مطالعه کاریوتیپ سه ژنوتیپ ازگونه (Achillea millefolium (Asteraceae در ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضوهییت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحدرودهن

2 عضوهییت علمی گروه ریست شناسی دانشگاه آزاد اسلامی- تهران شمال

3 کارشناس ارشد گروه زیست شناسی- واحدعلوم وتحقیقات- تهران- ایران

چکیده

بومادران( Achillea L.) یکی از مهم ترین جنس های دارویی تیره مرکبان ( Asteraceae ) است که درنقاط مختلف جهان پراکنش دارد. بومادران هزاربرگ (Achillea millefolium) یکی ازگونه های این جنس است که دارای تنوع فنوتیپی وژنوتیپی زیادی درایران است.آنالیز سیتولوژیکی سه ژنوتیپ این گونه مربوط به سه استان مختلف کشور به منظور دستیابی به سیتوتیپ های جدید انجام شد. نشان ویژگی های کروموزومی وتقارن کاریوتیپی حاکی از آن است که دوجمعیت دارای 2n=6x=54 کروموزوم وهگزاپلویید است.جمعیت مربوط به استان تهران 2n=8x=72 کروموزوم واکتاپلویید می باشد. جمعیت Am4 متقارن ترین کاریوتیپ راداراست. براساس نتایج حاصل تغییرات ساختاری کروموزومی وتغییر شرایط اکولوژیکی نقش مهمی درتنوع درون گونه ای این تاکسون دارا می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Karyotypic study of three Achille millefolium genotypes from Iran

نویسنده [English]

  • Talayeh Poorfarzaneh 3
3 Deoartment of Biology, Basic Science Faculity, , Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
چکیده [English]

Achillea is one of the most recent genera of the Asteraceae family which exists throughout the world.  Achillea millefolium accessions was performed from new localities in two provinces including Hyrcanian region and Irano-turanian region for the first time. Chromosomal characteristics and karyotype asymmetry indicated that two accessions were hexaploid (2n=6x=54) and one of them is Octaploid (2n=8x=72). Am4 accession is the most asymetric karyotype. Based on our results, structural changes of chromosomes as one of as the mechanism of inter and intra species diversification in the Achillea. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Achillea millefolium
  • Chromosome number
  • Ploidy Level

