلل شناسایی شدند که ۳۳۷ آلل (4/%97) چندشکل بودند. تعداد آلل در نشانگرها بین ۷ تا ۲۰ متغیر و میانگین آنها ۹۳/۱۱ آلل بود. میانگین شاخص شانون، هتروزیگوسیتی مورد انتظار و تعداد مؤثر آلل به ترتیب برابر با ۴۴۷/۰، ۳۱۵/۰ و ۵۳۳/۱ بود که نشان‌دهنده تنوع ژنتیکی قابل توجه بین ژنوتیپ‌هاست. نتایج تجزیه به مؤلفه‌های اصلی نیز این گروه‌بندی را تأیید کرد. تحلیل ماتریس شباهت ژنتیکی (دامنه ۴۱/۰ تا ۱۰/۱) نشان داد که ژنوتیپ‌های با فاصله ژنتیکی بیشتر می‌توانند برای بیشینه‌سازی هتروزیس در تلاقی‌های پلی‌کراس استفاده شوند. مقایسه نتایج تجزیه خوشه‌ای براساس نشانگرهای ISSR و صفات زراعی نشان داد که الگوی گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها در این دو رویکرد همخوانی نداشت.
نتیجه­گیری: براساس کیفیت باندها و توان تفکیک، آغازگرهای ISSR03، ISSR25، ISSR06، ISSR32، ISSR17 و ISSR15 به‌عنوان نشانگرهای کارآمدتر برای غربالگری ژرم‌پلاسم علف‌باغ پیشنهاد شدند. بر پایه ضریب شباهت جاکارد، کمترین شباهت (بیشترین فاصله) مربوط به فاصله ژنوتیپ Dg13 با ژنوتیپ‌هایDg17 ،Dg18 و Dg19 بود. در تجزیه خوشه‌ای براساس صفات زراعی، ژنوتیپ‌های Dg1، Dg6، Dg12، Dg13 و Dg18 با فاصله ژنتیکی بیشتر در گروه­های متفاوت قرار گرفتند و به عنوان کاندیداهای بالقوه به‌عنوان والدین برای برنامه‌های اصلاحی پلی‌کراس و توسعه ارقام مصنوعی با هدف به حداکثر رساندن هتروزیس و گسترش پایه ژنتیکی ارقام علف‌باغ توصیه شدند.