مطالعه ژنتيكي و متابوليكي در رابطه همزيستي قارچ‌هاي اندوفايت Epichloë با برخي علف هاي مهم مرتعي ايراني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

اصلاح نباتات

دكتري

گندميان تيره غالب علفزارها را تشكيل مي¬دهد كه در توليد علوفه، تامين منابع آبي، تنوع زيستي، تثبيت كربن و خاك نقش دارند. گندميان علاوه بر علفزارها در ساير مرتع¬ها نيز حضور دارند و از مهمترين گياهان مرتعي به شمار مي¬آيند. به تازگي در بهبود ويژگي¬هاي گندميان مرتعي از تكنيك همزيستي با قارچ¬هاي اندوفايت Epichloë استفاده مي¬شود. بدين منظور سه مطالعه اجرا گرديد. مرحله اول شامل جمع‌آوري، شناسايي قارچ-ميزبان‌هاي ايراني، بررسي تنوع كلوني‌هاي قارچي و كشف نوع انتقال (عمودي يا افقي) و حركات اندوفايت‌ها درون ميزبان‌هاي يكساله بود كه طي سال‌هاي 1396تا 1398 اجرا شد. در مرحله دوم مطالعه‌اي طي سال‌هاي 1400 تا 1402 انجام شد و تنها چچم‌هاي يكساله انتخابي، از نظر مورفو-فنولوژي و ويژگي‌هاي علوفه‌اي به منظور مطالعات ژنتيك بيومتري جهت پيشنهاد يك گياه مدل براي احياي مراتع مورد بررسي قرار گرفتند. در اين مطالعه سه آزمايش صورت گرفت كه منجر به غربال نهايي 86 خانواده تمام خواهري در چچم ايراني (شامل سه جمعيت خراسان و يك جمعيت قلعه شور) و 41 خانواده نيمه خواهري در گونه چچم سخت (يك جمعيت به نام شيرز) شد. همچنين انتخاب‌هاي مصنوعي طي نسل‌ها براي ويژگي‌هاي مورفولوژيكي و عليه خواب بذر انجام شد. مطالعه سوم، بررسي تكاملي تمام نمونه‌هاي قارچي و يافتن جايگاه تكاملي قارچ‌هاي ايراني در بين اندوفايت‌هاي گندميان ساير نقاط جهان بود. همچنين آلكالوئيدهاي توليد شده توسط اندوفايت‌ها و توالي‌هاي مرتبط با آن‌ها بررسي شد كه طي سال‌هاي 1402 تا 1403 صورت پذيرفت. نتايج نشان داد كه مليكاي ايراني بيشترين تنوع شكل كلوني را داشت و كلوني‌هاي قارچ‌هاي مناطق جغرافيايي يكسان در يك گروه طبقه‌بندي شدند. اندوفايت‌ها به‌طور كلي اثر مثبت و معناداري بر صفات زايشي داشتند و در افزايش توان گياه براي بقا نقش مؤثري ايفا كردند. آثار آن‌ها وابسته به زمينه ژنتيكي جمعيت ميزبان بود. بدين صورت كه اندوفايت‌ها در جمعيت‌هاي گياهي كه توليد زيست‌توده و عملكرد بذر بيشتري داشتند، موجب ارتقاي عملكردي ميزبان شدند. اندوفايت‌ها به حفظ ساختار ژنتيكي ميزبان در نسل‌هاي متوالي كمك كردند. در همين راستا در چچم‌هاي يكساله، جمعيت‌هاي حاوي اندوفايت (Epichloë occultans) بيشترين وراثت‌پذيري و پيشرفت ژنتيكي را براي صفات مرتبط با بقاء ميزبان–اندوفايت مانند: وزن بذر، تعداد بذر، ارتفاع گياه و تعداد روز تا پنجه‌زني در هر دو گونه چچم يكساله ايراني و سخت نشان دادند كه نشان دهنده قابليت استفاده از اين همزيستي در به نژادي گياهي است. در چچم ايراني اين ويژگي‌ها شامل فيبر با شوينده اسيدي (ADF)، فيبر با شوينده خنثي (NDF)، پروتئين خام، درصد چربي، ميزان فسفر، تعداد پنجه و روز تا سبز شدن نيز بود. همچنين انتخاب مصنوعي بر اساس صفات مورفولوژيكي موجب افزايش شايستگي قارچ و كاهش شايستگي گياه شد. در مقابل انتخاب عليه خواب بذر موجب كاهش شايستگي قارچ و افزايش شايستگي گياه شد، در حالي كه باعث افزايش ريزش بذر شد. تحليل انجام شده در سطح توالي ژنوم روي هاپلوئيدها و هيبريدهاي پلي‌پلوئيد نشان داد كه فيلوژني قارچ E. bromicola در ميزبان لهستاني از نظر چند ژن از خوشه ژني لولين (lolC، lolF و lolE) نسبت به قارچ هاي ايراني‌ها جايگاه پايه‌تري در تبار Epichloë داشت. در حالي كه در ساير ژن‌ها اينگونه نبود، كه اين امر نشان‌دهنده پُلي‌مورفيسم بين‌گونه‌اي بود. از طرف ديگر، جدايه‌هاي E. bromicola استخراج‌شده از علف پشمكي و مليكاي ايراني با اينكه در دو گونه ميزبان متفاوت حاضر بودند، از نظر فيلوژنتيكي بسيار به يكديگر نزديك بودند و الگوهاي ژني و آلكالوئيدي تقريباً يكساني داشتند. ضمن شناسايي نياكان احتمالي هيبريدها، اين مطالعه دامنه‌هاي ميزباني جديدي را نيز در مركز ايران آشكار ساخت؛ كه از جمله نخستين گزارش حضور E. festucae در B. tomentellus جمع‌آوري شده از منطقه سميرم بود كه يك انتقال بين قبيله‌اي از قبيله گياهي Triticeae به Bromeae را نشان داد. براي اولين بار اين مطالعه ، ايران و بخصوص منطقه مركزي ايران را به عنوان نقطه داغ تنوع و هيبريداسيون قارچ هاي همزيست اندوفايت معرفي مي كند.

234825

ژنتيك و بهنژادي گياهي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان