معلومة

3.2: التنوع الجيني - علم الأحياء

3.2: التنوع الجيني - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

3.2: التنوع الجيني

التنوع الجيني والتركيب الجيني لأنواع مختلفة من السكان الطبيعيين في أوسمانثوس فراجرانس تجهم. والعلاقات مع نسبة الجنس والبنية السكانية والعزلة الجغرافية

أوسمانثوس فراجرانس Lour. ، شجرة صغيرة دائمة الخضرة ، لديها نظام جنسي نادر من androdioecy (التعايش بين الذكور والمخنثين) ، مرة واحدة مع انتشار طبيعي واسع الانتشار في مناطق حوض نهر يانغزي الجنوبي. ومع ذلك ، بسبب الاستخدام البشري المفرط ، أصبح التوزيع الطبيعي مجزأًا وانخفض عدد السكان الطبيعيين وحجمهم بشكل حاد. مع أربعة أنواع مختلفة من المجموعات الطبيعية من نفس المنطقة التي يوجد بها كائن البحث ، نهدف إلى تقديم تحليل مقارن حول العلاقات بين التنوع الجيني والنظام الجنسي وتركيب السكان وحجمهم والعزلة الجغرافية بواسطة ISSR. في المعلمات الجينية

، كان لمجتمع LQGC أعلى قيمة وكان عدد LQZGQ أقل قيمة. أشارت هذه الدراسات إلى أن مجموعة LQGC أظهرت أعلى تنوع وراثي ، يليها مجموعة QDH و JN ، وأظهر عدد LQZGQ أقل تنوع وراثي. يرتبط التنوع الجيني في السكان ارتباطًا وثيقًا بتركيب السكان ، وطريقة التكاثر ، ونسبة الجنس. ومع ذلك ، يبدو أنه لا يوجد ارتباط واضح بين التنوع الجيني وحجم السكان. أظهرت نتائج AMOVA أن الاختلافات الجينية حدثت في الغالب داخل السكان. يشير إلى أنه لا يوجد تمايز جيني كبير بين السكان ، وأن العزلة الجغرافية ليس لها تأثير كبير على التنوع الجيني.

1 المقدمة

أوسمانثوس فراجرانس تجهم. (Oleaceae) ، شجرة صغيرة دائمة الخضرة مع النظام الجنسي للذكور (التعايش بين الذكور والمخنثين في التجمعات الطبيعية) ، هي واحدة من أهم نباتات الزينة وهي أيضًا نبات عطري شهير في الصين. تم استخدام هذا النوع لسنوات عديدة وله تاريخ طويل في الزراعة (أكثر من 2500 عام) [1]. أوسمانثوس فراجرانس يتكون من أربع مجموعات أصناف ، وهي Aurantiacus و Albus و Lutes و Asiaticus ، مع ما يقرب من 120 صنفًا [1 ، 2]. يتم إنتاج الأصناف في الغالب من الانتقاء الاصطناعي من المجموعات الطبيعية ومجموعات الأصناف. تعتبر البلازما الجرثومية البرية ، التي تُظهر تباينًا مورفولوجيًا وجينيًا عاليًا ، بنكًا جينيًا مهمًا يمكن أن يكون مفيدًا لتحسين التكاثر [3]. ومع ذلك ، فقد أدى الاستغلال والاستخدام المفرط للموارد الطبيعية إلى انخفاض حاد في عدد وحجم التجمعات الطبيعية وتلف وفقدان الموائل المناسبة. تم تقليل نطاق توزيع السكان الطبيعيين بشكل حاد. يعد التحليل الشامل للتنوع الجيني للمجموعات الطبيعية ضروريًا لمزيد من استخدام وحماية الموارد البرية في هذا النوع.

