ارزیابی روابط خویشاوندی کمپلکس Festuca-Lolium در ایران با استفاده از ردیف‌خوانی ناحیه بین ژنی trnH-psbA ژنوم کلروپلاستی

نویسندگان

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

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

چکیده

کمپلکس Festuca-Lolium به گروهی از آرایه‌های دارای خویشاوندی نزدیک در دودمان Festuca و خویشاوندان آن گفته می‌شود که در بر گیرنده گونه‌هایی از دو جنس Lolium و Festuca است. اعضای این کمپلکس را گونه‌های دگرگشن جنس Lolium و گونه‌های زیرجنس Schedonorus از جنس Festuca تشکیل می‌دهند. در پژوهش حاضر، با استفاده از ترادف های نوکلئوتیدی ناحیه trnH-psbA ژنوم کلروپلاستی، روابط 6 گونه متعلق به این کمپلکس در ایران بررسی شد. مطابق نتایج حاصل از این تحلیل، جنس Lolium s.s.، آرایه‌ای تک‌نیا است. همچنین، خوشه حامل Lolium و گونه‌های متعلق به Festuca subgen. Schedonorus + F. gigantea یعنی
Lolium sensu Darbyshire را نیز می‌توان، تک‌نیا در نظر گرفت. این نتایج، انتقال Festuca subgen. Schedonorus به جنس Lolium و معرفی ترکیبات جدیدی مانند Lolium arundinaceum یا L. pratense توسط Darbyshire را مورد حمایت قرار می‌دهد. همچنین، ترادف‌های نوکلئوتیدی trnH-psbA، از انتقال اخیر آرایه Festuca gigantea از Festuca subgen. Drymenthele به Festuca subgen. Schedonorus sect. Plantynia حمایت می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Relationships of Festuca-Lolium complex in Iran assessed using trnH-psbA sequences

نویسندگان [English]

  • Soheila Raeisi Chehrazi 1
  • Majid Sharifi-Tehrani 2
  • Hojjatollah Saeidi 1
1 Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran
2 Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

The Festuca-Lolium complex refers to a group of closely relatad taxa within festucoids clade, including outbreeding species of the genus Lolium and the species of the genus Festuca subgenus Schedonorus. In this study, relationships among 6 species of Festuca-Lolium complex were assessed using trnH-psbA sequences. Based on the results of this study Lolium is monophyletic. Also, a cluster including Lolium and Festuca subgen. Schedonorus and F. gigantea can be monophyletic. The results support transferring Festuca subgen. Schedonorus into the genus Lolium as a new combination that was proposed by Darbyshire. The trnH-psbA sequences support transfering Festuca gigantea from Festuca subgen. Drymenthele into Festuca subgen. Schedonorus sect. Plantynia.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iran
  • Phylogeny
  • trnH-psbA
  • cpDNA
  • Festuca
  • Lolium complex
  • trnH
  • psbA

مقدمه.

کمپلکس Festuca-Lolium را می‌توان گروهی از آرایه‌های متعلق به دو جنس Festuca L. و Lolium L. با خویشاوندی نزدیک و گونه‌هایی از جنس Vulpia C.C.Gmelin دانست که متعلق به تیره Poaceae، زیرتیره Pooideae، قبیله Poeae و زیرقبیله Loliinae هستند Clayton and Renvoize, 1986)؛ Palmer, 1987؛ (Judd et al., 1999. جنس Festuca و آرایه‌های خویشاوند نزدیک آن، یکی از دودمان‌های اصلی زیرتیره Pooideae به نام Festucoids را تشکیل می‌دهند. مطالعه تکاملی این آرایه‌ها، به دلیل اهمیت اکولوژیک و اقتصادی آنها همواره مورد توجه بوده است (Catalan et al., 2004). جنس Festuca در بر گیرنده بیش از 500 گونه با انتشار وسیع در همه قاره‌ها به غیر از قطب جنوب است (Watson and Dallwitz, 1994) و حدود 10 تا 12 گونه برای این جنس در ایران گزارش شده است Parsa, 1950)؛ (Bor, 1970. نتایج مطالعات تبارشناختی، تک‌نیا بودن Festuca و خویشاوندان آن را تأیید می‌کند. با وجود این، جنس Festuca یک ترکیب همسونیای بزرگ و بخشی از دودمان‌هایی جدا اما مرتبط به هم است که جنس‌های Lolium، Vulpia و چند جنس دیگر در آن قرار می‌گیرند (Catalan et al., 2004). شواهد زیادی، همسونیا بودن دو جنس Festuca و Vulpia را تأیید می‌کند. اگر چه جنس Lolium آرایه‌ای تک‌نیا است، با وجود این، خط تکاملی آن وسیع‌تر از آن است که تنها در بر گیرنده جنس Lolium باشد. مطالعات تبارشناختی Festuca در مفهوم وسیع‌تر آن بر اساس تحلیل داده‌های RFLP کلروپلاستی (Darbyshire and Warwick, 1992) و ترادف‌های ITS ریبوزومی Charmet et al., 1997)؛ Gaut et al., 2000؛ Torrecilla and Catalan, 2002؛ Catalan et al., 2004, 2006, 2007) برخی گونه‌های Lolium و Vulpia را درون جنس Festuca قرار می‌دهند. در بررسی‌های Torrecilla و Catalan (2002) دو دودمان مجزا درون Festuca قابل تشخیص است که فستوکای پهن برگ F. arundinacea Schreb.)،
F. gigantean (L.) Vill. و (F. pratensis Huds. و فستوکای باریک برگ F. ovina L.) و (F. rubra L. نامیده می‌شوند. این مطالعات همچنین نزدیکی Lolium به گروه اول و نزدیکی Vulpia به گروه دوم را نشان داد که یافته‌های پیشین بر اساس تحلیل‌های کروموزومی و تلاقی‌های مصنوعی را تأیید می‌کرد (Barker and Stace, 1984, 1986). در بررسی‌های ریخت‌شناختی انجام شده روی گونه‌های زیرجنس Schedonorus (P.Beauv.) Peterm.، (pratensis .F، F. arundinacea) با گونه‌های دگرگشن Lolium یک گروه اصلی را تشکیل دادند Catalan, 2006)؛ Sharifi-Tehrani, 2008). گروه باریک برگ نه تنها شامل دودمان‌های چند نیای Vulpia است بلکه احتمالاً شش جنس یک‌ساله مدیترانه‌ای شامل:
Ctenopsis De Not.، Cutandia Willk.، Micropyrum Link.، Narduroides Rouy، Psilurus Trin. و Wangenheimia Moench را نیز در بر می‌گیرد (Catalan et al., 2004).

