بررسی سیتوتاکسونومی جنس Catabrosa P. Beauv. از خانواده Poaceae در ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

Catabrosa جنسی علفی و پایا از خانواده Poaceae و طایفه Poeae، با دو گونه C. aquatic (L.) P. Beauv. و
C. capusii Franch گزارش شده از ایران است. در این مقاله به مطالعه کروموزومی این جنس در ایران پرداخته شده است. عدد دیپلوئیدی شمارش شده در بین 10 جمعیت متعلق به دو گونه این جنس در ایران 20=n2 است که با منابع پیشین و عدد پایه کروموزومی 5=x مطابقت دارد و نشان از تتراپلوئید بودن این جنس در ایران است. شاخص‌های کاریوتیپ مختلف بررسی شده در این مطالعه در بین جمعیت‌های مختلف مطالعه شده اختلافی نشان نمی‌دهند. با توجه به یکنواختی ریخت‌شناسی در این مطالعه و الحاق گونه C. capusii در گونه C. aquatica، این جنس با یک گونه C. aquatica و دو زیرگونه C. aquatica subsp. aquatic و C. aquatica subsp. capusii در ایران پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A cytotaxonomic study of Catabrosa P. Beauv. (Poaceae) in Iran

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Rahmati
  • Hojjatollah Saeidi
Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Beauvois (1812) described the genus Catabrosa as a group of perennial and rhizomatous grasses in the tribe Poeae Barnhart. (Poaceae). It is believed that two species namely:
C. aquatica (L.) P. Beauv and C. capusii Franche. occurr in Iran. In this study, the chromosomes of the genus Catabrosa were investigated. Based on the diploid numbers counted among 10 accessions belonging to two putative species, only 2n=20 were observed among the materials studied. This is in accordance with the literature and based on x=5, confirms the tetraploid nature of the genus in Iran. Several karyotypic parameters defined in this study showed no variability among the accessions examined. Regarding morphological uniformity among the materials studied and the general tendency of the incorporation of
C. capusii in C. aquatica this genus was recognized with one species and two subspecies: aquatica and capusii occring in this country.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iran
  • Poaceae
  • Karyotype
  • Catabrosa
  • Chromosome

مقدمه

جنس Catabrosa P. Beauv. دارای چهار گونه در نواحی معتدله جهان است. در ایران تنها دو گونه
C. aquatica (L.) P. Beauv. و C. capusii Franche. گزارش شده است (Bor, 1970). Davis (1967)،
Bor (1968 و 1970)، Rozhevits و Shishkin (1985) و Zhenlan و Phillips (2006) برای این جنس دو گونه C. aquatica و C. capusii را معرفی کرده‌اند در حالی که Parsa (1950)، Guinochet و Faurel (1955)، Tutin و همکاران (1980) و Cope (1982) یک گونه با نام C. aquatica را به رسمیت شناخته‌اند. Tzvelev (1968) تنها گونه C. aquatica با سه زیرگونةaquatica،capusiiوpseudairoidesرا معرفی کرد. عدد پایه کروموزومی در این جنس 5x= است که با عدد پایه مرسوم در طایفه Poeae یعنی 7x= متفاوت است (Zhenlan and Phillips, 2006). برای گونه
C. aquatica، 20=x4=n2 و 30=x6=n2 گزارش شده است و تاکنون برای گونه C. capusii عدد کروموزومی سوماتیکی گزارش نشده است (Goldblatt and Johnson, 1979).

هدف از این مطالعه، مشخص نمودن عدد کروموزومی و تعیین و بررسی تنوع کاریوتیپ جمعیت‌های مختلف این جنس در ایران است.

 

مواد و روش‌ها

تهیه پهنه میتوزی

به منظور بررسی سیتوتاکسونومی جنس Catabrosa مجموعاً 11 جمعیت متعلق به هر دو گونه از مناطق مختلف پراکنش این جنس در ایران مطالعه شد (جدول 1).