الصين هي مركز التوزيع والأصل O. فراجرانس. وفقًا لـ Chang et al. [4] ، O. فراجرانس يتم توزيعها بشكل رئيسي في منطقة جنوب غرب الصين. ومع ذلك ، من خلال الاستقصاء الميداني المتعمق ، تم العثور على مجموعات طبيعية موزعة في المنطقة الجنوبية من حوض نهر يانغزي ، وخاصة في مقاطعات تشجيانغ وفوجيان وهونان وجيانغشي وقويتشو وجوانجشي وغوانغدونغ [5-10]. ومع ذلك ، بسبب الأضرار الجسيمة التي لحقت بالسكان الطبيعيين ، فإن السكان الحاليين موجودون فقط في توزيع مجزأ ولا يتركون على قيد الحياة إلا في بعض مناطق المنتجعات والمحميات الطبيعية والمناطق النائية التي يتعذر الوصول إليها. تحدث العزلة الجغرافية الواضحة أيضًا بين السكان.

لا يرتبط التنوع الجيني في النباتات بالخلفية الجينية الداخلية والجهاز التناسلي فحسب ، بل يتأثر أيضًا بالبنية السكانية ونمط التوزيع المكاني ونمط التكاثر. في O. فراجرانس، نسب الجنس للسكان الطبيعيين هي في الغالب 1: 1 (ذكور: خنثى) [11]. تشمل التأثيرات الوراثية لتفتيت الموائل على مجموعات النباتات تأثير أخذ العينات في تجزئة الموائل والتأثيرات اللاحقة على صغر عدد السكان [12-14]. يقلل تجزئة الموائل من التباين الجيني داخل السكان ويزيد من التمايز الجيني بين السكان. وفي الوقت نفسه ، تتأثر الآثار الوراثية لتفتيت الموائل على مجموعات النباتات بطول الجيل ، ووقت التجزئة ، وحجم السكان. وكشف التحقيق مع باقي السكان أن O. فراجرانس يتم توزيعها في الغابات دائمة الخضرة عريضة الأوراق في المناطق الجبلية من الحجر الجيري [5-10]. تشمل طرق التكاثر الطبيعية التكاثر الجنسي والتكاثر النسيلي. بشكل عام ، تُظهر مجموعات النباتات المستنسخة مستويات كبيرة من التنوع الجيني [15-18].

تم استخدام تكرار التسلسل المشترك (ISSR) على نطاق واسع في الأبحاث حول التنوع الجيني للمجموعات الطبيعية للنباتات الخشبية [19-21]. البحث النسبي باستخدام ISSR لتحليل العلاقة الوراثية بين الأصناف في O. فراجرانس تم الإبلاغ عنها [22-24]. تستخدم هذه الدراسة طريقة ISSR لتحليل التنوع الجيني والتركيب الجيني لأربعة أنواع مختلفة من التجمعات الطبيعية من نفس المنطقة في مقاطعة تشجيانغ. نهدف إلى تحليل العلاقات بين التنوع الجيني والنظام الجنسي والبنية السكانية والعزلة الجغرافية في O. فراجرانس وتوفير الأساس النظري لحماية التجمعات الطبيعية.

2. المواد والأساليب

2.1. جمع العينات

تم جمع ما مجموعه 188 عينة من أربع مجموعات طبيعية في مقاطعة تشجيانغ من جينينج (JN) ولونج تشيوان (Jinxi و LQZGQ Daotai و LDGC) و Jiande (بحيرة ألف جزيرة ، QDH) (الجدول 1 والشكل 1). تم جمع ما يقرب من 10 جم من الأوراق الطازجة ووضعها بسرعة في أكياس Ziploc باستخدام السيليكاجل المتماثل. كانت نسبة السيليكاجل إلى الأوراق 10: 1 (وزن / وزن) على الأقل. تم إحضار العينات إلى المختبر وتخزينها في درجة حرارة -20 درجة مئوية بعد الجفاف الكامل.