وضعیت تاکسونومی و پراکنش آرایه‌های کمپلکس Festuca-Lolium در ایران، به طور عمده به پژوهش‌های Bor (1970) و Alexeev (1979) باز می‌گردد. با استناد به منبع فلورا ایرانیکا(Bor, 1970) جنس Festuca در گستره جغرافیایی فلور ایران دارای 12 گونه است که از این تعداد، 9 گونه (غیر بوم‌زاد) در ایران رویش دارند. مطالعه تاکسونومی جنس Festuca در ایران و کشورهای مجاور توسط Alexeev (1979) نشان داد که 29 گونه از جنس Festuca (شامل 6 گونه بوم‌زاد) در ایران وجود دارد Bor, 1970)؛ (Alexeev, 1979، در حالی که Hosseini (2013) و Hosseini و همکاران (b2013) تعداد گونه‌های این جنس را 19 گونه شامل 12 گونه باریک برگ و 7 گونه پهن برگ گزارش کرده‌اند. Hosseini و همکاران (a2013) در بررسی صفات تشریحی برگ گونه‌های
F. bornmuelleri (Hack.) V.I.Krecz. & Bobr. و F. ovina subsp. kotschy Hack. ex Boiss را مترادف نمودند و چنین نتیجه گرفتند که گونه‌های
F. ovina، F. pinifolia Bornm. (Hack.) و
F. heterophylla Lam. در ایران وجود ندارند. جنس Lolium بر اساس فلورا ایرانیکا (Bor, 1970) دارای 6 گونه و بر اساس برخی منابع دیگر، دارای 5 گونه در ایران است Bor, 1970)؛ Mirjalili et al., 2003؛ Oshib nataj et al., 2011). جنس Vulpia نیز با 4 گونه غیر بوم‌زاد در برخی رویشگاه‌های نسبتاً خشک ایران حضور دارد (Bor, 1970). جنس Lolium در دنیا ۸ گونه دارد که بومی مناطق اروپایی، مدیترانه‌ای و غرب آسیا هستند (Terrell, 1968). گونه‌های این جنس بر اساس سیستم تولید مثلی در دو گروه دسته‌بندی می‌شوند (Jenkin and Thomas, 1939). گروه اول شامل گونه‌های خودگشن همچون:
L. remotum Shrank و L. temulentum L. است که در اروپا و نواحی مدیترانه‌ای گسترس زیادی دارند و
L. persicum Boiss. & Hohen. که محدود به نواحی غرب آسیا شده است (Jenkin and Thomas, 1939). ارتباط خویشاوندی نزدیک گونه L. temulentum بر اساس شواهد ریخت‌شناختی با گونه L. persicum اثبات شده است به طوری که بر اساس نظر Terrell (1966) منشأ این دو گونه از یک نیای مشترک است. گروه دوم شامل گونه‌های مهم دگرگشن با ارزش علوفه‌ای بالا همچون: L. multiflorum Lam.،
L. perenne L. و L. rigidum Gaud است که به راحتی در طبیعت با یکدیگر تلاقی نموده، دو رگه‌هایی با درجات مختلف زایایی به وجود می‌آورند (Jenkin, 1954؛ (Naylor, 1960. پیش از این، روابط خویشاوندی نزدیک گروه دگرگشن جنس Lolium با زیرجنس Schedonorus در جنس Festuca به اثبات رسیده است (Catalan et al., 2004)؛ (Catalan, 2006. گونه‌های مهم مرتعی و علوفه‌ای همچون:
F. pratensis و F. arundinacea در این زیرجنس قرار دارند و تاکنون دو رگه‌های طبیعی و مصنوعی متعددی از آنها و گونه‌های دگرگشن جنس Lolium گزارش شده است. ترکیب ویژگی‌های مطلوب موجود در گونه‌های مزبور در جنس Festuca (از جمله: مقاومت به کم آبی، سرما و آفات) و گونه‌های مختلف جنس Lolium که در بالا اشاره شد، یکی از اهداف پژوهشگران اصلاح گیاهان علوفه‌ای بوده است. بدین منظور، مطالعه تنوع ژنتیکی نهفته در ذخایر ژنتیکی این گیاهان و روابط خویشاوندی بین آنها به منظور انتخاب ژنوتیپ‌های مناسب همواره مورد توجه محققان قرار داشته است Humphries, 1980)؛ Thomas et al., 2003؛ (Majidi et al., 2006.