برای انجام مطالعات سیتولوژی از روش Agayev (2003) استفاده شد کروموزوم‌ها از مریستم انتهایی ریشه‌های حاصل از بذرهای کاشته شده در پتری‌دیش شمارش شد. پیش‌تیمار به مدت 4 تا 6 ساعت در محلول آلفا برومونفتالین صورت گرفت. تثبیت در محلول لیوتسکی (کرومیک اسید یک درصد و فرم‌آلدئید 10 درصد به نسبت مساوی) انجام شد .(Sharma and Sharma, 1980) رنگ‌آمیزی با هماتوکسیلین صورت گرفت و شمارش پهنه‌های کروموزومی در زیر میکروسکوپ Olympus BX40 انجام شد.

 

 

جدول 1- نمونه جمعیت‌های بررسی شده از نظر سیتولوژی جنس Catabrosa از مناطق مختلف ایران

ارتفاع از سطح دریا (متر)

محل جمع‌آوری

نام گونه و شماره جمعیت

 

 

C. aquatica

1611

کردستان- کامیاران، ۴۵کیلومتر به سنندج

C. 4

1923

کردستان- کیلومتر ۳۵ جاده قروه به همدان

C. 5

2100

آذربایجان غربی- ارتفاعات سبلان، آبگرم قینرجه

C. 11

 

لرستان- ۴0 کیلومتری الیگودرز

C. 8

2105

فارس- اقلید، دشت آسپاس

C. 18

 

 

C. aquatica subsp. capusii

 

خراسان شمالی- بجنورد

C. 21

 


تحلیل داده‌ها

برای تهیه کاریوتیپ و اندازه‌گیری بازوهای کروموزوم به ترتیب از نرم‌افزارهای Photoshop و Image Tool استفاده شد. بر روی پهنه‌های کروموزومی شاخص‌های: طول بازوی بلند
(L, long arm)، طول بازوی کوتاه (S, short arm)،
نسبت طول بازوی بلند به طول بازوی کوتاه
(L/S, long arm/short arm) و طول کروموزوم هاپلوئید کل (TL, Total haploid chromosome Length) و نیز به منظور مقایسه جمعیت‌ها، میانگین طول بازوهای بلند و کوتاه، میانگین طول کروموزوم، فرمول کاریوتیپی و %TF (درصد شکل کلی) و %S (درصد نسبی طول بازوی کوتاه) به عنوان شاخص تقارن به نحوه زیر محاسبه (Stebbines, 1971) و سپس دسته‌بندی کروموزوم‌ها بر اساس طرح Levan و همکاران (1965) انجام شد.

 

TF%= ×100

S%= ×100

مشاهدات

نتایج حاصل از شمارش کروموزومی 10 جمعیت از دوگونة مفروض از جنس Catabrosa جمع‌آوری شده از نواحی مختلف ایران (جدول 2) نشان می‌دهد که جمعیت‌های بررسی شده از هر دو گونه C. aquatica و C. aquatica subsp. capusii دارای سطح تتراپلوئید 20=x4=n2 و عدد پایه کروموزومی 5=x است (شکل 1).