2.2. نوع السكان

سكان QDH هم في الأساس موقف محض O. فراجرانس، بكثافة توزيع كبيرة. تم توزيع الأفراد بشكل وثيق ومستمر ، حيث كانت معظم الفترات أقل من 0.5 متر. منذ أن لوحظ تجديد الشتلات في الغابة ، ركز أسلوب التكاثر الأساسي على التكاثر الجنسي. تلبي نسبة الأفراد الذكور والخنثى نسبة 1: 1. تم توزيع سكان LGQC في غابة عريضة الأوراق دائمة الخضرة في جبال الحجر الجيري النشطة وأفراد من O. فراجرانس في شكل غير مكتمل تم توزيعها حول فجوات الغابة. كانت الفترات الفاصلة بين الأفراد أكثر من 1.5 متر. تم العثور على كمية معينة من الشتلات النسيليّة في الغابة. شمل التكاثر السكاني كلا من التكاثر النسيلي وتكاثر البذور. كانت نسبة الذكور إلى الخنثى 1: 1. توزعت أعداد LQZGQ في غابة عريضة الأوراق دائمة الخضرة أيضًا في الجبال الصخرية النشطة. كان جميع الأفراد خنثى ، وكانت الفترات الفاصلة بين فردين من 1 إلى 5 أمتار. تم توزيع عدد سكان JN أيضًا بنسبة 1: 1 بين الجنسين في غابة عريضة الأوراق دائمة الخضرة مع توزيع مجزأ ، حيث حدث ضرر شديد من صنع الإنسان.

2.2.1. استخراج الحمض النووي وتضخيم PCR

تم استخدام طريقة CTAB المعدلة [25] لاستخراج الحمض النووي الكلي من الأوراق المجففة. تم تصميم البرايمر وفقًا للتسلسلات الصادرة عن جامعة كولومبيا البريطانية في كندا. بالإشارة إلى الدراسات السابقة [22 ، 23] ، تم تصنيع البادئات بواسطة Shanghai Sangon Biotech Co.، Ltd. تم فحص ما مجموعه 15 بادئة ذات تعدد أشكال عالٍ وقابلية تكرار جيدة من البادئات المركبة من أجل التضخيم اللاحق. تضمنت الكواشف ما يلي: عازلة تحميل 10x (تحتوي على Mg 2+) ، و Taq DNA polymerase ، و dNTPs ، و 2000 bp DNA marker للتضخيم (TAKARA Biotech Co.، Ltd.). تم استخدام ملف التضخيم التالي: التشبع المسبق عند 94 درجة مئوية لمدة 5 دقائق تمسخ عند 94 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة ، والتليين عند 50 درجة مئوية إلى 57 درجة مئوية لمدة 45 ثانية ، والتمديد عند 72 درجة مئوية لمدة 90 ثانية ، مع 32 دورة التمديد عند 72 درجة مئوية لمدة 8 دقائق وعقد عند 4 درجات مئوية. تم إجراء تفاعل تضخيم PCR على أداة PTC-100TM PCR (شركة Biometra الألمانية). تعرض المنتج المضخم لرحلان كهربائي على هلام الاغاروز 1.5٪. بعد الرحلان الكهربائي ، تم تصوير الجل باستخدام محلل التصوير الهلامي (شركة US Bio-rad).

2.2.2. تحليل إحصائيات البيانات

وفقًا للنطاقات الموجودة في الرسم البياني الكهربائي ، تم تسجيل المواضع مع نفس معدل الانتقال على الهلام ومع نطاقات الحمض النووي على أنها "1" ، وتلك التي لا تحتوي على نطاقات DNA تم تسجيلها على أنها "0". تم استخدام برنامج POPGENE 1.32 [26] لحساب المعلمات الجينية: (1) النسبة المئوية للمواقع متعددة الأشكال (PPL) (2) عدد الأليلات (

) وعدد الأليلات الفعالة () (3) تغاير الزيجوت المتوقع () (4) فهرس معلومات شانون (). تم استخدام برنامج GenAlEx 6.41 [27] لتحديد التباين الجزيئي (AMOVA) وإجراء تحليل المكون الرئيسي (PCA). تم استخدام AMOVA لحساب التباين الجيني. تم إجراء الأنيسول الخماسي الكلور كذلك للتحقق من المجموعات الوراثية الطبيعية بين السكان والأفراد وتحليلها. مؤشر التمايز الجيني لـ PhiPT (

) بين السكان ، المسافة الجينية لني (

) تم حسابها أيضًا. تم أيضًا حساب عدد السكان المهاجرين لكل جيل ، والذي يعكس مستوى تدفق الجينات ، بناءً على الصيغة التالية:

