بررسی سیتوتاکسونومی جنس Vicia از تیره Fabaceae در ایران

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

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

چکیده

برای بررسی سیتوتاکسونومی جنس Vicia در ایران، از 40 تاکسون مختلف از 13 بخش جهت مطالعه کروموزوم‌ها در مرحله متافاز میتوز استفاده شد. کمترین عدد دیپلوئید مشاهده شده برابر با 10 و بیشترین برابر با 28 بود. در میان اعداد دیپلوئید شمارش شده 3 عدد پایه کروموزومی در تاکسون‌های جنس Vicia در ایران (x=5, 6, 7) مشاهده شد. بر این پایه، این جنس دارای دو سطح دیپلوئیدی و تتراپلوئیدی در ایران است. در تاکسون‌های دیپلوئید (در مجموع 37 تاکسون) سه عدد کروموزومی متفاوت (2n=10, 12, 14) دیده شد در حالی‌که در سه تاکسون متعلق به بخش Cracca از زیرجنس Cracca، عدد دیپلوئید شمارش شده 2n=28 بود. در تاکسون‌های V. cracca (2x, 3x, 4x) و V. villosa subsp. dasycarpa (2x, 4x) با توجه به گزارش سطح پلی‌پلوئیدی مختلف در جهان، تنها سیتوتیپ‌های دیپلوئید این تاکسون‌ها در ایران مشاهده گردید. اغلب کاریوتیپ‌ها در تاکسون‌های مطالعه شده، کروموزوم‌های ساب ‌متاسانتریک (38/54 درصد)، ساب تلوسانتریک (31/26 درصد)، متاسانتریک (38/14 درصد) و تلوسانتریک (15/3 درصد) دارند. در اغلب کاریوتیپ‌ها، بلندترین کروموزوم‌ها ساب متا‌سانتریک (sm) و کوتاه‌ترین کروموزوم‌ها ساب تلوسانتریک (st) هستند. تاکسون‌های بررسی شده در کلاس‌های 2A، 3A، 4A، 3B و 4B از جدول دو طرفه استبینز قرار گرفتند که بیانگر وضعیت تکاملی ابتدایی در آنها است. V. narbonensis با داشتن بیشترین میزان درصد شکل کلی (TF%) برابر با 57/37 و کمترین مقدار شاخص عدم تقارن درون کروموزومی رومرو زارکو (A1) برابر با 39/0 به عنوان متقارن‌ترین کاریوتیپ و V. michauxii با داشتن A1 برابر با 82/0 و مقدار TF% ( برابر با 15/13) به ‌عنوان نامتقارن‌ترین و در عین حال متکامل‌ترین کاریوتیپ از لحاظ درون کروموزومی شناخته شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Cytotaxonomy of the genus Vicia (Fabaceae) in Iran

نویسندگان [English]

  • Nastaran Jalilian 1
  • Mohammad Reza Rahiminejad 2
1 Kermanshah Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Kermanshah, Iran
2 Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

This study concerns the relationships among 40 taxa belonging to 13 sections of the genus Vicia occurring in Iran using chromosomal (mitotic) studies. Based on the results of this study, there are 37 diploid (2n=10, 12 and 14) and 3 tetraploid (2n=28) taxa for the flora of Iran. Based on these observations three basic chromosome numbers (x=5, 6 and 7) were determined in the Iranian gene pool of Vicia. There are some ploidy reports for V. cracca and V. villosa subsp. dasycarpa in the world but in this study just has been seen diploid cytotypes in Iran. Most of karyotypes in the genus showed submetacentric (sm.) (54.38%), subtelocentric (st.) (26.31%), metacentric (14.38%) and telocentric (3.15%) chromosomes which mostly longest and shortest ones are submetacentric and subtelocentric, respectively. Stebbins’ karyotype classes were of 2A, 3A, 4A, 3B and 4B which in this system are considered as relatively primitive and therefore symmetrical karyotypes. Highest value of TF% (37.57) and lowest value of A1 (0.39) belonged to V. narbonensis as symmetrical karyotype and highest value of A1 (0.82) and highest value of TF% (13.15) belonged to V. michauxii as asymmetrical karyotype in Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Karyotype
  • Cytotaxonomy
  • Vicia

مقدمه.