جنس .Achillea L )بومادران( از تیره Asteraceae
)مرکبان( با نام انگلیسی Plumajillo دارای حدود 135
گونه علفی چند ساله است که در اروپا، بخشهایی از
شمال آفریقا یافت میشود [15]. همچنین گونههای
اندکی از این جنس در آمریکای شمالی و نیمکره
جنوبی نیز گزارش شده است [18و12]. زیستگاه این
جنس عمدتا تنوع وسیعی از نواحی بیابانی تا نواحی
مرطوب، سواحل دریاها و یا ارتفاعات را شامل
میشود [19 .[2گونه از جنس بوماداران در کشور ایران
پراکنش دارند که از این تعداد، 7 گونه بومی کشور
میباشد [15]. اقلیم مناسب این گیاه در مناطق معتدله
و نیمهخشک است. بومادران هزار برگ
(.A. millefolium L)، یکی از گونههای دارویی و 40 مطالعه کاریوتیپ سه ژنوتیپ ازگونه (Achillea millefolium (Asteraceae در ایران / مازوجی و همکاران
ارزشمند بومادران محسوب میشود که به طور خودرو
در دشتها، کنار جاده ها و در مناطقی از شمال کشور
و ارتفاعات البرز میروید. از نظر ریختشناسی دارای
تنوع باایی بوده که این تنوع بیشتر در صفات مربوط
به برگ مشاهده میشود. این گونه در طب سنتی ایران
به نام )حزنبل( ذکر شده است و به عنوان یکی از
گونههای دارویی مهم در فارماکوپه ایران فهرست شده
است. سرشاخههای گلدار و برگهای گیاه بومادران
سرشار از ترکیبات موثره بوده که در طب سنتی در
بهبود بیماریها کاربرد دارد. از طرفی گیاه بومادران
هزار برگ، گونهای پلیپلوئیدی بوده که در آن
جمعیتها یا سیتوتیپهای تتراپلوئید (2n=36)،
هگزاپلوئید (2n=54) و حتی اکتاپلوئید (2n=72)
گزارش شده است. در عین حال، جمعیتهای
پنتاپلوئیدی این گونه، به عنوان گیاهی عقیم معرفی
شده است [ 9و1].
بومادران یک نام عمومی برای گونههای متعددی
از Achillea در زبان فارسی است. نام اتین این گیاه
برگرفته از نام آشیل، قهرمان افسانهای یونان است و
گفته میشود در دوران نبردهای تروآ، این گیاه برای
درمان زخم و جلوگیری از خونریزی و عفونت
استفاده میشده است. به دلیل شکل شانهای برگها در
نیومکزیکو و کلرادو به نام Plumajnllo مشهور است.
در آمریکا و کشورهای اروپایی، به دلیل داشتن خواص
انعقادی و بهبودی زخم، Yarrow نامیده شده است [5
و4]. چای گیاهی برخی از گونههای آن به طور سنتی
در ترکیه استفاده میشود. در طب سنتی چین نیز،
چهار خاصیت عمده شامل ضد دیابت، نیرو بخش،
ضدالتهاب و مقوی قلب برای این گیاه ذکر شده است.
بومادران هزار برگ (A. millefolium)، گونهای معطر
بوده و ترکیبات مهمی از جمله منوترپنهای مختلف را
بهعنوان اجزای اصلی در خود دارد [1وGervais .[3
)1977( باانجام مطالعات سیتولوژیکیبرروی کمپلکس
گونهای A.millefolium گزارش کرد که این گونه
جمعیتهای تتراپلوئید، هگزاپلوئید و نیز تیپهای
هیبرید دارد [10]. ابراهیمی و همکاران )2012(
گزارشات کروموزومی جدیدی از گونه بومادران هزار
برگ را گزارش نمودند. در این تحقیق، دو سطح
گزارش 2n=8x=72 و 2n=6x=54 مختلف پلوئیدی
شد [11]. شمارش کروموزومی، کاریوتیپ و محتوی
DNA دو گونه از جنس بومادران در سال 2004 نشان
