23861

BIO3 198

دكتري

زيست شناسي - سيستماتيك گياهي

علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي

21/6/1403

161 ص.

سعيد افشارزاده

آپوميكسي، تكامل پلي¬پلوئيدها، Rubus armeniacus، Rubus dolichocarpus، SSR ژنوتيپ، غرب آسيا، سطوح پلوئيدي، تاكسونومي، دانه گرده

غرب آسيا، با رشته كوه¬هاي مرتفع و پناهگاه¬هاي يخبندان، به عنوان يك كانون تنوع زيستي براي گونه‌هاي مختلف گياهي، از جمله سرده پيچيده Rubus و زيرسرده Rubus مي¬باشد. با وجود اين اهميت، درك ما از فرآيندهاي تكاملي شكل دهنده اين گروه در منطقه محدود بوده است. پژوهش حاضر از يك رويكرد يكپارچه تركيبي از فلوسايتومتري، توالي‌يابي سنگر دو ناحيه پلاستيد، ژنوتيپ ريزماهواره‌اي و توالي‌يابي DNA مرتبط با مكان‌هاي هضم مضاعف براي توصيف الگوهاي تكاملي و تنوع در برامبل‌هاي آسياي غربي استفاده شده است. چهار گونه ديپلوئيد و دو گونه تتراپلوئيد جنسي شناسايي شد كه تنوع باقي‌مانده شامل تترا و تريپلوئيد آپوميكتيك كه بيشتر متعلق به R. ser. Discolores مي¬باشند. و هيبريدهاي پنتاپلوئيد جنسي/هيبريدوژن مشتق شده از R. caesius مي¬باشد.Rubus dolichocarpus براي اولين بار در اين پژوهش به عنوان ديپلوئيد گزارش شده است، به عنوان يك جد مهم براي بسياري از پلي¬پلوئيدها ظاهر شد. بيشتر ژنوتيپ‌هاي آپوميكتيك به صورت محلي پراكنده بوده و تنها سه ژنوتيپ دامنه بسيار وسيعي از ارمنستان تا قرقيزستان و از گرجستان تا ايران را نشان داده است. اين ژنوتيپ‌ها احتمالاً منشأ اروپايي باستاني (پليستوسن) دارند و احتمالاً پايه‌هاي تكامل آپوميكت‌ها را در غرب آسيا گذاشته‌اند، كه تنوع آن‌ها متعاقباً با مشاركت ژنتيكي گونه‌هايي كه توليدمثل جنسي دارند تقويت شدند. نشانگرهاي DNA، منشأ آسياي غربي Rubus armeniacus را تاييد كردند، گونه‌اي مهاجم مهم در سطح جهاني، اما در محدوده بومي آن نادر است. اولين رخداد بومي اين گونه بر اساس ژنوتيپ ريزماهواره¬اي گزارش شده است. يافته‌ها به پر كردن شكاف‌هاي موجود در درك تكامل و تنوع زيرسرده Rubus در غرب آسيا كمك مي‌كند. طبق يافته¬هاي فوق و همچنين مطالعات ميداني و نمونه‌هاي هرباريومي، در ايران چهار گونه جنسي كه دو گونه از آن¬ها ديپلوئيد (R. dolichocarpus و R. ulmifolius) و دو گونه تتراپلوئيد (R. caesius و R. glandulosus) شناسايي شده است. سه هيبريد اوليه (شامل R. dolichocarpus × R. ulmifolius؛ R. dolichocarpus × R. glandulosus و R. caesius × R. ulmifolius) از اين گونه‌هاي جنسي نيز شناسايي شده¬ است. بقيه تنوع Rubus در ايران با آپوميك¬هاي پلي¬پلوئيدي (R. ser. Discolores) نشان داده مي¬شود. اين گونه‌ها و تاكسون‌ها عمدتا در منطقه جنگل¬هاي هيركاني وجود دارند اما دو گونه R. ulmifolius agg. و R. caesius علاوه بر منطقه هيركاني در ساير نقاط ايران از جمله غرب و مركز ايران پراكنش دارند. مطالعه ريخت‌شناسي دانه گرده برخي تاكسون‌هاي غرب آسيا و اروپا با روش استوليز با ميكروسكوپ نوري انجام گرفت و نتايج نشان داد كه همگي سه شياره، جورقطب، در نماي استوايي دايره¬اي و در نماي قطبي بيضوي شكل هستند. اندازه گرده گونه‌هاي ديپلوئيد كوچك و متوسط هستند و در تاكسون‌هاي پلي¬پلوئيد همگي اندازه متوسط دارند و بين سطوح پلوئيدي و اندازه گرده رابطه مستقيمي وجود دارد.

Apomixis, Polyploid evolution, Rubus armeniacus, Rubus dolichocarpus, SSR genotyping, West Asia, Ploidy level, Taxonomy, Pollen

Study of Taxonomy and Evolutionary patterns the genus Rubus L. in Iran

زيست شناسي گياهي و جانوري

West Asia, with its high mountain ranges and glacial refugia, stands out as a biodiversity hotspot for various plant taxa, including the taxonomically complex Rubus subgen. Rubus. Despite this significance, our understanding of the evolutionary processes shaping this group in the region has been limited. We employed an integrative approach combining flow cytometry, Sanger sequencing of two plastid regions, microsatellite genotyping, and double digest restriction-site associated DNA sequencing to characterize evolutionary and diversity patterns in West Asian brambles. We identified four diploid and two sexual tetraploid species, with the remaining diversity comprising apomictic tetra- and triploids, mostly belonging to R. ser. Discolores, and sexual pentaploid hybrids/ hybridogens derived from R. caesius. Rubus dolichocarpus, newly reported here as diploid, emerged as a significant ancestor for many polyploids. Most apomictic genotypes are locally distributed and only three genotypes exhibit extremely large ranges from Armenia to Kyrgyzstan and from Georgia to Iran. These genotypes are probably of an ancient (Pleistocene) European origin and likely laid the foundations for the evolution of apomicts in West Asia, whose diversification was subsequently boosted by the genetic contribution of sexual taxa. DNA markers confirmed the West Asian origin of Rubus armeniacus, a globally significant invasive species, yet rare in its native range. We report on the first indigenous occurrence of this species based on microsatellite genotyping. Our findings contribute to filling existing gaps in understanding the evolution and diversity of Rubus subgen. Rubus in West Asia. According to the above findings, field/morphological observations, and study of herbarium specimens, we recognize four sexual species in Iran, two of them diploid (R. dolichocarpus, R. ulmifolius) and two tetraploid (R. caesius, R. glandulosus). Three primary hybrids of these sexuals were further detected (R. dolichocarpus × R. ulmifolius, R. dolichocarpus × R. glandulosus, R. caesius × R. ulmifolius). The rest of the Rubus diversity in Iran is represented by polyploid apomicts (R. ser. Discolores). These species and taxa mainly occur in the Hyrcanian forest, but R. ulmifolius and R. caesius have a wider distribution. The study of the pollen grain morphology of some West Asian and European taxa was done by Acetolysis method with LM. results showed that all of them three colpi, isopolar, circular in the equatorial view and elliptical in the polar view. Pollen sizes of diploid species are small and medium and in polyploid taxa they are all medium size and they showed that there is a corelation between ploidy levels and pollen size.

4

Michal Sochor