تهیه شناسنامه مولکولی و سیتوژنتیکی جمعیت‌های برتر گیاهان دارویی زنیان (Carum copticum L.) و رازیانه (Foeniculum vulgare Mill.)

سابقه و هدف: زنیان (.Carum copticum L) از مهم‌ترین گیاهان ادویه‌ای و دارویی یکساله است که در مناطق مختلف جهان، به‌ویژه خاورمیانه، ایران و هند، کشت و کار می‌شود. گیاه رازیانه با نام علمی ).(Foeniculum vulgare Mill نیز یکی از مهم‌ترین گیاهان معطر و دارویی بوده و از اقلام صادراتی ایران به شمار می‌رود. استفاده هم‌زمان از نشانگرهای مولکولی و ویژگی‌های سیتوژنتیکی می‌تواند امکان شناسایی و تفکیک ژنوتیپ‌ها را در سطوح مختلف ژنتیکی فراهم کرده و اطلاعات مکملی درباره تنوع ژنتیکی و ساختار کروموزومی آن‌ها ارائه دهد. با توجه به اهمیت اقتصادی و دارویی این دو گونه و ضرورت شناسایی دقیق ژنوتیپ‌های برتر، بررسی هم‌زمان تنوع مولکولی و ویژگی‌های سیتوژنتیکی می‌تواند به تکمیل اطلاعات شناسنامه‌ای این ژنوتیپ‌ها کمک کند. پژوهش حاضر با هدف مستندسازی تعداد کروموزوم‌ها، بررسی ویژگی‌های کاریوتیپی و تنوع پلوئیدی در جمعیت‌های مورد مطالعه و تهیه شناسنامه مولکولی جمعیت‌های برتر زنیان و رازیانه با استفاده از نشانگرهای SCoT انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، سه جمعیت زنیان شامل سربیشه (کد بانک ژن 37251)، شیراز (12313) و ورامین (1085) و دو جمعیت رازیانه شامل اردبیل–مشگین‌شهر (10589) و اصفهان–ایستگاه تحقیقاتی شهید فزوه (945) مورد بررسی قرار گرفتند. برای بررسی تنوع مولکولی، DNA ژنومی از برگ‌های جوان استخراج و با استفاده از شش نشانگر نشانگر توالی ناحیه کدکننده (Start Codon Targeted; SCoT) تکثیر شد. محصولات PCR پس از الکتروفورز روی ژل آگارز دو درصد، بر اساس حضور یا عدم حضور باندها به‌صورت ماتریس صفر و یک امتیازدهی شدند. به‌منظور ارزیابی کارایی آغازگرها، محتوای اطلاعات چندشکلی (Polymorphic Information Content; PIC)، نسبت چندگانه مؤثر (Effective Multiplex Ratio; EMR)، قدرت تفکیک (Resolving Power; RP) و شاخص نشانگر (Marker Index; MI) محاسبه شد. همچنین، شاخص‌های تنوع ژنتیکی شامل تعداد آلل مشاهده‌شده (Na)، تعداد آلل مؤثر (Ne)، شاخص شانون (I)، هتروزیگوسیتی مورد انتظار (He) و هتروزیگوسیتی مورد انتظار تصحیح شده (uHe) انجام شد و تشابه ژنتیکی جمعیتها با استتفاده از شاخص نی محاسبه شد. در مطالعات سیتوژنتیکی، ریشه‌های جوان پس از پیش‌تیمار، تثبیت، هیدرولیز و رنگ‌آمیزی، به روش اسکواش آماده شدند. صفحات متافازی مناسب با میکروسکوپ نوری شناسایی و با دوربین دیجیتال تصویربرداری شدند. سپس تعداد کروموزوم‌ها، ابعاد کروموزومی و شاخص‌های تقارن کاریوتیپی اندازه‌گیری و مقایسه شدند.نتایج: در بررسی تنوع مولکولی جمعیت‌های رازیانه با استفاده از شش نشانگر SCoT، در مجموع 60 باند شناسایی شد که 56 باند (33/93) چندشکل بودند. بیشترین مقادیر PIC، EMR،RP و MI به‌ترتیب 422/0، 15، 10 و 33/6 و مربوط به نشانگر SCoT11 بود. بر اساس شاخص‌های تنوع ژنتیکی Na، Ne، I، He و uHe، جمعیت اصفهان (945) در رازیانه تنوع ژنتیکی بیشتری نسبت به اردبیل–مشگین‌شهر (10589) داشت و تشابه ژنتیکی نی بین دو جمعیت 783/0 به‌دست آمد. در زنیان، 50 باند شناسایی شد که 45 باند (90 درصد) چندشکل بودند. بیشترین مقادیر PIC، EMR، RP و MI به‌ترتیب 401/0، 16، 55/9 و 42/6 و مربوط به نشانگر SCoT20 بود. بیشترین و کمترین تشابه ژنتیکی به‌ترتیب بین جمعیت‌های سربیشه و شیراز (876/0) و سربیشه و ورامین (757/0) مشاهده شد. در زنیان نیز جمعیت شیراز (12313) بیشترین تنوع ژنتیکی و جمعیت سربیشه (37251) کمترین تنوع را نشان داد. در بررسی سیتوژنتیکی، جمعیت‌های زنیان 18n=2 و جمعیت‌های رازیانه 22n=2 کروموزوم داشتند. در زنیان، طول کروموزوم 29/2 تا 34/2، شاخص سانترومری 348/0 تا 371/0 و شاخص تقارن نیز 190/72 تا 460/76 به‌دست آمد. در رازیانه، طول کروموزوم در جمعیت اردبیل 954/2 و در اصفهان 009/3، شاخص سانترومری به‌ترتیب 391/0 و 350/0 و شاخص تقارن نیز در جمعیت اردبیل 056/66 و در اصفهان 481/65 بود. با وجود این تفاوت‌های عددی، آزمون‌های آماری تفاوت معنی‌داری در صفات کروموزومی و شاخص‌های تقارن بین جمعیت‌های هر دو گونه نشان ندادند.نتیجه‌گیری: در مجموع، نشانگرهای SCoT توانایی مناسبی در شناسایی تنوع و تمایز ژنتیکی جمعیت‌های زنیان و رازیانه نشان دادند. در رازیانه، دو جمعیت مورد بررسی با تشابه ژنتیکی 783/0 از یکدیگر قابل تمایز بودند. در زنیان، جمعیت‌های سربیشه و شیراز بیشترین تشابه (876/0) و سربیشه و ورامین کمترین تشابه (757/0) را داشتند که بیانگر تمایز ژنتیکی بیشتر جمعیت سربیشه و ورامین است. این جمعیت‌ها می‌توانند به‌عنوان منابع ژنتیکی متمایز و والدین متفاوت در برنامه‌های اصلاحی آینده مورد توجه قرار گیرند. از نظر سیتوژنتیکی، 18n=2 در زنیان و 22n=2 در رازیانه مشاهده شد و نبود تفاوت معنی‌دار در صفات کاریوتیپی، بیانگر ثبات نسبی ساختار کروموزومی جمعیت‌ها در هر گونه بود.