داد که میزان DNA هسته نه تنها در گونههای مختلف
بلکه در جمعیتهای متعلق به یک گونه نیز متفاوت
است [21].
بررسی سیتوژنتیکی چندگونه ازجنس بومادران در
ایران درسال 2009 توسط شیدایی وهمکاران با استفاده
از سلولهای مریستمی نوک ریشه انجام شد. نتایج این
تحقیق حاکی از دیپلوئید وتتراپلوئید بودن گونه های
مورد بررسی بود. هم چنین گونه ی A. biebersteinii
گونه ای اتوتتراپلوئید معرفی شد [20].
بررسی سیتوژنتیکی 8 گونه از جنس Achillea
متعلق به بخش Ptermica در ترکیه، صورت پذیرفت.
تعداد کروموزومها و مورفولوژی آنها با استفاده از
روش کاریولوژی به دست آمد. تعداد کروموزومها در
7 گونهی مورد مطالعه 2n=18 درحالیکه تنها در
.[14] بود 2n=36 ، A. kotschyi گونهی
مطالعه سیتولوژیکی 14 جمعیت مربوط به 8
گونهی جنس Achillea درسال 2009 انجام گرفت.
نتایج حاکی از سطوح پلوئیدی متفاوت در جمعیت-
های مورد بررسی بود. هم چنین مقایسهی نتایج
کروموزومی با صفات دانهی گرده حاکی از وجود
حاات غیر عادی در شکل دانهی گرده گونههای فصلنامه زیست شناسی تکوینی سال هشتم، شماره 4، پاییز 41 1395
هیبرید بوده است [ 7].
درسال 2006 بررسیهای سیتولوژیکی بر روی
جنسهای مختلف گیاهان گل دار دربلغارستان صورت
پذیرفت وکاریوتیپ برای چندین گونه که اساساً
مربوط به جنسهای Achillea وRanunculus بود به
دست آمد وجنبه های تاکسونومیکی وتکاملی آنها
مورد بحث وتفسیر قرار گرفت. نتایج به دست آمده
برای را 2n= )54، 45، 36، 18( کروموزومی اعداد
گونه های مورد مطالعه نشان می دهد [16و18]. از
سوی دیگر، با توجه به موقعیت جغرافیایی کشور و
وجود چهار فصل رویش در این سرزمین پهناور،
ترکیبات اسانس در بسیاری از جمعیتهای این گونه
تعیین شده است. اما تا کنون به بررسی کموتیپهایی
که بیشترین ترکیبات موثره را داشته باشند پرداخته
نشده است. از طرفی بر اساس گزارشات موجود
سطوح پلوییدی این گونه متنوع است. لذا اهداف
پژوهش به شرح زیر بوده که در نتایج و بحث به آن
پرداخته شده است.
هدف از پژوهش حاضر، شمارش کروموزومی
درسه جمعیت متفاوت از نظر خصوصیات
ریختشناسی وتعیین کاریوتیپهای مربوطه هر
جمعیت ومعرفی سیتوتیپهای جدید از گونه بومادران
هزاربرگ است.
مواد و روشها
ابتدا مناطق عمده پراکنش گونه مورد نظر بر اساس
آدرسها موجود در فلورهای معتبر تعیین گردید و
موقعیت جغرافیایی کلیه نمونههای هرباریومی مورد
مطالعه، بر روی نقشه عامتگذاری شد. جمعآوری
نمونههای گیاهی از خرداد 1391 آغاز و به تناوب تا
آخر تابستان نمونهها و بذرهای پنج جمعیت متفاوت
بر اساس تفاوت در شرایط اکولوژیکی نظیر ارتفاع،
شیب مناطق، بافت خاک گزارش شده در منابع و
میزان بارش جمع آوری گردید )جدول 1(.
جدول 1-2- پراکنش جمعیت های A.millefolium مورد بررسی
رویشگاه
Accession
number
تهران: جاده دماوند به فیروزکوه، روستای
سربندان˓ 1940 متر، مازوجی
Am4
مازندران: بین پل سفید به فیروزکوه، تونل چپ
دره˓ 2134 متر، مازوجی6101
Am1
گیان: اسالم به خلخال، 25 کیلومتری خلخال،