جنس Vicia L. یکی از جنس‌های مهم تیره Fabaceae از طایفه‌ Fabeae Rchb.=Vicieae Bronn. شامل 150 تا 210 گونه در جهان است Willis, 1973)؛ Kupicha, 1976؛ (Hanelt and Mettin, 1989. گونه‌های مختلف این جنس اساساً در اروپا، آسیا و شمال آمریکا پراکنده شده‌اند و به ‌سمت مناطق معتدله آمریکای جنوبی و بخش حارّه‌ای آفریقا گسترش می‌یابد (Maxted, 1993). برجسته‌ترین تنوع گونه‌ای در منطقه مدیترانه و قفقاز و بخش کوچکی در جنوب سیبری و جنوب آمریکا دیده می‌شود (Hanelt and Mettin, 1989). گونه‌های مختلف این جنس به شکل‌های گوناگون مختلف از جمله: تعلیف، علوفه خشک، سیلو و همچنین کود سبز استفاده می‌شوند. Kupicha (1976) برای نخستین بار در مقیاس جهانی این جنس را بر اساس نسبت طول دمگل‌آذین به برگ‌های دربرگیرنده، وجود غده در سطح پشتی گوشوارک و تعداد گل در گل‌آذین به دو زیرجنس Vicia و Vicilla (Schur) Rouy تقسیم کرد، متعاقب آن، Maxted (1995) و Pakravan (2000) نیز از این نظر پیروی نمودند. از دهه 1970 که داده‌های سیتوتاکسونومیک به‌منظور مشخص کردن حدود تاکسون‌ها توسط تاکسونومیست‌های گیاهی مورد استفاده قرار گرفت، پژوهشگران جنس Vicia نیز از این داده‌ها بهره‌مند شدند Bisht et al., 1998)؛ Naranjo et al., 1998؛ (Maxted et al., 1991. تا به امروز در سطح جهانی، عدد دیپلوئید و هاپلوئید 154 تاکسون Goldblatt and Johnson, 1979)؛ Strid, 1983؛ (Maxted, 1995 گزارش شده است که 23 تاکسون آن در ایران پراکنش دارند و برای 33 تاکسون گزارش اختصاصی از ایران وجود دارد (Rahiminejad et al., 2000؛ Hesamzadeh and Rasuli, 2006؛ Jalilian and Rahiminejad 2011, 2012). میان متخصصان تاکسونومی جنس Vicia که از داده‌های سیتوتاکسونومی در این جنس استفاده کرده‌اند، هماهنگی وجود ندارد. علی‌رغم وجود داده‌های فراوان در مورد جنس Vicia هنوز توافق بر سر عدد پایه کروموزومی وجود ندارد؛ اگرچه این جنس را از این نظر به سه گروه با x=5, 6, 7 گروه‌بندی می‌کنند (Raina and Rees, 1983) در این جنس می‌توان علاوه بر تنوع در عدد پایه کروموزومی ناشی از اعداد دیپلوئیدی مختلف (2n=10, 12, 14, 16, 18, 22, 24, 28, 36, 42) تنوع قابل ملاحظه‌ای در مقدار DNA هسته هاپلوئید (8/1-3/13 پیکوگرم) مشاهده کرد
Seal and Rees, 1982)؛ Raina and Rees, 1983؛ Hanelt and Mettin, 1989؛ Maxted et al., 1991؛ Raina and Ogihara, 1995؛ Naranjo et al.,1998). به عقیده Raina و Rees (1983) و Hanelt و Mettin (1989)، x=7 محتمل‌ترین عدد پایه کروموزومی در جنس Vicia است و 2n=14 را به عنوان ابتدایی‌ترین عدد کروموزومی در این جنس پذیرفتند که 2n=10, 12 از طریق جابه‌جایی رابرتسونی بین دو کروموزوم ایجاد می‌شود. بالغ بر 50 درصد از گونه‌ها در این جنس دیپلوئید با عدد پایه کروموزومی x=7 و 21 درصد از گونه‌ها دیپلوئید با عدد پایه کروموزومی x=7، 5 درصد از گونه‌های دیپلوئید با پایه کروموزومی x=5 و حدود 7 درصد از گونه‌ها که شامل 8 گونه می‌شوند، به صورت پلی‌پلوئید و با تعداد کروموزومی 2n=4x=28, 2n=4x=24 هستند (Raina and Ogihara, 1995). پژوهش حاضر با هدف مطالعه و بررسی سیتوژنتیک گونه‌های مختلف جنس Vicia موجود در ایران به منظور تهیه کاریوتیپ، تعیین عدد کروموزومی و سطوح پلوئیدی و مطالعه شکل و همچنین تعیین کاربرد در مطالعات تاکسونومیک صورت گرفت.

 

مواد و روش‏ها.