3. النتائج

3.1. الفرقة تعدد الأشكال

تم تضخيم متوسط ​​4.27 نطاقات ذات أوزان جزيئية تتراوح من 200 نقطة أساس إلى 2000 نقطة أساس لكل أساس. كان العدد الإجمالي للنطاقات من مجموعة QDH هو الأعلى (63) ، وكان العدد من LQZGQ أقل عدد (39) ولم يظهر أي نطاقات محددة. كانت نسب المواقع متعددة الأشكال (PPL) في السكان مختلفة ، من بينها كان عدد السكان QDH هو الأعلى (96.92 ٪) وكان عدد السكان LQZGQ هو الأدنى (55.38 ٪) (الجدول 2). تم تصنيف PPL بين السكان بالترتيب التنازلي التالي لـ QDH & gt LQGC & gt JN & gt LQZGQ. في مجتمع LQZGQ ، كان لبعض الأفراد نفس أنماط النطاق (الشكل 2). كما تحقق من وجود التكاثر النسيلي. كانت النطاقات الخمسة المحددة في مجموعة QDH هي الأعلى وتم العثور على نطاق محدد في مجتمع JN ، بينما لم يقدم مجتمع LQGC و LQZGQ نطاقًا خاصًا (الجدول 2).


خلفية

Amorphophallus albus P. Y. Liu & amp J. F. Chen (Araceae) هي أنواع نباتية عشبية معمرة تحدث على طول نهر جينشا في جنوب سيتشوان وشمال يونان. ينمو في الغابات المفتوحة بين ارتفاع يتراوح بين 800 و 1000 متر في المواقع القاحلة [1]. إنه محصول اقتصادي يستخدم على نطاق واسع في الغذاء والدواء والصناعة بسبب محتوى الجلوكومانان (KGM) في درناته [2 ، 3]. تم الحصول على الجودة العالية والنقاء لـ KGM من أ. ألبس يجعل هذا النوع ثاني أكثر الأنواع زراعة أموفوفالوس الأنواع بعد أ. كونجاك K. Koch في الصين [4]. في الوقت الحاضر ، زراعة أ. ألبس هي إحدى ركائز الزراعة في المقاطعات الواقعة على طول نهر جينشا. على سبيل المثال ، في Jinyang ، تبلغ مساحة الزراعة أكثر من 3333 هكتارًا بإنتاج سلعي يزيد عن 30000 كجم وقيمة إنتاج تبلغ حوالي 120 مليون يوان سنويًا [5]. علاوة على ذلك ، مقاومة درجات الحرارة المرتفعة وتحمل الجفاف أ. ألبس عوامل مهمة لتربية أصناف مقاومة للجفاف [6]. منذ أن تمت زراعتها لمئات السنين ، اختفت التجمعات البرية تقريبًا. في عام 2017 ، أ. ألبس تم إدراجها على أنها PSESP مستهدفة محتملة (الأنواع النباتية ذات التجمعات السكانية الصغيرة للغاية) لبرنامج الصين الوطني الرئيسي للمسح وحفظ الأصول الوراثية للأنواع النباتية ذات التجمعات السكانية الصغيرة للغاية في جنوب غرب الصين [7].