2005 متر، مازوجی61050
Am6
ازم به ذکر است که کدگذاری نمونههای معرفی
شده در تحقیق حاضر براساس کد گیاهان موجود در
هرباریوم وزارت جهاد کشاورزی )IRAN( میباشد.
با انتخاب سه جمعیت در سه تکرار این بخش از
مطالعات انجام شد.
پس از جوانهدار کردن بذرها و ضدعفونی نمودن
آنها، از کلشی سین و 8- هیدروکسی کینولین به عنوان
پیش تیمار استفاده گردید. پس از خارج کردن ریشهها
از داخل مواد پیش تیمار، آنها را کاماً با آب مقطر
شستشو داده وسپس ریشهها درون محلول کارنوی )1
قسمت اسیداستیک: 3 قسمت اتانول خالص( به مدت
24 ساعت درمحل تاریک و در درجه حرارت محیط
قرار داده شدند. پس از خروج ریشه ها از مواد تثبیت
کننده، آنها را با آب مقطر شستشو داده و به الکل
اتیلیک 70 درصد منتقل کرده و در دمای 4تا 5 درجه
سانتیگراد یخچال نگهداری شدند. برای انجام فرایند
هیدرولیز، اسیدکلریدریک یک نرمال اضافه گردید و
در آون با دمای 60 درجه سانتیگراد قرار داده شد.
پس از عمل هیدرولیز و شستشو با آب به نمونههای
موجود رنگ استواورسئین افزوده وبعد از 24 ساعت42 مطالعه کاریوتیپ سه ژنوتیپ ازگونه (Achillea millefolium (Asteraceae در ایران / مازوجی و همکاران
مورد بررسی قرارگرفت. پس از اسکواش نمونهها،
حداقل ده پهنه متافازی بررسی و پس از تشخیص
نمونه های مناسب ودستیابی به یاختههای متافازی یا
پرومتافازی، با بزرگنمایی100 مورد بازبینی قرار
گرفته و تصاویر ازم تهیه شد. کاریوتیپ وایدیو گرام
گونهها انجام شد.
عکسهای گرفته شده با وضوح مناسب وپراکنش
باا را اتنخاب نموده و پارامترهایی نظیر طول کل
کروموزوم )TL(، اندازه بازوی بلند)L(، اندازه بازوی
کوتاه) S (˓ونسبت بازوی بلند به کوتاه ونیز شاخص
ضریب سانترومتری )CI( توسط نرمافزار
Micromeasure برحسب میکرون در برنامه
Excel 2003 اندازه گیری شد.
نتایج
بر اساس مطالعات سیتولوژیکی انجام شده عدد
پایه کروموزومی در کلیه جمعیتهای مورد بررسی
x=9 میباشد. همه جمعیتها در داشتن
کروموزومهایی به نسبت درشت مشترک بودند اما
سطوح پلوییدی آنها متفاوت بود. به طوری که در
و (2n=6x=54) Am6 و Am1 جمعیتهای
جمعیتها هگزاپلویید بودند. در حالی که در
جمعیت 2n= 8x=72( Am4( و جمعیت اکتاپلویید
میباشند )شکلهای 1 و 2(. در اغلب جممعیتهای
مورد مطالعه آنالیز کاریو تیپی حاکی از متقارن بودن
الگوی کروموزومی بوده است. با استفاده از نسبت
اندازه طول بازوی بلند به کوتاه وبر اساس نظر لوان و
همکاران فرمول کاریوتیپی گونههای مورد بررسی
تعیین شد. این مطالعه نشان داد که اغلب کروموزومها
متاسانتریک تا ساب متا سانتریک هستند. نتایج تجزیه
کاریوتیپی شامل طول کل کروموزوم)TL(، طول نسبی
کوتاه ترین کروموزوم )% S(، فرمول کاریو تیپی و رده
کروموزومی در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول2- نتایج مشخصات کاریوتیپی پنج جمعیت مورد مطالعه
جمعیت 2n Ploidy level TF% S% Karyotype formula SC
Am1 54 6x 40.69 58.70 22m+5sm 2A
Am4 72 8x 42.36 56.35 29m+7sm 2A