به منظور بررسی کروموزومی تاکسون‏های مختلف جنس Vicia در ایران، بذرهای 40 تاکسون مختلف از 13 بخش متعلق به دو زیرجنس Cracca و Vicia از نواحی مختلف کشور جمع‏آوری و از نظر سیتوژنتیک مطالعه شد. نمونه‏های مورد مطالعه در هرباریوم مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمانشاه نگهداری می‏شود (جدول 1). به منظور بررسی سیتوژنتیک تاکسون‏های مختلف جنس Vicia و تهیه سلول‌های میتوزی، ابتدا بذرها در دمای اتاق در تاریکی کشت شد. پس از جوانه‌زنی و رشد ریشه‌چه به طول 1 تا 2 سانتی‌متر، قسمت انتهایی ریشه‌چه جدا گردید و مراحل مختلف شامل پیش‌تیمار (5/0 درصد محلول اشباع شده آلفا برمو نفتالین در اتانول)، تثبیت (محلول لویتسکی حاوی دو محلول کرومیوم تری اکسید و فرم‌آلدهید 40 درصد به نسبت 1: 1)، هیدرولیز (در دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت 10 تا 15 دقیقه با استفاده از محلول 1 نرمال هیدروکسید سدیم) و رنگ‌آمیزی نمونه‌ها (با رنگ هماتوکسیلین4 درصد) انجام شد (Wittmann, 1965). پس از تهیه اسلایدها با روش اسکواش، با سیستم آنالیز تصویری، تصاویر کروموزوم‌ها تهیه شد. پس از تهیه سلول‌های متافازی مناسب و کاریوتیپ برای هر تاکسون (5 کاریوتیپ)، با نرم‌افزار Micro measure نسخه 3/3 (Reeves and Tear, 2000)، طول بازوی کوتاه (SA) و بلند (LA)، طول کل کروموزوم (TCL) و نسبت بازوها (LA/SA) محاسبه گردید. در بررسی حاضر، برای تعیین وضعیت تکاملی و مطالعه تقارن کاریوتیپی تاکسون‌های مورد مطالعه از جدول دو طرفه استبینز استفاده شد (Stebbins, 1971). شاخص اختلاف درصد طول نسبی بزرگترین و کوچکترین کروموزوم (DRL)، شاخص‌های عدم تقارن درون کروموزومی (A1) و بین کروموزومی Romero-Zarco (A2) (1986) و درصد شکل کلی TF%، Huziwara (1962) نیز محاسبه گردید. به منظور دسته‌بندی کروموزوم‌ها و تعیین محل سانترومر کروموزوم‌ها از روش Levan و همکاران (1964) استفاده گردید. به منظور گروه‌بندی تاکسون‌ها، تجزیه کلاستر با روش Ward بر اساس صفات کاریوتیپ TCL)، LA، SA، CI، DRL و (AR و شاخص‌های عدم تقارن درون کروموزومی (A1) و عدم تقارن بین کروموزومی (A2) با نرم افزارهای Excel و SPSS نسخه 18 انجام شد.

 

نتایج.

کاریوتیپ و ایدیوگرام تاکسون‏های مطالعه شده در شکل 1 و نتایج حاصل از تجزیه کاریوتیپی در جدول 1 آمده است. در پژوهش حاضر، مطالعه کروموزومی 40 تاکسون از جنس Vicia، که 21 تاکسون آن متعلق به 8 بخش از زیرجنس Vicilla=Cracca (Jalilian et al., 2014) و 19 تاکسون دیگر متعلق به 5 بخش از زیرجنس Vicia است، انجام شد (جدول 1). بر اساس مشاهدات می‌توان نتیجه‌گیری کرد که در میان اعداد دیپلوئید شمارش شده 3 عدد پایه کروموزومی در تاکسون‌های جنس Vicia در ایران (x=5, 6, 7) وجود دارد. بر این پایه، این جنس دارای دو سطح دیپلوئیدی و تتراپلوئیدی در ایران است. در تاکسون‌های دیپلوئید (در مجموع 37 تاکسون) سه عدد کروموزومی متفاوت (2n=10, 12, 14) دیده شد در حالی‌ که در گونه‌های:
V. ciceroideae Boiss.، V. iranica Boiss. و
V. sojakii Chrtková عدد دیپلوئید برابر با 2n=28 بود که همگی‌ آنها به عنوان تاکسون‌های پلی‌پلوئید (تتراپلوئید) شناخته شدند (Jalilian and Rahiminejad 2011, 2012).

بر اساس بررسی حاضر، شمارش عدد دیپلوئید (میتوز) 9 تاکسون برای نخستین بار در جهان (Jalilian and Rahiminejad, 2012) و 15 تاکسون برای نخستین بار از ایران مشاهده گردید که بر پایه این بررسی، گزارش عدد دیپلوئید 4 تاکسون برای نخستین بار از ایران پیش از این گزارش گردید (Jalilian and Rahiminejad, 2011) و در پژوهش حاضر گزارش عدد دیپلوئید 11 تاکسون:
V. anatolica Turill، V. assyriaca Boiss.،
V. cappadocica Boiss. & Bal، V. cassubica L.، V. hirta Balb. ex Pers.، V. hybrida L.، V. lutea L.، V. mollis Boiss. & Hausskn.، V. pannonica Crantz، V. tetrasperma (L.) S. F. Gray و
V. villosa Roth subsp. dasycarpa (Ten.) Cav.. برای نخستین بار گزارش می‌شود که با نتایج Goldblatt و Johnson (1979)؛ Hanelt و Mettin (1989) و Maxted و همکاران (1991) مطابقت دارد (جدول 1).