توالی‌های DNA کلروپلاستی و توالی‌های ITS ریبوزومی هسته‌ای از جمله منابع مهم ایجاد داده برای استنباط تبارشناسی گیاهان است که در سال‌های اخیر به وفور برای مطالعه روابط خویشاوندی بین گونه‌ها استفاده شده است Baldwin, 1992)؛ Baldwin et al., 1995؛ (Alvarez and Wendel, 2003. با توجه به اهمیت اقتصادی برخی از گونه‌های کمپلکس Festuca-Lolium و وجود پیچیدگی‌های تاکسونومیک موجود در این مجموعه، هدف از پژوهش حاضر ارزیابی روابط بین گونه‌ای درون کمپلکس مذکور در ایران با استفاده از ترادف نوکلئوتیدی نواحی بین ژنی trnH-psbA بوده است.

 

مواد و روش‌ها.

21 نمونه جمعیتی متعلق به فستوکای پهن برگ
(F. arundinacea، F. gigantean و F. pratensis) فستوکای باریک برگ برگ F. ovina L.) و
F. rubra L.)، F. sclerophylla Boiss. ex Bisch.، V. myuros (L.) C.C. Gmel. گونه‌های دگرگشن Lolium L. multiflorum، L. perenne وL. rigidum)، گونه خودگشن در جنس Lolium
(L. persicum) و L. loliaceum (Bory & Chaub.) Hand.-Mazz. جمع‌آوری شده از نواحی مختلف رویش این گونه‌ها در ایران، بررسی شدند (جدول 1، شکل 1). تمامی نمونه‌ها با استفاده از کلیدهای شناسایی موجود برای گیاهان ایران و عراق شناسایی شدند
(Bor, 1968, 1970). موقعیت مجموعه Festuca-Lolium ابتدا بر اساس داده‌های موجود در بانک ژن و داده‌های این مطالعه نسبت به سایر گروه‌های خویشاوند موجود در تیره غلات سنجیده شد که در این مورد گونه Brachyelytrum erectum (Schreb.) P.Beauv. به عنوان برون گروه استفاده شد. برای بررسی قرابت گونه‌ها درون کمپلکس Festuca-Lolium گونه V. myuros به عنوان برون گروه انتخاب شد.

پراکنش گونه‌های کمپلکس Festuca-Lolium در ایران بر اساس نمونه‌های مطالعه شده در پژوهش حاضر (جدول 1) در شکل 1 ارایه شده است.

 

 

جدول 1- فهرست نمونه‌های گیاهی مطالعه شده و مشخصات محل نمونه‌برداری (نمونه‌ها توسط مجید شریفی تهرانی جمع‌آوری شده است).

ردیف

نام نمونه

محل نمونه‌برداری و ارتفاع به متر)