التنوع الجيني هو تنوع المادة الجينية للكائنات وأساس تكيف الأنواع مع البيئة الطبيعية [8]. توفر الخصائص على هذا النحو العديد من المعلومات المفيدة حول التاريخ ، والإمكانات التكيفية والعلاقات ، كما أنها أساس لتطور أو تصنيف الأصناف [9 ، 10]. يتم تطبيق تحليلات الواسمات الجزيئية ، وخاصة السواتل المكروية ، على نطاق واسع للكشف عن التنوع الجيني للأنواع المهددة في السنوات الأخيرة [11 ، 12 ، 13]. عادة ما يكون للأنواع النباتية المهددة بالانقراض تنوع جيني منخفض ، مثل Abies ziyuanensis ل. Fu & amp S.L. مو (هو = 0.337) [14], Elaeagnus mollis ديلز (هو = 0.2683, أنا = 0.3815) [15 ، 16]. وفقًا لنيبوم [17] ، متوسط ​​الزيجوت المتغاير المتوقع (هو) من الأنواع النباتية المتوطنة التي تم تحليلها بواسطة الأقمار الصناعية الدقيقة هو 0.42 ، بينما للأنواع ذات التوزيع الضيق 0.56 و 0.62 للأنواع واسعة الانتشار ، على التوالي. في الوقت الحاضر ، تم تقييم الدراسات التي تركز على التنوع الجيني لأنواع Araceae في الغالب من خلال الجيل الأول من الواسمات الجزيئية بما في ذلك RFLP [18] ، RAPD [19 ، 20] ، AFLP [21،22،23] ، فقط Amorphophallus paeoniifolius (دينست) نيكلسون و Xanthosoma sagittifolium (L) شوت تم تحليلها بواسطة السواتل المكروية [24 ، 25] ، وعلامات تكرار التسلسل البسيط (ISSR) [26 ، 27 ، 28]. من بين هذه الواسمات الجزيئية ، تتميز علامات الأقمار الصناعية الدقيقة بمعدل طفرة مرتفع وكمية كبيرة من المعلومات وأعداد كبيرة من المواقع ومتطلبات منخفضة لكمية / نقاء الحمض النووي. وبالتالي ، فإنها تلعب دورًا مهمًا في التنوع الجيني للأنواع النباتية [29].

في هذه الدراسة ، استخدمنا 13 زوجًا من مواقع الأقمار الصناعية الدقيقة لتحليل التنوع الجيني والبنية السكانية لـ أ. ألبس من 24 مجموعة بما في ذلك أربعة مجموعات برية و 17 عشيرة مزروعة في الموقع بالإضافة إلى ثلاثة مجموعات خارج الموقع للأغراض التالية: 1) لاستكشاف اتجاهات التكوين والتطور الطبيعي 2) لتوفير أساس نظري للحفظ 3) للكشف شبكة الإدخال إلى منطقة الاستزراع الحالية و 4) لتحديد أصل هذا النوع.


تحليل التنوع الجيني في استراغالوس رهيزانثوس بينث. ssp. جذور فار. جذور (فاباسي) باستخدام العلامات الجزيئية من الهند

استراغالوس رهيزانثوس مع ثلاثة أصناف غير محددة (أي ، أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور، أ. جذور ssp. جذور فار. بيندرينسيس ، و أ. ريزانثوس ssp. كاندوليانوس) منتشرة على نطاق واسع في جبال الهيمالايا من جامو وكشمير إلى مقاطعات أوتارانتشال في الهند. بينهم، أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور يعرض تنوعًا مورفولوجيًا هائلاً في جميع أنحاء نطاق توزيعه. تم إجراء تقييم لدراسات التنوع الجيني لفهم مستوى ونمط التنوع ، باستخدام تكرار التتابع البسيط (ISSR) ، والحمض النووي المضخم العشوائي متعدد الأشكال (RAPD) والتضخيم الموجه لمحات DNA الساتل الصغير (DAMD). تم استخدام خمسة عشر ISSR و 18 RAPD و 6 بادئات DAMD لكشف التنوع بين 20 نمطًا وراثيًا تم جمعها من المواقع المعروفة في جبال الهيمالايا الهندية. تم الحصول على ما مجموعه 242 نطاقًا من ISSR و 352 من RAPD و 142 من DAMD بمتوسط ​​92.23 ٪ تعدد الأشكال في الأنواع. تم تحديد التشابه الجيني الزوجي للبيانات التراكمية باستخدام معامل التشابه الخاص بـ Jaccard والذي يتراوح من 0.19 إلى 0.84. تم إنشاء مخطط شجر UPGMA مدمج أظهر أن الأنماط الجينية المختلفة أظهرت تقاربها وفقًا لتوزيعها الجغرافي. تشير طوبولوجيا الأشجار إلى وجود مجموعتين متميزتين من الأنماط الجينية. التنوع الجيني

وفهرس معلومات شانون (

) تم تقديرها ووجدت هذه القيم أعلى في التراكيب الجينية التي تم جمعها من جامو وكشمير منها في هيماشال براديش.

1 المقدمة

استراغالوس L. ، التي تحتوي على حوالي 2500-3000 نوع ، هي أكبر جنس من النباتات المزهرة في العالم [1-3]. يوجد في الهند حوالي 80-90 نوعًا ، موزعة بشكل رئيسي في المناطق المعتدلة إلى مناطق جبال الألب في جبال الهيمالايا مع المركز الرئيسي للتنوع في الصحاري الباردة لاهول-سبيتي (هيماشال براديش) وليه ولاداخ (جامو وكشمير) [ 4 ، 5] (الشكل 1). أ. ريزانثوس بينث. مع ثلاثة أصناف غير محددة ، أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور, أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. بيندرينسيس (بيكر) Podl. ، و أ. ريزانثوس ssp. كاندوليانوس (بينث). يحدث في جبال الهيمالايا من أفغانستان إلى نيبال وفي الهند من جامو وكشمير إلى أوتارانتشال [6] ، ومنها أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور يعرض قدرًا هائلاً من الاختلافات المورفولوجية بين مجموعات سكانية مختلفة كما لوحظ أثناء فحص الهندي استراغالوس بقلم أحدنا (إل بي تشودري) [7]. الصنف أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور ينمو على المنحدرات الجبلية وبالقرب من الحقول الزراعية في تربة جافة أو صخرية أو رملية في مجموعات سكانية متفرقة ومبعثرة بشكل ضئيل. تمضغ النساء الهنديات جذور الأصنوفة لتحفيز الإرضاع. استراغالوس تستخدم الجذور أيضًا في الأدوية العشبية في الصين والولايات المتحدة الأمريكية لعلاج مرض السكري والتهاب الكلية وعدوى فيروس نقص المناعة البشرية وآلام الظهر وأورام العين والكبد والحنجرة والصدر ولتقوية جهاز المناعة في الجسم بعد علاج السرطان [7 ]. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب الرعي الجائر للحيوانات مثل الماعز والأغنام والخيول ، يتناقص عدد سكان الصنف يومًا بعد يوم. الصنف هو في الغالب أعشاب معمرة مع جذر خشبي سميك وعمومًا بدون ساق مميزة. أظهر المسح الشامل في جبال الهيمالايا أن الأنواع تظهر قدرًا كبيرًا من الاختلافات المورفولوجية خاصة في طول السيقان والأوراق وعدد وحجم وشكل المنشورات وطول الكأس وحجم الزهرة وطول فصوص الكأس وحجم القرون ، كثافة الشعر واتجاهاته ، وما إلى ذلك في أجزاء مختلفة من النباتات داخل وبين التجمعات السكانية في مناطق مختلفة. في بعض الأحيان تكون الاختلافات بارزة جدًا إما في نفس المجموعة أو بين مجموعات سكانية مختلفة أو في بعض الأحيان حتى في نفس النبات مما يثير الشك فيما إذا كان الأفراد المختلفون ينتمون إلى نفس التصنيف أو مختلف. لذلك ، في ضوء ما سبق ، فإن التنوع الجيني لـ أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور التي لم تتم دراستها حتى الآن لفهم مستوى ونمط التنوع لمعرفة علاقة الاختلافات المورفولوجية فيما يتعلق بتوزيعها الجغرافي وكذلك لمعرفة المجموعات السكانية الأكثر تنوعًا لاقتراح استراتيجيات الحفظ باستخدام الأساليب القائمة على PCR في الهند.


مواقع توزيع استراغالوس رهيزانثوس ssp. جذور فار. جذور في الهند.