 

 

جدول 1- مشخصات کاریوتیپی تاکسون‏های بررسی شده جنس Vicia، TF%: درصد شکل کلی؛ DRL: اختلاف دامنه طول نسبی بزرگترین و کوچکترین کروموزوم؛ ST: کلاس تقارن استبینز؛ AR: نسبت بازوهای کروموزومی؛ Pl: سطح پلوئیدی؛ MCL=VRC: میانگین طول کل کروموزوم‌های هاپلوئید؛ TCL: طول کل کروموزوم‌های هاپلوئید؛ A1: شاخص عدم تقارن درون کروموزومی رومرو زارکو؛ A2: شاخص عدم تقارن بین کروموزومی رومرو زارکو؛ LA: میانگین طول بازوی بلند؛ SA: میانگین طول بازوی کوتاه؛ CI: شاخص سانترومری؛ K.F.: فرمول کاریوتیپی (m: متاسانتریک، sm: ساب‌ متاسانتریک، st: ساب تلوسانتریک، t: تلوسانتریک)؛ S.: ماهواره، عدد سمت چپ شماره کروموزوم و عدد سمت راست تعداد ماهواره؛ ** نخستین گزارش کروموزومی در جهان؛ *: نخستین گزارش کروموزومی در ایران.

 

 

 

بر اساس نتایج تحقیق حاضر، در زیرجنس Vicia در بخش‌های Hypechusa و Vicia ارتباطی میان عدد دیپلوئیدی و بخش مربوط دیده نشد.

Subgenus Cracca Peterm.

Sect. Vicilla (Schur) Aschers & Graebner (2n=2x=12); Sect. Cassubicae Radzhi (2n=2x=12); Sect. Cracca S. F. Gray. (2n=2x=14), (2n=4x=28); Sect. Variegata Radzhi (2n=2x=10); Sect. Panduratae Kupicha (2n=2x=14); Sect. Anatropostylia Plitmann (2n=2x=14); Sect. Ervum S. F. Gray. (2n=2x=14); Sect. Ervilia (Link) W. Koch. (2n=2x=14)

 

Subgenus Vicia L.

Sect. Vicia L. (2n=2x=10, 12 & 14); Sect. Peregrinae Kupicha (2n=2x=14); Sect. Hypechusa (Alef.) Aschers & Graebner (2n=2x=10, 12 & 14); Sect. Narbonensis (Radzhi) Maxted (2n=2x=14); Sect. Faba (Miller) Ledeb (2n=2x=12)

میانگین دسته‌بندی نوع کروموزوم‌ها در بین دو زیرجنس اختلافاتی را نشان داد (جدول 2).


 

جدول 2- میانگین دسته‌بندی نوع کروموزوم‌ها در دو زیرجنس Cracca و Vicia

Subgenus Cracca =Vicilla

Subgenus Vicia

Difference:

sm (submetacentric)=65.62%

sm=37.34%

19.28%

m (metacentric)=19.37

m=1.20%

18.17%

st (subtelocentric)=14.37

st=51.80%

37.43%

t (telocentric)=0.62%

t=9.63%

9.01%

 

 

اغلب کاریوتیپ‌ها در تاکسون‌های مطالعه شده، دارای کروموزوم‌های: t (15/3 درصد)، m (38/14 درصد)، st (31/26 درصد) و sm (38/54 درصد) هستند. در اغلب کاریوتیپ‌ها بلندترین کروموزوم‌ها ساب‌متا‌سانتریک (sm) و کوتاه‌ترین کروموزوم‌ها ساب تلوسانتریک (st) است (جدول 1).