سطح پلوئیدی/ تعداد کروموزوم

یک‌ساله/چندساله

1

Festuca arundinacea

همدان، کیلومتر3 جاده ‌همدان ‌به تویسرکان، 2448

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

2

F. pratensis

اردبیل، دامنه سبلان، از صومعه زرین، 2187

دیپلوئید2n= 28/

چندساله

3

F. pratensis

همدان، گنج نامه، 2196

دیپلوئید2n= 28/

چندساله

4

F. pratensis

سمنان، نگارمن، 2050

دیپلوئید2n= 28/

چندساله

5

F. sclerophylla

البرز، 8 کیلومتر از گچسر بسمت کرج، 2100

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

6

Lolium perenne

البرز، بعد از سد چالوس، روستای مورود، 1850

دیپلوئید2n= 14/

چندساله

7

L. rigidum

تهران، فیروزکوه، کیلومتر 2 جاده سمنان، 1960

دیپلوئید2n= 14/

یک‌ساله

8

L. persicum

اردبیل، 10 کیلومتری خلخال از اردبیل، 1618

دیپلوئید2n= 14/

یک‌ساله

9

L. persicum

مازندران، جنگل خیرود کنار، 500

دیپلوئید2n= 14/

یک‌ساله

10

L. persicum

کهگیلویه و بویراحمد، پایین سی سخت، 1790

دیپلوئید2n= 14/

یک‌ساله

11

Vulpia myuros

اردبیل، کیلومتر 35 جاده خلخال به اسالم، 1686

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

12

V. myuros

فارس، دشت ارژن، 1880

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

13

F. gigantea

اسالم به خلخال، 1000

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

14

F. rubra

گیلان، 22 کیلومتر به خلخال از اسالم، 1750

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

15

F. rubra

اردبیل، کیلومتر 35 جاده خلخال به اسالم، 1686

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

16

F. rubra

گیلان، 22 کیلومتر به خلخال از اسالم، 1750

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

17

F. ovina

البرز، ارتفاعات بین رینه و پلور، 2343

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

18

F. ovina

کردستان، 110 کیلومتری مریوان از سنندج، 1885

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

19

F. ovina

همدان، ارتفاعات گنج نامه- الوند، 2294

دیپلوئید2n= 42/

چندساله

20

L. loliaceum

کهگیلویه و بویراحمد، پایین سی سخت، 1790

دیپلوئید2n= 14/

چندساله

21

L. loliaceum

کرمان، نزدیک گلومک، 40 کیلومتری کرمان، 1870

دیپلوئید2n= 14/

چندساله

 

شکل 1- موقعیت جغرافیایی جمعیت‌های مطالعه شده از گونه‌های متعلق به کمپلکس Festuca-Lolium در ایران. شماره‌ها بر اساس ردیف نمونه‌های بررسی شده در جدول 1 است.

 


DNA کل ژنوم، از برگ‌های خشک شده هرباریومی بر اساس روش CTAB (Doyle and Doyle, 1987)، با اندکی تغییرات، استخراج شد. سپس واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) انجام گرفت. به منظور انجام واکنش PCR برای ناحیه بین ژنیtrnH-psbAکلروپلاستی از آغازگر trnH (Tate and Simpson, 2003) و psbA
(Sang et al., 1997)، استفاده شد که توالی آنها در جدول 2 آمده است. کاربرد اخیر ناحیه بین ژنی
trnH-psbA به عنوان بارکد توانایی آن برای نشان دادن و تفکیک دقیق‌تر آرایه‌ها و به علت چند شکلی کمتر، عامل اصلی در انتخاب این ناحیه بین ژنی کلروپلاستی در این مطالعه است (Kress et al., 2005).

واکنش زنجیره‌ای پلیمراز با استفاده از برنامه بهینه شده با آغازگر در 94 درجه سانتیگراد به مدت 90 ثانیه و 35 چرخه شامل 94 درجه 30 ثانیه، 57 درجه 30 ثانیه، 72 درجه 80 ثانیه و در پایان به مدت 7 دقیقه در دمای 72 درجه انجام شد.

 

جدول 2- توالی آغازگرهای استفاده شده برای تکثیر
trnH-psbA.

نام قطعه

توالی نوکلئوتیدی آغازگر 3’‌5’

psbA

GTT ATG CAT GAA CGT AAT GCT C

trnH

CGC GCA TGG TGG ATT CAC AAT CC

 

پس از اطمینان از صحت PCR و تکثیر قطعه مورد نظر، تک باندهای قوی و فاقد باند اضافی و کشیدگی (اسمیر) برای تعیین توالی (شرکت فزا پژوه، تهران) ارسال و تعیین توالی گردید. آغازگر مورد استفاده برای توالی‌یابی، trnH بود.کروماتوگرام‌های حاصل از تعیین توالی نواحی کلروپلاستی ابتدا به صورت چشمی تنظیم شد، سپس با نرم‌افزار MEGA5 (Tamura et al., 2011) و هم‌ردیف‌سازی و بر اساس روش نزدیکترین همسایه (NJ) بررسی و تحلیل شد (شکل 2). میزان اعتبار خوشه‌بندی‌ها در تبارنما به روش بوت‌استرپ (1000 بار تکرار) سنجیده شد.

علاوه بر تعیین ترادف ناحیه بین ژنی trnH-psbA کلروپلاستی در 21 نمونه شامل گونه‌های متعلق به کمپلکس Festuca-Lolium در ایران، به منظور تعیین موقعیت نمونه‌های ایرانی نسبت به سایر گونه‌های درون این گروه و همچنین نشان دادن ارتباط این گروه با سایر گروه‌های خویشاوند در تیره Poaceae، 55 ترادف مربوط به گونه‌های این مجموعه از دیگر نقاط جهان، موجود در بانک ژن NCBI، متعلق به جنس‌های: Agropyron Gaertn.، Dactylis L.، Elymus L.، Hordeum L.، Phalaris L.، Poa L.، Psathyrostachys Fisch.، Puccinellia Parl. و Triticum L. نیز استفاده شد (شکل 2).

 

مشاهدات و بحث.

روابط خویشاوندی میان گونه‌های مطالعه شده در کمپلکس Festuca-Lolium و گروه‌های خواهری آن (خط تکاملی دوم در قبیله Festuceae؛ جنس Poa) و قبیله‌های نزدیک و وابسته به آن (Triticeae) که زمانی جنس Lolium در آن قرار داده شده بود، در تبارنمای شکل 2 دیده می‌شود.