Am6 54 6x 40.18 64.67 19m+8sm 2A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Bفصلنامه زیست شناسی تکوینی سال هشتم، شماره 4، پاییز 43 1395
(bar=5µm( 2n=8x=72 با Am4 و 2n= 6x=54 با AM6 و AM1 جمعیتهای متافازی پهنه -1 شکل
بحث
با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق گونه
دارویی بومادران هزار برگ دارای سیتوتیپ و
کموتیپهای متعدد میباشد. Kaniki وهمکاران در
سال 1995 و فارسی و همکاران در سال 2000 سطح
پلوئیدی 2n=6x=54 را برای این گیاه گزارش نمودند
[13]. جوزی در سال 1990 در مطالعه کاریوتیپ بر
روی شش گونه جنس بومادران نشان داد که بومادران
هزاربرگ گونهای تتراپلویید با 2n=4x=36 وعدد
پایهx=9 میباشد. این در حالی است که ابراهیمی و
همکاران در سال 2011 با مطالعه پنج جمعیت از گونه
مزبور دو سطح پلوییدی هگزاپلویید و اکتاپلویید را
گزارش نمودند[12]. رحیم ملکی وهمکاران با استفاده
از نشانگر مولکولی AFLP در سال 2009 نشان دادند
که در گونه فوق تنوع ژنتیکی مشاهده میشود[ 14].
در نتایج این پژوهش نیز دو سطح پلوییدی هگزاپلویید
و اکتاپلویید مشاهده شد. طبق جدول لوان،
کاریوتیپها عمدتا به کاس 2A تعلق دارند. دراین
کاس کروموزومها عمدتا متقارن و بیشتر از نوع متا
یا ساب متا تانتریک هستند. )جدول 2(. ابراهیمی و
همکاران نیز در سال 2011 به این موضوع اشاره داشته
اند. از سوی دیگر با توجه به مناطق جمعآوری و
شرایط اکولوژیکی مناطق مشاهده شد که تغییرشرایط
محیطی موثر بر تغییر سطح پلوییدی میباشد.
Safarova وDuchoslav در سال 2010 به ارتباط بین
توزیع سیتوتیپها و سازگاری آنها با فاکتورهای
محیطی در جنس پیاز (Allium( اشاره داشتهاند[18].
همچنین یوسفزاده و همکاران در سال 2010˓به
ارتباط خشکی محیط و وقوع پلی پلوییدی وایجاد
سیتوتیپهای مختلف جنس پرداختهاند [22]. طبق نظر
ایشان، اقلیم بیشترین تاثیر را در ایجاد تنوع و تغییر
سطح پلوییدی دارد. در پژوهش حاضر، جمعیت
Am4 از استان تهران درناحیه ایرانوتورانی و ارتفاع
1940 متری و جمعیتهای AM1, AM6 به ترتیب از
استان گیان با ارتفاع 2005 متری واستان مازندران با
ارتفاع 2134 درناحیه هیرکانی جمعآوری شده بودند.
درعین حال درسال 2011 مشخص شد که دو برابر
شدن ژنوم در بومادران سبب تغییر در ویژگیهای
ریختی گیاه و سازگاری آن به شرایط اکولوژیکی
سخت میشود. براساس این نظریه نوع بافت خاک
ومیران مواد ارگانیک موجود درخاک در کنار عامل
ارتفاع برروی فنولوژی گیاهان پلوییدی مهم است
[17]. به نظر میرسد تغییر شرایط اکولوژیکی ارتفاع
وخاک ضمن تغییر آب و هوای کوهستانی به آب و
c44 مطالعه کاریوتیپ سه ژنوتیپ ازگونه (Achillea millefolium (Asteraceae در ایران / مازوجی و همکاران
هوای مرطوب و نیز تغییر در میزان بارش بر تغییر
سطح پلوییدی موثر بوده است.
تقدیر وتشکر
این تحقیق بخشی از طرح به شماره 91000746
صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور در
معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری میباشد. 