بر اساس مشاهدات (جدول 1) در زیرجنس Cracca=Vicilla میانگین طول کل کروموزوم (MCL) از 10/3 در V. gariensis تا 69/10 درV. iranica؛ طول کل کروموزوم (TCL) از 76/21 در V. gariensis تا 68/149 در V. iranica و بالاترین اندازه نسبت بازوهای کروموزومی ((AR در گونه V. villosa subsp. dasycarpa برابر با 17/3 و پایین‌ترین آن در V. hirsuta برابر با 72/1 است. در صورتی ‌که در زیرجنس Vicia مقدار MCL از 06/3 در V. sativa var. amphicarpa تا 01/10 در V. sericocarpa و بیشترین طول کل ژنوم (TCL) از 45/19 در V. sativa var. cordata تا 64/61 در V. hirta و بالاترین مقدار AR در V. peregrina برابر با 27/6 و کمترین آن در V. narbonensis برابر با 75/1 است. میانگین بازوهای بلند کروموزومی از 11/2 در V. hirsuta تا 78/9 در V. faba و میانگین بازوهای کوتاه کروموزومی از 64/0 در V. sativa var. angustifolia تا 06/6 در V. faba متغیر است. بیشترین طول کل ژنوم (TCL) برابر با 68/149 مربوط به گونه تتراپلوئید V. iranica و در بین گونه‌های دیپلوئید برابر با 64/61 مربوط به V. hirta بود. در تاکسون‌های دیپلوئید با x=5، TCL و MCL به ‌ترتیب برابر با 45/19 و 89/3 در V. sativa var. cordata تا 19/34 و 84/6 در V. rechingeri بود در حالی که همین مقادیر در تاکسون‌هایی با x=6 از 56/22 و 76/3 در V. sativa var. sativa تا 06/60 و 01/10 در V. sericocarpa var. sericocarpa و همین مقادیر در تاکسون‌های با x=7، از 47/21 و 06/3 در V. sativa var. amphicarpa تا 64/61 و 8/8 در V. hirta مشاهده شد. دو تاکسون V. iranica و V. sativa var. amphicarpa به ‌ترتیب بیشترین مقدار نسبی کروماتین (VRC) 69/10 و کمترین این مقدار برابر با 06/3 را داشتند. تاکسون‌های بررسی شده جنس Vicia در کلاس‌های 2A، 3A، 4A، 3B و 4B از جدول دو طرفه استبینز قرار گرفتند که بیانگر وضعیت تکاملی ابتدایی در آنها است. اما با توجه به میزان نامتقارن بودن درون کروموزومی می‌توان بدین‌گونه بیان نمود که در میان گونه‌هایی که در کلاس 2A استبینز قرار می‌گیرند V. ciceroideae مقدار بالاتری از A1 (عدم تقارن درون کروموزومی) برابر با 51/0 را نشان می‌دهد و بنابراین کاریوتیپ نسبتاً نامتقارنی دارد و V. narbonensis var. narbonensis از مقدار پایین‌تری از A1 برابر با 39/0 برخوردار است و بنابراین کاریوتیپ متقارن‌تری داشته، در کلاس 2A استبینز قرار دارد.

از میان تاکسون‌های کلاس 4B استبینز جنس Vicia، V. anatolica مقدار بالاتری از A1 برابر با 66/0 و در میان تاکسون‌های کلاس 3B استبینز، V. faba مقدار بالاتری از A1 برابر با 78/0 را نشان می‌دهد و بنابراین کاریوتیپ نسبتاً نامتقارنی دارد. از میان تاکسون‌های کلاس 4A استبینز، V. michauxii مقدار بالاتری از A1 برابر با 82/0 و در میان تاکسون‌های کلاس 3A استبینز، V. iranica مقدار بالاتری از A1 برابر با 74/0 را نشان می‌دهد و بنابراین کاریوتیپ نسبتاً نامتقارنی دارد.

Hanelt و Mettin (1989) سطوح پلی‌پلوئیدی را در ارتباط با تاکسون‌های V. cracca (2x, 3x, 4x) و
V. villosa subsp. dasycarpa (2x,4x) گزارش کردند که با توجه به این بررسی در ایران تنها سیتوتیپ‌های دیپلوئید این تاکسون‌ها می‌روید.

ماهیت صفات CI و AR به تقارن یا عدم تقارن کروموزوم‌ها بستگی دارد و هرچه AR بزرگتر و CI کوچکتر، عدم تقارن نیز بیشتر است. V. peregrina بالاترین مقدار AR برابر با 27/6 و کمترین مقدار شاخص سانترومری (CI) برابر با 14/0، V. michauxii بیشترین مقدار A1 برابر با 89/0 و کمترین مقدار TF% برابر با 23/7، V. hirsuta پایین‌ترین مقدار AR برابر با 72/1 و بیشترین مقدار CI برابر با 37/0 و
V. narbonensis بالاترین مقدار TF% برابر با 57/37 را نشان می‌دهد.

شاخص اختلاف دامنه طول نسبی بزرگترین و کوچکترین کروموزوم (DRL) پایین‌تر، نشان دهنده کاریوتیپ متقارن‌تر است، این شاخص در V. faba برابر با 76/17 و در V. sojakii برابر با 41/3 است بنابراین V. faba نامتقارن‌ترین کاریوتیپ را دارا است.

V. hirsuta کمترین مقدار نسبت AR (72/1) و بیشترین مقدار CI (37/0) را نشان داد.

بیشترین طول کل ژنوم مربوط به گونه تتراپلوئید
V. iranica برابر با 68/149 و در بین دیپلوئیدها گونه V. hirta به ‌علت داشتن بیشترین طول کل کروموزوم بیشترین طول ژنوم را نشان داد.

V. narbonensis با داشتن بیشترین مقدار TF% (57/37) و کمترین مقدار A1 (39/0) به عنوان متقارن‌ترین کاریوتیپ و V. michauxii با داشتن مقدار A1 بیشتر (82/0) و TF% (15/13) کمتر به عنوان نامتقارن‌ترین و در عین حال متکامل‌ترین کاریوتیپ از لحاظ درون کروموزومی هستند.