در این تبارنما، دو خوشه اصلی I) و (II دیده می‌شود و در قاعده، برون گروه مورد استفاده (Brachyelytrum erectum) دیده می‌شود. خوشه I به دو زیرخوشه تقسیم شده و یکی از این زیرخوشه‌ها خود به سه زیرخوشه دیگر تقسیم شده است که به صورت A، B و C نام‌گذاری شده‌اند. زیرخوشه A به دو زیرخوشه اصلی (1 و 2) تقسیم شده است که به ترتیب زیرخوشه 1 شامل Festuca برگ ریز (شامل نمونه‌های Festuca subgen. Festuca و V. myuros (نمونه‌های ایرانی جنس Vulpia) و زیرخوشه 2 شامل جنس Lolium در مفهوم وسیع (یعنی Lolium s.s. + Festuca subgen. Schedonorus) است. جنس بومی Leucopoa Griseb. (مترادف: Festuca subgen. leucopoa) با یک نماینده F. sclerophylla در قاعده به زیرخوشه A متصل می‌شود و نمونه‌های آمریکایی برگ ریز نیز در انتها به این مجموعه متصل شده‌اند. جنس‌های Dactylis و Puccinelia خویشاوندان نزدیک مدیترانه‌ای Festuca و خویشاوندان آن به شمار می‌روند و زیرخوشه B از خوشه اصلی I را تشکیل می‌دهند. این زیرخوشه همراه با خط تکاملی دوم در قبیله Festuceae (یعنی جنس Poa و خویشاوندان نزدیک آن) گروه‌های خواهری Festuca و خویشاوندان آن (شامل کمپلکس Festuca-Lolium) را تشکیل داده‌اند. خوشه I در قاعده، شامل تعدادی از نمونه‌های مربوط به Briza L. و Calamagrostis L. و سایر نمونه‌هایی است که با سایر خوشه‌ها گروه‌بندی نشده است، بلکه در قاعده خوشه اصلی I قرار می‌گیرند و از خوشه اصلی II که قبیله Triticeae را در بر می‌گیرد، جدا هستند.

 

 

شکل 2- تبارنمای NJ حاصل از تحلیل تبارشناختی ترادف های کلروپلاستی trnH-psbA، متعلق به آرایه‌های کمپلکس Festuca-Lolium و سایر جنس‌های نزدیک در تیره Poaceae. برای تعیین موقعیت گونه‌های بررسی شده نسبت به گونه‌های غیر ایرانی و سایر جنس‌ها توالی‌های مربوط به سایر جنس‌های تیره Poaceae موجود در بانک ژن (NCBI) دریافت و در تحلیل وارد شده است. نمونه‌های ایرانی با اعداد 1 تا 11 و سایر نمونه‌ها با شماره دسترسی 8-9 رقمی در بانک ژن مشخص شده است.


 

 

روابط خویشاوندی در زیرخوشه A نشان می‌دهد که موقعیت جنس Lolium s.l. (شامل زیرجنس Schedonorus از جنس Festuca، یعنی تاکسون‌های پهن برگ Festuca نزدیک به تاکسون‌های دگرگشن Lolium) در آن با حمایت بوت‌استرپ 94 درصد تثبیت شده است. در این بخش از تبارنما گونه F. gigantea نیز قرار گرفته است. بنابراین، ترادف‌های نوکلئوتیدی trnH-psbA نیز همانند سایر ترادف‌های نوکلئوتیدی هسته‌ای و کلروپلاستی که پیش از این مطالعه شده‌اند Catalan et al., 2007)؛ (Sharifi-Tehrani, 2008
طبقه‌بندی F. gigantea در Festuca subgen. Schedonorus sect. Plantynia (Dumort.). Tzvelev را در برابر انتقال آن به زیرجنس
V. Drymenthele Krecz. & Bobrov. مورد حمایت قرار می‌دهد (شکل ۲). در این گروه، نکته قابل توجه قرار گرفتن نمونه F. arundinacea ایرانی در موقعیت بینابینی خوشه‌های 1 و 2 است. محل صحیح این نمونه بایستی در کنار گونه خویشاوند نزدیک آن یعنی
L. multiflorum و L. perenne و F. pratensis باشد، جایی که نمونه غیر ایرانی این گونه
(F. arundinacea) به طور صحیح قرار گرفته است. مطالعه دقیق جزییات ترادف این نمونه و تعیین ترادف مجدد آن با استفاده از نمونه‌های بیشتر از جمعیت‌های ایرانی ممکن است وجود بازآرایی‌های ژنومی در این ناحیه ویژه از کلروپلاست را آشکار سازد چرا که موقعیت این گونه در سایر تبارنماهای که پیش از این گزارش شده است بر اساس نواحی trnL-F و trnT-L و ITS صحیح بود. زیرخوشه 2 از انتقال گونه‌های زیرجنس Schedonorus (شامل F. gigantea) به جنس Lolium s.l. حمایت می‌کند که با نظر Darbyshire (1993) مطابقت دارد. دو نمونه از
F. ovina که ترادف آنها از NCBI دریافت شده بود موقعیت متفاوتی را نشان دادند. یک نمونه (240018052) در بین سایر گونه‌های زیرخوشه 1 در خوشه A قرار گرفت در حالی که نمونه دیگر (238056066) با قرار گرفتن در قاعده زیرخوشه 2 موقعیت ابتدایی نشان داد. با توجه به این که این نمونه‌ها از نظر ریخت‌شناختی بررسی نشدند، در مورد صحت شناسایی این دو نمونه نمی‌توان قضاوت کرد، اما به هر حال در صورت صحت شناسایی نمونه‌ها، داده‌های مولکولی بر تنوع درون گونه‌ای یا حتی همسونیا بودن این گونه دلالت دارد.