[ 1 ] 1376 ،.امیدبیگی ر .رهیافت های تولید و فرآوری 424 گیاهان دارویی. جلد دوم، انتشارات طراحان نشر، صفحه. ] آذرنیوند ح.، قوام عربانی م.، سفید کن ف.، طویلی

2[ ). بررسی تاثیر ویژگی1388ع.، ( های اکولوژیکی بر Achilla millefolium کمیت اسانس گل و برگ L. subsp. millefolium . 25(4 :)556-571. . مفردات پزشکی و گیاهان 1365 ،. ] آئینه چی ی

3[ صفحه.1196 دارویی. انتشارات دانشگاه تهران، ). بررسی ترکیبات 1378 ] جایمند ک. و رضایی م.، (

4[ موجود در اسانس گل بومادران هزار برگ. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. موسسه تحقیقات جنگل ..81-71 :4 ها و مراتع. ). بررسی ترکیبات 1383 ] جایمند ک. و رضایی م.، (

5[ شیمیایی اسانس اندام Achillea های هوایی گیاه millefolium subsp. millefolium با روشهای تقطیر. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. موسسه .190-181 :)2(20 تحقیقات جنگلها

[6] Afshari F.; Ebrahimi M.; Akbari M. and Farajpour M. (2013). Cytological investigations and new chromosome number reports in Yarrow (Achillea millefolium) accessions from Iran. Comparative Cytogenetic. 7(4): 271.

[7] Baltisberger M. (2006). Cytological investigationson Bulgarian phanerogams. Willdenowia 36: 205-216.

[8] Baltisberger M and Widmer A. (2016). Chromosome numbers and Karyotypes within the genus Achillea (Asteraceae: Anthemidae). Willdenowia 46 (1): 121-132.

[9] Ebrahim F., Pakniyat H., Arzani A., Rahimmalek M., (2012). Karyotype analysis and new chromosome number reports in Achillea species. Biologia. 67(2): 284-288.

[10] Gervais G., (1971). Cytological investingation of Achillea millefolium complex (Compositae) in Quebec. Canadian journal of botany. 55(7):769-808.

[11] Hofmann L., Fritz D., Nitz S., Kollmannsberger Drawert H., (1992). Essential oil composition of three polyploids in the Achillea millefolium complex. Phytochemistry, 31:537-542.s

[12] Kiran, Y., Arabaci, T., Sahin, A. & Turkoglu, I., (2008), Karyological notes on another eight species of Achillea (Asteraceae) from Turkey. Biologia. 63: 343-348.

[13] Khaniki, G. B. (1995). Chromosome numbers and morphometry in Achillea (Anthemideae, Compositae). Nucleus. 38: 104- 111.

[14] Rahimmaleki, M.; Sayed Tabatabaei, B. E.; Arzani, A. and Etemadi, N. (2009). Assessment of genetic diversity among and within Achillea species using amplified fragment length polymorphism (AFLP). Bioch. Syst. Ecol. 37: 354-361.

[15] Rechinger K. H. (1964). A Flora Iranica. No. 158.

[16] Reeves, A., (2001), Micromeasure: A new computer program for the collection and analysis of cytogenetic data. Genome, 44: 439443.

[17] Ramsy J. (2011). Polyploidy and ecological adaptation in wild Yarrow. PNAS. 108 (17): 1069-7101.

[18] Safaraova, L. and Duchoslav, M., (2010), Cytotype distribution in mixed populations of polyploidy A. oleraceum measured at a microgeographic scale. Presila, 82: 126-136.

[19] Saukel J., Anchev M., Guo YP. Vitkova A., Nedelcheva A., Goranova A., Konakchiev A., Lambrou M., Nejati S., Rauchensteiner F. Ehrendorfer F., (2004). Comments on the biosystematics of Achillea (AsteraceaeAnthemideae) in Bulgraria. Phytol Balcanica. 9: 361-400.

[20] Sheidai M., Azani N., Attar F., (2009). New chromosome number and unreduced pollen formation in Achillea Species (Asteraceae). Acta Biologica Szegediensis. 53 (1): 39-43.

[21] Turkoglu S., Askin Akpulat H., (2004). Chromosome numbers, Karyotypes and 4C DNA contents of Achillea sipikorensis Hausskn. and Bornm. and Achillea sintenisii Hub.-Mor. (Asteraceae). 57(3): 244-249.

[22] Yousefzadeh, K., Houshmand, S., Madani, B. & Martinez-Gomez, P., (2010), Karyotypic Studies in Iranian wild almond species. Caryolog. International Journal of Cytology, Cytosystematics and Cytogenetics. 63 (2): 117123.