 


 

     
     

V. michuxii 2n=2x=14

V. ervilia 2n=2x=14

V. lutea 2n=2x=14

 

 

 

     
     

V. pannonica 2n=2x=12

V. hybrid 2n=2x=12

V. cassubica 2n=2x=12

 

 

 

     
     

V. hirta 2n=2x=14

V. narbonensis 2n=2x=14

V. anatolica 2n=2x=10

 

 

 

     
     

V. mollis 2n=2x= 10

V. villosa subsp. villosa 2n=2x=14

V. monantha 2n=2x=14

 

 

 

     
     

V. assyriaca 2n=2x=12

V. hirsuta 2n=2x=14

V. villosa subsp. dasycarpa 2n=2x=14

 

 

 

     
     

V. cracca 2n=2x=14

V. cappadocica 2n=2x=14

V. tetrasperma 2n=2x=14

 

 

 

     
     

V. variabilis 2n=2x=14

V. faba 2n=2x=12

V. hyrcanica 2n=2x=12

 

 

 

     
     

V. persica 2n=2x=10

V. sericocarpa 2n=2x=12

V. peregrine2n=2x=14

 

 

 

شکل 1- کاریوتیپ و ایدیوگرام تاکسون‏های بررسی شده (مقیاس 10 میکرومتر) ماهواره با رنگ سیاه در ایدیوگرام مشخص شده است.

 
 

V. variegata 2n=2x=10

 


بحث.

به عقیده Hanelt و Mettin (1989) غالبیت 2n=14 و توزیع 2n=10, 12, 14 بدون در نظر گرفتن نسبت نامساوی گونه‌ها در دو زیرجنس Vicia و Vicilla مشاهده می‏شود و اختلافات اصلی بین دو زیرجنس فقدان کامل تاکسون‌های پلی‌پلوئید در زیرجنس Vicia نسبت به Cracca=Vicilla، وقوع پلی‌پلوئیدی در زیرجنس Cracca، وجود تاکسون‌های اغلب چند ساله در زیرجنس Cracca و پراکنش آن در نیمکره شمالی، کروموزوم‌های غالب متا و ساب متاسانتریک در زیرجنس Cracca و غالبیت کروموزوم‌های ساب تلوسانتریک در زیرجنس Vicia است. که بر اساس مشاهدات اخیر نیز اغلب کاریوتیپ‏‏های مطالعه شده در زیرجنس Cracca، به ترتیب ساب متاسانتریک، متاسانتریک، ساب تلوسانتریک و تلوسانتریک است و همچنین در زیرجنس Vicia، اغلب کاریوتیپ‏‏های مطالعه شده ساب تلوسانتریک، ساب متاسانتریک، تلوسانتریک و متاسانتریک است که با نتایج Hanelt و Mettin (1989) مطابقت دارد. به عقیده Maxted و همکاران (1991)، بزرگترین ژنوم دیپلوئید را می‌توان در زیرجنس Vicia بخش‌های Faba، Hypechusa و Peregrine دید که بر اساس نتایج تحقیق حاضر بزرگترین ژنوم دیپلوئید متعلق به گونه‌های: V. lutea، V. sericocarpa، V. anatolica و V. hirtaاز بخش Hypechusaو V. michauxii از بخش Peregrine و V. faba از بخش Faba است و در بین گونه‌های تتراپلوئید بزرگترین ژنوم متعلق به V. sojakii و
V. iranicaاز بخش Cracca متعلق به زیرجنس Vicilla است. بر اساس نتایج تحقیق حاضر، در 17 تاکسون،‌ ماهواره دیده شد (شکل 1‌، جدول 1). از آنجا که وجود ماهواره‌ها وابسته به مناطق هستک‌ساز است و تفاوت موجود در تعداد و موقعیت آنها نشانگر تفاوت‌های موجود در محل و اندازه این مناطق است (Stebbins, 1971) امکان دارد عدم مشاهده ماهواره در برخی از گونه‌ها علیرغم گزارش Hesamzadeh و Rasuli (2006)، به دلیل فشردگی کروموزوم‌ها در مرحله متافاز تقسیم میتوز باشد که دیدن ماهواره‌ها میسر نیست. به هر حال، ماهواره‌های مشاهده شده در این تحقیق حاضر، به هیچ وجه به صورت یک نشانگر کروموزومی کاربرد نداشت و وابستگی خاصی با موقعیت تاکسونومیک گونه‌ها نشان نداد.

بر اساس نتایج Hesamzadeh و Rasuli (2006)، V. ervilia با داشتن بیشترین مقدار TF% (42/36) و کمترین مقدار A1 (413/0) به عنوان متقارن‏ترین کاریوتیپ و V. faba با داشتن کمترین مقدار TF% و بیشترین مقدار A1 (772/0) به عنوان نامتقارن‌ترین و در عین حال متکامل‌ترین کاریوتیپ (از لحاظ درون کروموزومی) هستند که بر اساس این مشاهدات
V. narbonensis با داشتن بیشترین مقدار TF% برابر با 57/37 و کمترین مقدار A1 برابر با 39/0 به عنوان متقارن‌ترین کاریوتیپ و V. michauxii با داشتن مقدار A1 بیشتر (82/0) و مقدار TF% کمتر (15/13) به عنوان نامتقارن‌ترین و در عین حال متکامل‌ترین کاریوتیپ از لحاظ درون کروموزومی هستند.

