Αξιολόγηση γενετικής παραλλακτικότητας ποικιλιών μηδικής (Medicago sativa L.) με τη χρήση μοριακών δεικτών
Creators: name: Οφρυδοπούλου, Κωνσταντίνα Ηλία
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: μηδική
γενετική παραλλακτικότητα
μοριακοί δείκτες
alfalfa
genetic diversity
molecular markers

description: Η μηδική γνωστή επιστημονικά ως Medicago sativa είναι το πολυετές τριφύλλι, το σημαντικότερο κτηνοτροφικό φυτό στον κόσμο. Διεθνώς αναφέρεται ως “alfalfa”, που σημαίνει «πατέρας όλων των τροφών» στα αραβικά. Λόγω της μεγάλης προσαρμοστικής ικανότητας του είδους και των πολλαπλών χρήσεων του, η καλλιέργεια της μηδικής εκτείνεται σε περισσότερες από 70 χώρες. Ως ακολούθως η μελέτη της γενετικής και βελτίωσης του είδους θεωρείται κύριο ερευνητικό πεδίο. Επομένως, η ανίχνευση της γενετικής παραλλακτικότητας μεταξύ διαφόρων καλλιεργούμενων ποικιλιών του είδους αποτελεί ένα εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο για τη βελτίωση της απόδοσης (ποσότητας και ποιότητας) της παραγωγής. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση πτυχών της γενετικής σύστασης εμπορικών ποικιλιών και η ανίχνευση της γενετικής παραλλακτικότητας και των γενετικών σχέσεων εντός και μεταξύ αυτών για περαιτέρω χρήση στη βελτίωση του είδους. Για το σκοπό της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν εννέα ποικιλίες μηδικής (Medicago sativa L.) που περιλαμβάνουν τις Almasa, BlueAce, Δολίχη, Λαμία, Υλίκη, Υπάτη, Prosementi, Ultima και 57Q53. Τέσσερις ποικιλίες (Δολίχη, Λαμία, Υλίκη, Υπάτη) είναι εγχώριες, ενώ οι υπόλοιπες πέντε αποτελούν ξένες ποικιλίες. Η μηδική είναι σταυρογονιμοποιούμενο αυτοτετραπλοειδές είδος με υψηλό ποσοστό παραλλακτικότητας. Έτσι η επιλογή και χρήση πολυμορφικών μοριακών δεικτών αποτέλεσε το εναρκτήριο βήμα για ολοκληρωμένη διερεύνηση της γενετικής παραλλακτικότητας των ποικιλιών. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν πέντε πολυμορφικοί κυρίαρχοι μοριακοί δείκτες τύπου ISSR (UBC 834, UBC 841, UBC 860, UBC 881 και UBC 891). Οι εκκινητές ISSR έχουν ευρεία εφαρμογή σε ποικίλα φυτικά είδη και εμφανίζουν υψηλά ποσοστά πολυμορφισμού. Η συνολική πειραματική διαδικασία περιλάμβανε απομόνωση του γενετικού υλικού, διενέργεια αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR), ηλεκτροφορητικό έλεγχο σε πηκτή αγαρόζης και στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Από την ανάλυση των ποικιλιών προέκυψαν συνολικά 35 ενισχυμένες ζώνες πολυμορφισμού (γενετικοί δείκτες) και το μέσο ποσοστό πολυμορφισμού των ποικιλιών ήταν 49,84%. Ο δραστικός αριθμός αλληλομόρφων ανά γενετική θέση κατά μέσο όρο ήταν Ne = 1,36. Η μέση παρατηρούμενη ετερογένεια υπολογίστηκε ως h = 0,202, ενώ η μέση τιμή για τον πληροφοριακό δείκτη Shannon ήταν I = 0,295. Η ανάλυση AMOVA έκανε επιμερισμό της παρατηρούμενης παραλλακτικότητας, αποδίνοντας το 20% της διακύμανσης μεταξύ των ποικιλιών και το αρκετά μεγαλύτερο 80% στις διαφορές που ανιχνεύτηκαν εντός τους, σε επίπεδο σημαντικότητας p&lt;0,001. Η ανάλυση κύριων συντεταγμένων (PCoA) που έγινε με βάση τις γενετικές αποστάσεις Nei που προσδιορίστηκαν απεικόνισε τις ομοιότητες και διαφορές των ποικιλιών σε σύστημα δύο αξόνων, αποδίδοντας στους τρεις πρώτους άξονες το 74,84% της παραλλακτικότητας μεταξύ ποικιλιών και το 29,69 της παραλλακτικότητας εντός αυτών. Με την μέθοδο UPGMA σχεδιάστηκαν δενδρογράμματα αναπαράστασης των φυλογενετικών σχέσεων των ποικιλιών. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για προγράμματα βελτίωσης του είδους
description: The study of the genetic variability among and within different varieties of cultivated plant species is an extremely useful tool to improve yield (quantity and quality both). The present study is focused on the assessment of genetic diversity within and among nine Medicago sativa L. varieties counting Almasa, BlueAce, Dolichi, Lamia, Material, High, Prosementi, Ultima, and 57Q53. Four of these varieties are native and the rest of them are foreign. The purpose of the study was to investigate prospects of the genetic structure and the relationships of the above varieties and detect existing genetic differentiations with the ultimate goal to evaluate the varieties’ relativeness and provide important information for the species genetic breeding. Alfalfa (M. sativa) is a cross-pollinated autotrophoid species with high expected variance. For this purpose, a set of ISSR markers that are polymorphic, and dominant were used including the (UBC 834, UBC 841, UBC 860, UBC 881 and UBC 891). The ISSR primers demonstrate generally a wide application on cultivated plant species and exhibit high rates of polymorphism. The overall experimental procedure included extraction of genomic DNA application of polymerase chain reaction (PCR), agarose gel electrophoresis and statistical analysis of the results. Population analysis resulted in a total of 35 amplified polymorphic zones (genetic markers) and the average polymorphism rate was 49.84%. The average number of active alleles per genetic site was Ne = 1.36. The mean observed heterogeneity was calculated as h = 0.202, while the mean Shannon informational index was I = 0.295. The AMOVA analysis distributed the observed variance, dividing 20% of the variance between varieties and the much greater portion of 80% of the differences detected within them, at p &lt;0.001. Principal Coordinate Analysis (PCoA) was performed using the estimated Nei genetic distance that identified and illustrated the similarities and differences of varieties in a two-axis system, giving 74.84% of the variances between varieties and 29.69 of the variances within them in the first three axes. Finally, according to the above analysis a phylogenetic dendrogram was designed using the UPGMA method. The information gained will be used in molecular breeding programs of the species