حداکثر میانگین طول کروموزوم‌ها (48/6) و حداکثر میانگین طول بازوی بلند (69/3) در جمعیت C. 18، کوچکترین طول کروموزوم، حداقل میانگین طول کروموزوم‌ها (66/4) در جمعیت C. 5 و حداقل میانگین طول بازوی بلند (35/2) در جمعیت C. 11 مشاهده شد (جدول 3). مقایسه کاریوتیپ جمعیت‌های یک جنس از طریق مقایسه تقارن آنها انجام می‌گیرد. بر این اساس، کاریوتیپ نمونه‌های مطالعه شده جنس Catabrosa برای هر جمعیت تقریباً متقارن است. جمعیت C. 4 با TF برابر با 05/43 درصد و فرمول کاریوتیپی sm4+m16 و بدون حضور ماهواره، متقارن‌ترین کاریوتیپ، و جمعیت C. 8 برابر با TF برابر با 17/40 درصد و فرمول کاریوتیپی 14m+6sm نامتقارن‌ترین کاریوتیپ را در بین جمعیت‌های این جنس دارد. کروموزوم‌ها اغلب از نوع متاسنتریک و در جمعیت C. 11 کروموزوم‌های 5 و 6 داری ماهواره هستند و مقادیر %TF، %S، میانگین طول بازوی بلند و کوتاه و میانگین طول کلی در جمعیت‌های مطالعه شده به هم نزدیک است و از این لحاظ تنوع در خور توجهی ندارد. در تعداد کروموزوم‌های دو گونه، میانگین طول بازوها، %TF و %S دو گونه اختلافی دیده نمی‌شود و دو گونه مورد نظر از نظر سیتولو‍‍ژی و ریخت‌شناسی کروموزوم‌ها مشابه هستند.

بحث و نتیجه‌گیری

نتایج حاصل از شمارش کروموزومی 10 جمعیت از دو گونه مفروض جنس Catabrosa جمع‌آوری شده از نواحی مختلف ایران نشان می‌دهد که جمعیت‌های بررسی شده‌ هر دو گونه دارای سطح تتراپلوئید 20=x4=n2 و عدد پایه کروموزومی 5x= است. عدم حضور کروموزوم‌های تلوسانتریک و ساب‌تلوسانتریک نشان می‌دهد که تغییرات ساختاری کروموزوم‌ها مانند حذف و وارونگی در این جنس به ندرت اتفاق می‌افتد (اخوان، 1387). این جنس دارای کاریوتیپی نسبتاً متقارن است و کروموزوم‌ها از نوع متاسانتریک و ساب‌متاسانتریک هستند. در جمعیت C. 11 گونه
C. aquatica، کروزوم‌های 5 و 6 داری ماهواره هستند (شکل 2-C)، از آنجایی که وجود ماهواره‌ها وابسته به فعالیت مناطق هستک‌ساز است و تفاوت‌های موجود در تعداد و موقعیت آنها بیانگر تفاوت‌های موجود در محل و اندازه این مناطق است (Stebbins, 1971)، عدم مشاهده ماهواره در برخی از جمعیت‌های این گونه ممکن است به این دلیل باشد. همچنین امکان دارد عدم مشاهده این ماهواره‌ها به دلیل محدودیت‌های روش به‌کار رفته برای بررسی کروموزومی و یا به دلیل زمان مطالعه کروموزوم‌ها یعنی در مرحله متافازی تقسیم میتوز باشد یعنی کروموزوم‌ها به قدری فشرده باشند که امکان مشاهده ماهواره میسر نباشد. مقادیر %TF، %S، میانگین طول بازوی بلند و کوتاه و میانگین طول کلی و ریخت‌شناسی عمومی کروموزومی در جمعیت‌های مورد مطالعه به یکدیگر نزدیک است و از این لحاظ تنوع در خور توجهی نه تنها در بین جمعیت‌های یک گونه، بلکه تفاوتی در جمعیت‌های دو گونه نیز مشاهده نمی‌شود.

بر پایه مطالعات انجام شده در این تحقیق و مطالعات ریخت‌شناسی قبلی (منتشر نشده) و همچنین، نظر Tzvelev (1968) گونه C. capusii به صورت زیرگونة C. aquatica subsp. capusii و گونه C. aquatica به صورت C. aquatica subsp. aquatica پذیرفته می‌شود.

 

 

شکل 1- پهنه میتوزی و کاریوتیپ گونه مفروض C. capusii با عدد تتراپلوئید 20=x4=n2 (مقیاس 20 میکرومتر)

 

 

 

 

 

 

شکل 2-پهنه میتوزی و کاریوتیپ C. aquatica با عدد تتراپلوئید 20=x4=n2 (با مقیاس 20 میکرومتر) جمعیت‌های مطالعه شده در ایران.