روند تغییرات دو شاخص DRL و A2 (به‌ عنوان شاخص‌های نامتقارن بودن بین کروموزومی) در تاکسون‌های مطالعه شده، مورد مقایسه قرار گرفت همان گونه که در شکل 2 ملاحظه می‌شود، رابطه مثبتی بین دو شاخص‌ فوق وجود دارد لذا اندازه‏گیری یکی از دو شاخص ذکر شده جهت تعیین تغییرات بین کروموزومی کفایت می‏کند.

روند تغییرات دو شاخص TF% و A1 (به عنوان شاخص‏های نامتقارن بودن درون کروموزومی) در تاکسون‌های مطالعه شده، مقایسه شد. همان طور که در شکل 3 ملاحظه می‏شود، رابطه منفی بین دو شاخص وجود دارد، بنابراین با اندازه‌گیری یکی از این دو شاخص، می‏توان نسبت به میزان تقارن یا عدم تقارن کروموزوم‌ها اطلاع یافت.

 

 

   

شکل 2- مقایسه روند تغییرات دو شاخصA2و DRL

شکل 3- مقایسه روند تغییرات دو شاخص A1 و TF%

 

 

بر اساس دندروگرام حاصل از تحلیل خوشه‌ای با روش Ward (Sheidai and Jalilian, 2006) بر اساس شاخص‌های A1 و A2 (شکل 4)، تاکسون‌ها در چهار گروه (خوشه) اصلی قرار گرفتند، که بر اساس تجزیه تابع تشخیص بهترین گروه‏بندی بود و 100 درصد تاکسون‏ها تفکیک شدند. بنابراین، می‌توان دید که تاکسون‌های بخش‌های مختلف در بین زیرگروه‌ها پراکنده‌اند و ارتباط مشخصی بین گروه‌های ایجاد شده با وضعیت تاکسونومیک و بخش‌بندی آنها وجود ندارد. V. ervilia در دورترین دسته قرار گرفت که پس از
V. narbonensis و V. hirsuta بیشترین مقدار TF% و کمترین مقدار A1 را دارد.

بر اساس دندروگرام حاصل از تحلیل خوشه‌ای با روش Ward بر اساس صفات کاریوتیپی AR، CI، DRL، LA، SA و TCL (شکل 5)، تاکسون‌ها در 6 گروه قرار گرفتند که بر اساس تجزیه تابع تشخیص بهترین گروه‏بندی بود و 100 درصد تاکسون‏ها تفکیک شدند. بنابراین، می‌توان دید که تاکسون‌های بخش‌های مختلف در بین زیرگروه‌ها پراکنده‌اند و ارتباط مشخصی بین گروه‌های ایجاد شده با وضعیت تاکسونومیک و بخش‌بندی آنها وجود ندارد.
V. iranica گونه‏ تتراپلوئید واجد بیشترین طول کل ژنوم در یک گروه مجزا قرار دارد که ارتباطی با سایر گونه‌های تتراپلوئید از همان بخش را نشان نمی‏دهد،
V. faba نیز با بیشترین مقدار DRL و میانگین بازوهای کوتاه کروموزومی در گروهی مجزا قرار می‏گیرد.

نمودار پراکنش تاکسون‌های دو زیرجنس Cracca و Vicia بر اساس شاخص‌های A1 و A2 همراه با انواع مختلف تقارن‌های پیشنهادی توسط Stebbins (1971) در شکل‌های 6 و 7 نشان داده شده است. اما با توجه به نمودار موجود نمی‌توان کلاس‌های 2A، 3A، 3B، 4A و 4B استبینز را در گروه‌های مستقل قرار داد و روند تغییرات تمایز ژنوتیپ‌ها بر اساس شاخص‌های A1 و A2 مشابه نتایج حاصل از Stebbins (1971) نیست. در زیرجنس Vicia تاکسون‌ها در کلاس‌های 2A، 3A، 3B، 4A و 4B ودر زیرجنس Cracca تاکسون‌ها در کلاس‌های 2A، 3A و 4A Stebbins (1971) قرار می‌گیرند وکاریوتیپ‌هایی که در کلاس‌های بالاتر B یا C قرار می‌گیرند و در آن کلاس درجات بالاتری را شامل می‌شوند، نامتقارن‌تر خواهند بود و برعکس.

 

 

   

شکل 4 - دندروگرام حاصل از تحلیل خوشه‌ای با روش Ward بر اساس شاخص‌های A1 و A2

شکل 5- دندروگرام حاصل از تحلیل خوشه‌ای با روش Ward بر اساس شاخص‌های AR، CI، DRL، LA، SA و TCL

 

شکل 6- نمودار پراکنش تاکسون‌های مختلف زیرجنس Cracca

 

شکل 7- نمودار پراکنش تاکسون‌های مختلف زیرجنس Vicia

 


سپاسگزاری

 

از حمایت دانشگاه اصفهان جهت انجام این پژوهش و همچنین از همکاران بخش تحقیقات منابع طبیعی مراکز تحقیقاتی کرمانشاه، کردستان، همدان، مازندران، لرستان، اصفهان و فارس به خاطر همکاری در جمع‌آوری بذور گیاهان قدردانی می‏شود.