نکته جالب توجه دیگر موقعیت نسبتاً قاعده‌ای نمونه ایرانی گونه V. myuros در زیرخوشه 1 است. موقعیت این نمونه که یک گونه باریک برگ شرق مدیترانه‌ای است، با موقعیت قاعده‌ای نمونه ایرانی گونه
F. arundinacea قابل مقایسه است و اهمیت و لزوم توجه بیشتر به وجود برخی تنوعات در ترادف‌های نوکلئوتیدی در این ناحیه از ژنوم را نشان می‌دهد. این موضوع با کاربرد اخیر ناحیه بین ژنی trnH-psbA به عنوان بارکد مولکولی و توانایی آن برای نشان دادن و تفکیک دقیق‌تر آرایه‌ها سازگار است (Kress et al., 2005). با این وجود به نظر می‌رسد این ناحیه بین ژنی در تیره Poaceae نسبت به سایر گروه‌های گیاهی، چندشکلی کمتری دارد (Ian et al., 2007)، گرچه بیان آن در قالب اعداد و به طور آماری، به داده‌های بیشتری نیاز دارد.

آن چه از این ترادف‌های نوکلئوتیدی می‌توان استنباط نمود این است که جنس Lolium s.s.، آرایه‌ای تک‌نیا است Darbyshire, 1993)؛ Sharifi-Tehrani, 2008). همچنین، خوشه حامل Lolium و گونه‌های متعلق به (Festuca subgen. Schedonorus + F. gigantea) یعنی Lolium sensu Darbyshire را نیز می‌توان تک‌نیا در نظر گرفت. این نتایج، انتقال Festuca subgen. Schedonorus به جنس Lolium و معرفی ترکیبات جدیدی مانند L. arundinaceum یا
L. pratense توسط Darbyshire (1993) را مورد حمایت قرار می‌دهد. این ترکیب‌های جدید بایستی بیشتر بررسی شود تا به طور رسمی مورد تأیید قرار گیرند. گرچه برخی از صفات ریخت‌شناسی گل‌آذین (گل‌آذین سنبله، وجود تنها یک پوشه) با ادغام جنس Festuca در جنس Lolium مخالف است؛ با این وجود، برخی از صفات ریخت‌شناختی نظیر: گوشوارک‌های هلالی‌شکل پهنک برگ در زیرجنس‌های Schedonorus و Lolium سین‌آپومورفی محسوب می‌شوند و در هیچ گروه مرتبطی یافت نمی‌شود و بنابراین از ترکیب فوق حمایت می‌کنند. در بررسی‌های ریخت‌شناختی انجام شده نیز گونه‌های Lolium با یکدیگر گروه‌بندی شدند و گونه‌های زیرجنس Schedonorus F. arundinacea) و (F. pratensis نیز با گونه‌های دگرگشن Lolium یک گروه اصلی را تشکیل می‌دهند Catalan, 2006)؛ Sharifi-Tehrani, 2008). شایان ذکر است که نمونه‌های تکراری مربوط به هر گونه موقعیتی مانند نمونه اصلی داشته که با یافته‌های ریخت‌شناختی نمونه‌ها هماهنگ است.

جنس‌ها و گونه‌های قبیله Triticeae با داشتن صفات ریخت‌شناختی مشابه با برخی از Festuca‌ها و خویشاوندان آن، به ویژه گونه‌هایی از جنس Lolium محلی برای طبقه‌بندی آنها به شمار می‌رفتند. این طبقه‌بندی نادرست بعدها توسط Nevski (1934) تصحیح شد اما روابط خویشاندی بین این قبیله‌ها هنوز موضوع جالبی برای مطالعه است. آنچه از خوشه اصلی II پیداست، وجود سه زیرخوشه: (Triticum + Elymus)، (Hordeum + Agropyron) و (Psathyrostachys Nevski ex Roshev.) نوع روابط بین جنسی در این گروه را نشان می‌دهد.

 

جمع‌بندی.

بر اساس مشاهدات حاصل از پژوهش حاضر، استنباط ما از روابط طبیعی و خویشاوندی اعضای کمپلکس Festuca-Lolium در ایران عبارت است از:

الف) نمونه‌های پهن برگ F. arundinacea و
F. pratensis در زیرجنس Schedonorus روابط نزدیکی را نشان می‌دهند.