A=C. 4، B=C. 5، C=C. 11، D=C. 8 و E=C. 18. (در تصویر C کروموزوم‌های ماهواره‌دار درون کادر قرار گرفته است).

جدول 3- تحلیل کاریوتیپ جمعیت های جنس Catabrosa جمع‌آوری شده از ایران

فرمول کاریوتیپی

%S

%TF

میانگین S

میانگین L

میانگین TL

x4=n2

تعداد ماهواره

شماره جمعیت و نام گونه

 

 

 

 

 

 

 

 

C. aquatica

sm4+m16

14/59

05/43

04/2

69/2

74/4

20

-

C. 4

sm6+m14

42/38

29/41

92/1

74/2

66/4

20

-

C. 5

sm4+m16

09/46

18/44

35/2

35/2

33/5

20

4

C. 11

sm6+m14

05/59

17/40

45/2

65/3

1/6

20

-

C. 8

sm4+m14+M2

3/59

33/42

74/2

69/3

48/6

20

-

C. 18

 

 

 

 

 

 

 

 

C. capusii

sm6+m12+M2

17/50

61/41

27/2

18/3

45/5

20

-

C. 21

 

 

اخوان، آ. (1387) بررسی روابط و تنوع درون‌گونه‌ای Hordeum vulgare L. (جو زراعی و خودرو) در ایران با استفاده از داده‌های ریخت‌شناسی، سیتوژنتیک و نشانگرهای مولکولی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران.##Agayev, M. (2003) Advanced squash method for investigation of plant chromosomes. Institude of genetics and selection. Baku.##Bor, N. L. (1968) Gramineae. In: Flora of Iraq (eds. Townsend, C. C., Geust, E. and AL-Rawi, A.) 9: 454-456. The Ministry of Agriculture of the Republic of Iraq, Baghdad.##Bor, N. L. (1970) Gramineae. In: FloraIranica (ed. Rechinger, K. H.) 70: 59-60. Akademische Druk- und verlagsanstalt, Garz.##Cope, T. A. (1982) Gramineae. In: Flora of West Pakistan (eds. Nasir, E. and Ali, S. I.) University of Karachi, Karachi, Pakistan.##Davis, P. H. (1967) Flora of Turkey and the East Aegean Islands. Edinburgh University Press. Edinburgh.##Goldblatt, P. and Johnson, D. E. (1979) Index to Plant Chromosome Number (IPCN). Retrieved from http://www.mobot.org/w3T/search/ipcn.html. On: 20 Dec 2009.##Guinochet, M., Faurel, L. (1955) Flore de L”Afrique de Nord. Paul Leghevalier, Reue de Tournon, Paris.##Levan, A., Fedge, K. and Sondberg, A. (1965) Nomencalture for centromeric position on chromosomes. Hereditas 52: 201-220.##Parsa, A. (1950) Flore de L’Iran. Publication du Ministere de L”Education Museum d”Histoire Naturelle de L’ Tehran, Tehran.##Sharma, A. K. and Sharma, A. (1980) Chromosome techniques: theory and practice. 2nd edition. University Park Press, London.##Stebbines, G. L. (1971) Chromosomal evolution in higher plants. Edward Arnold Publishers. Ltd. London.##Tutin, T. G., Heywood, V. H., Burges, N. A., Moore, D. M., Valentine, D. H., Walters, S. M. and Webb, D. A. (1980) Flora Europaea. Cambridge University Press, Cambridge.##Tzvelev, N. N. (1968) Grasses of the Soviet Union. Part II. Oxonian press. LTD, New Delhi.##Zhenlan, W. and Phillips. S. M. (2006) Catabrosa P. Beauvois. Flora of china 22: 313-314.##