 

منابع.

Bisht, M. S., Kesavacharyulu, K. and Raina, S. N. (1998) Nucleolar chromosme variation and evolution in the genus Vicia. Caryologia 51: 133-147.

Goldblatt, P. and Johnson, D. E. (1979) Index to plant chromosome numbers. Retrieved from http//mobot.mobot.org/w3t/search/ipcn.htm. On: 4 July 2010.

Hanelt, P. and Mettin, D. (1989) Biosystematics of the genus Vicia L. (Leguminosae). Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics 20: 199-223.

Hesamzadeh, S. M. and Rasuli, M. (2006) Cytogenetic study of some species of Vetch genus (Vicia sp.) in Iran. Iranian Journal of Agriculture Science 37-1(2): 213-225 (in Persian).

Huziwara, Y. (1962) Karyotype analysis in some genera of Compositeae. VШ further studies on the chromosome of Aster. American Journal of Botany 49: 116-119.

Jalilian, N. and Rahiminejad, M. R. (2011) Karyotype analysis of some species of Vicia L. section Vicia (Fabaceae Lindl. ) in Iran. Taxonomy and Biosystematics 3(6): 17-24 (in Persian).

Jalilian, N. and Rahiminejad, M. R. (2012) Karyotype analysis and new chromosome number reports for nine species in Iran. Rostaniha 13(2): 215-220.

Jalilian, N., Rahiminejad, M. R., Maassoumi, A. a. and Maroofi, H. (2014) Taxonomic revision of the genus Vicia L. (Fabaceae) in Iran. Iranian Journal of Botany 20(2): 155-164.

Kupicha, F. K. (1976) The infrageneric structure of Vicia. Notes of the Royal Botanic Garden 34: 287-326.

Levan, A., Fredga, K. and Sandberg, A. (1964) Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Hereditas 52:201-220.

Maxted, N. (1993) A phenetic investigation of Vicia L. subgenus Vicia (Leguminosae, Vicieae). Botanical Journal of the Linnean Society 111: 155-182.

Maxted, N. (1995) An ecogeographical study of Vicia subgenus Vicia.. Systematic and ecogeographic studies on crop genepools. International Plant Genetic Resources Institute, Rome.

Maxted, N., Callimassia, M. A. and Bennett, M. D. (1991) Cytotaxonomic studies of eastern Mediterranean Vicia species (Leguminosae). Plant Systematic and Evolution 177: 221-234.

Naranjo, C. A., Ferrari, M. R., Palemo, A. M. and Poggio, L. (1998) Karyotype, DNA content and meiotic behaviour in five south American species of Vicia (Fabaceae). Annales of Botany 82: 757-764.

Pakravan, M. (2000) Vicieae. In: Flora of Iran (Ed. Assadi, M.) 33: 24-104. Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran (in Persian).

Rahiminejad, M. R., Ehtemam, M. H. and Neishaboori, A. (2000) Cytotaxonomic studies of some Iranian Vicia species (Fabaceae). Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran 11(1): 1-4.

Raina, S. N. and Ogihara Y. (1995) Ribosomal DNA repeat polymorphism in 49 Vicia species. Theoretical and Applied Genetics 90: 477-486.

Raina, S. N. and Rees, H. (1983) DNA variation between and within chromosome complements of Vicia species. Heredity 51: 335-346.

Reeves, A. and Tear, J. (2000) MicroMeasure. Version 3.3 (computer Program). Colorado State University, Fort Collins, Colo. Retrieved from http:// www.colostate.edu/ Depts/ Biology/ MicroMeasure/ bugs.htm. on 18 May 2010.

Romero-Zarco, C. (1986) A new method for estimating karyotype asymmetry. Taxon 35: 526-530.

Seal, A. and Rees, H. (1982) The distribution of quantitative DNA changes associated with the evolution of diploid Festuceae. Heredity 47:179-190.

Sheidai, M. and Jalilian, N. (2006) Karyotypic study of some Iranian species and populations of Lotus L.. Acta Botanica Croatica 67(1): 45-52.

Stebbins, G. L. (1971) Chromosomal evolution in higher plants. Edward Arnold.

Strid, A. (1983) In IOPB chromosome number reports LXXVIII. Taxon 32: 138-140.

Willis, J. C. (1973) A dictionary of the flowering plants and ferns. 8th edition (Revised by Airy Shaw, H. K.). Cambridge University Press, Cambridge.

Wittmann, W. (1965) Aceto iron hematoxylin chloral hydrate for chromosome staining. Stain Technology 40: 161-164.