ب) بین گونه‌های F. arundinacea و F. pratensis و با گونه‌های دگرگشن Lolium L. multiflorum
L. perenne، (L. rigidum قرابت نسبی وجود دارد در حالی که گونه خودگشن جنس Lolium (L. persicum) از این گروه جدا است که این نتایج با قرابت فنتیکی گونه‌ها در بررسی‌های ریخت‌شناختی Catalan, 2006)؛ (Sharifi-Tehrani, 2008 هماهنگ است.

پ) خویشاوندی نزدیکی بین نمونه‌های مربوط به گونه V. myuros با تاکسون‌های باریک برگ
(F. rubra) وجود دارد.

ت) نتایج این تحقیق از طبقه‌بندی F. gigantea در Festuca subgen. Schedonorus sect. Plantynia به جای انتقال آن به زیرجنس Drymenthele حمایت می‌کند.

ث) جنس Lolium تک‌نیا است.

ج) قرابت نزدیکی بین خوشه حامل Lolium و گونه‌های متعلق به (Festuca subgen. Schedonorus + F. gigantean) وجود دارد و از طبقه‌بندی جنس Lolium توسط Darbyshire (1993) یعنی Lolium sensu Darbyshire حمایت می‌کند.

 

سپاسگزاری.

نگارندگان از حمایت‌های مالی و همکاری معاونت محترم پ‍ژوهشی دانشگاه اصفهان سپاسگزاری می‌نمایند.

منابع.

Alexeev, E. (1979) Genus Festuca L. Florae Iranicae et territoriorum confinium. Novosti Sistematiki Vysshikh Rastenii 16: 7-35.

Alvarez, I. and Wendel, J. F. (2003) Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference. Molecular Phylogenetics and Evolution 29: 417-434.

Baldwin, B. G. (1992) Phylogenetic utility of the internal transcribed spacers of nuclear ribosomal DNA in plants: an example from the Compositae. Molecular Phylogenetics and Evolution 1(1): 3-16.

Baldwin, B. G., Sanderson, M. J., Porter, J. M., Wojciechowski, M. F., Campbell, C. S. and Donoghue, M. J. (1995) The ITS region of nuclear ribosomal DNA: a valuable source of evidence on angiosperm phylogeny. Annals of the Missouri Botanical Garden 82: 247-277.

Barker, C. M. and Stace, C. A. (1984) Hybridization in the genera Vulpia and Festuca (Poaceae): the characteristics of artificial hybrids. Nordic Journal of Botany 4: 289-302.

Barker, C. M. and Stace, C. A. (1986) Hybridization in the genera Vulpia and Festuca (Poaceae): meiotic behaviour of artificial hybrids. Nordic Journal of Botany 6: 1-10.

Bor, N. L. (1968) Lolium. In: Flora of Iraq (Eds. Townsend C. C., Guest, E. and Al-Rawi, A.) 9: 90-99. Ministry of Agriculture, Baghdad.

Bor, N. L. (1970) Gramineae. In: Flora Iranica (Ed. Rechinger, K. H.) 70: 71-573. Akademische Druk-U. Verlagsanstalt, Graz.

Catalan, P. (2006) Phylogeny and evolution of Festuca L. and related genera of subtribe Loliinae (Poeae, Poaceae). In: Plant genome: biodiversity and evolution (Eds. Sharma, A. K. and Sharma, A.) 255-303. Science Publishers, Enfield (New Hampshire).

Catalan, P., Torrecilla, P., Rodriguez, J. A. L. and Olmstead, R. G. (2004) Phylogeny of the festucoid grasses of subtribe Loliinae and allies (Poeae, Pooideae) inferred from ITS and trnL-F sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 31: 517-541.

Catalan, P., Torrecilla, P., Rodriguez, J. A. L., Muller, J. and Stace, C. (2007) A systematic approach to subtribe Loliinae (Poaceae: Pooideae). Aliso 23: 380-405.

Charmet, G., Ravel, C. and Balfourier, F. (1997) Phylogenetic analysis in the Festuca-Lolium complex using molecular markers and ITS rDNA. Theoretical and Applied Genetics 94: 1038-1046.

Clayton, W. D. and Renvoize, S. A. (1986) Genera graminum: grasses of the world. Kew Bulletin, Additional Series 13: 1-389.

Darbyshire, S. J. (1993) Realignment of Festuca subgenus Schedonorus with the genus Lolium (Poaceae). Novon 3: 239-243.

Darbyshire, S. J. and Warwick, S. I. (1992) Phylogeny of North-American Festuca (Poaceae) and related genera using chloroplast DNA restriction site variation. Canadian Journal of Botany 70: 2415-2429.

Doyle, J. J. and Doyle, J. L. (1987) A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemistry 19: 11-15.

Gaut, B. S., Tredway, L. P., Kubik, C., Gaut, R. L. and Meyer, W. (2000) Phylogenetic relationships and genetic diversity among members of the Festuca-Lolium complex (Poaceae) based on ITS sequence data. Plant Systematics and Evolution 224: 33-53.

Hosseini, S. Z., Rahiminejad, M. R. and Saeidi, H. (2013a) Leaf anatomical structure of Iranian narrow-leaved species of the genus Festuca L. (Poaceae, Poeae). Iranian Journal of Botany 10(1): 86-93.

Hosseini, S. Z., Rahiminejad, M. R., Saeidi, H. and Assadi, M. (2013b) Taxonomic study of Festuca L. subgenus Schedonorus (P. Beauv.) Peterm. in Iran. Taxonomy and Biosystematics 5(16): 69-74.

Hosseini, Z. (2013) Taxonomy of the genus Festuca L. in Iran. PhD thesis, University of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Humphries, C. J. (1980) Lolium. In: Flora Europea (Eds. Tutin, T. G., Heyward, V. H., Burgess, N. A., Moore, D. M., Valentine, D. H., Walters, S. M. and Webb, D. A.) 5: 153-154. Cambridge University Press, Cambridge.

Ian, G., Whipple, Mary, E., Barkworth and Bradley, S. B. (2007) Molecular insights into the taxonomy of Glyceria (Poaceae: Meliceae) in North America. American Journal of Botany 94(4): 551-557.

Jenkin, T. J. (1954) Interspecific and intergeneric hybrids in herbage grasses Lolium rigidum sense, Ampl. with other Lolium species. Journal of Genetics 52: 252-281.

Jenkin, T. J. and Thomas, P. T. (1939) Interspecific and intergeneric hybrids in herbage grasses. III. Lolium loliaceum and L. rigidum. Journal of Genetics 37: 255-286.

Judd, W., Campbell, C. S., Kellogg, E. A. and Stevens, P. F. (1999) Plant systematics; a phylogenetic approach. Sinauer Association, Massachusetts.

Kress, W. J., Wurdack, K. J., Zimmer, E. A., Weight, L. A. and Janzen, D. H. (2005) Use of DNA barcodes to identify flowering plants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102: 8369-8374.

Majidi, M. M., Mirlohi, A. F. and Sayed-Tabatabaei, D. E. (2006) AFLP analysis of genetic variation in Iranian fescue accessions. Pakistan Journal of Biological Sciences 9(10): 1869-1876.

Mirjalili, A., Aryavand, A. and Assadi, M. (2003) Study of distribution and morphological variation on the genus Lolium in Iran. Pajouhesh and Sazandegi 59: 40-47 (in Persian).

Naylor, B. (1960) Species differentiation in the genus Lolium. Heredity 15: 219-233.

Nevski, S. A. (1934) Lolium. In: Flora of the USSR (Eds. Komarov, V. L., Rozhevits, R. Y. and Shishkin, B. K.). Translation for the National Science Foundation and the Smithsonian Institution. Isreal Program for Scientific Translations.

Oshib nataj, M., Keshavarzi, M., Shekarchi, H. and Akbarzade, M. (2011) A phenetic study of the genus Lolium from Poaceae family in Iran. Taxonomy and Biosystematics 3(6): 1-16.

Palmer, J. D. (1987) Chloroplast DNA evolution and biosystematic use of chloroplast DNA variation. The American Naturalist 130: S6-S29.

Parsa, A. (1950) Festuca. In: Flore de l` Iran (Ed. Parsa, A.) 5: 736-745. Publication du Ministere de L`education, Museum de Histoire Naturelle de Tehran, Tehran.

Sang, T., Crawford, D. J. and Stuessy, T. F. (1997) Chloroplast DNA phylogeny, reticulate evolution and biogeography of Paeonia (Paeoniaceae). American Journal of Botany 84: 1120-1136.

Sharifi-Tehrani, M. (2008) Systematic study and phylogenetic analysis of the Festuca-Lolium complex (Poaceae) in Iran based on morphological characters and molecular approaches. PhD thesis, University of Isfahan, Isfahan, Iran (in Persian).

Tamura, K., Daniel, P., Nicholas, P., Stecher, G., Nei, M. and Kumar, S. (2011) MEGA5: Molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance and maximum parsimony methods. Molecular Biology and Evolution 28(10): 2731-2739.

Tate, J. A. and Simpson, B. B. (2003) Paraphyly of Tarasa (Malvaceae) and diverse origins of the polyploid species. Systematic Botany 28: 723-737.

Terrell, E. E. (1966) Taxonomic implications of genetics in ryegrass (Lolium). Botanical Review 32: 38-164.

Terrell, E. E. (1968) A taxonomic revision of the genus Lolium, Technical Bulletin No. 1392. Agricultural Research Services, United States Department of Agriculture, Washington.

Thomas, H. M., Morgan, W. G. and Humphreys, M. W. (2003) Designing grasses with a future -combining the attributes of Lolium and Festuca. Euphytica 133: 19-26.

Torrecilla, P. and Catalan, P. (2002) Phylogeny of broad-leaved and fine-leaved Festuca lineages (Poaceae) based on nuclear ITS sequences. Systematic Botany 27: 241-251.

Watson, L. and Dallwitz, M. J. (1994) The grass genera of the world. Retrieved from http://delta-intkey.com/grass. On: 23 May 2014.