في السنوات الأخيرة ، تم تنفيذ عدد كبير من أعمال التصنيف الجزيئي لشرح الأنواع المختلفة من مشاكل التصنيف في استراغالوس [8-13]. كما تم استخدام الطرق القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل (ISSR و RAPD و DAMD) على نطاق واسع لمقارنة المواد الجينية لنباتين فرديين. علامات تكرار التسلسل متعدد البساطة (ISSRS) المتولدة من تفاعلات تفاعل البوليميراز المتسلسل أحادي التمهيدي مبعثرة بالتساوي في جميع أنحاء الجينوم ويتم توريثها بطريقة مندلية السائدة أو السائدة ، وهي تتغلب على التحدي المتمثل في توصيف مواقع SSR التي يتطلبها الساتل الصغير [14-18]. توفر تقنية التضخيم العشوائي للحمض النووي متعدد الأشكال (RAPD) تقييمًا سريعًا للاختلافات في التركيب الجيني للأفراد ذوي الصلة للوصول إلى التنوع الجيني [19-21]. وبالمثل ، فإن التضخيم الموجه للحمض النووي المصغر (DAMD) يكشف عن تعدد الأشكال بسبب السواتل الصغيرة [22]. نظرًا لأن DAMD يتم تنفيذه في تشدد PCR أعلى ، فإن الأنماط المنتجة لها قابلية أكبر للتكاثر. لذلك ، فإن تقنيات مثل ISSR و RAPD و DAMD ، والتي توفر العديد من النطاقات متعددة الأشكال ، فعالة للكشف عن العلاقات غير المحددة بين الأنماط الجينية المختلفة أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور.

2. المواد والأساليب

2.1. جمع المواد النباتية

تم جمع عينات الأوراق من الحقل في هلام السيليكا بعد Chase and Hills [23] لاستخراج الحمض النووي. تم جمع عدد كبير من العينات من جميع المواقع الممكنة والمعروفة للصحراء الباردة في لاهول-سبيتي (هيماشال براديش) وليه ولاداخ (جامو وكشمير) في الهند ، تم اختيار حوالي 20 نمطًا وراثيًا منها لـ ISSR و RAPD و وتحليلات DAMD (الجدول 1). عدد المُدخلات التي تم جمعها من جامو وكشمير أقل من هيماشال براديش لأن المنطقة ليست مناسبة للزيارة المتكررة بسبب الأنشطة الإرهابية السائدة هناك. أحد الأصناف البقولية وثيقة الصلة ، Oxytropis tatarica تم استخدام Bunge كمجموعة خارجية للمقارنة. تم تحضير عينات القسيمة ، وتم تصنيفها ، وإيداعها في معشبة المعهد الوطني للبحوث النباتية ، لكناو ، الهند (LWG) وتم فحصها جميعًا بشكل نقدي لتسجيل نطاق الاختلافات المورفولوجية المتاحة داخل الصنف.

2.2. عزل الحمض النووي

تم تجميد أنسجة الأوراق المجففة من هلام السيليكا (100 مجم) في نيتروجين سائل وطحنها في ملاط ​​ومدقة. تم استخراج الحمض النووي الجيني من مادة الأوراق المجففة باستخدام DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen ، فالنسيا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة مع تعديلات طفيفة. تم قياس كمية الحمض النووي المستخلص باستخدام مقياس الطيف الضوئي ND-1000 (Nanodrop ، الولايات المتحدة الأمريكية) وتم تقييم جودته بواسطة الرحلان الكهربي للهلام على 0.8 ٪ من الاغاروز الملون ببروميد الإيثيديوم.

2.3 تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل باستخدام بادئات ISSR و RAPD و DAMD

تم فحص مجموعة من 100 من بادئات الأقمار الصناعية الدقيقة التي تم شراؤها من جامعة كولومبيا البريطانية بكندا ، وتم اختيار 15 بادئة منها إنشاء ملفات تعريف متعددة الأشكال قابلة للتكرار (الجدول 2). تم إجراء تضخيم PCR لـ 50 نانوغرام من الحمض النووي في 10 ملي مولار Tris-HCl الأس الهيدروجيني 7.5 ، 50 ملي مول كلوريد ، 2.0 ملي MgCl2، 0.2 ملي dNTPs ، 0.2

M التمهيدي و 0.9 U Taq DNA (Bangalore Genei ، الهند) في تفاعل 25 لترًا باستخدام جهاز التدوير الحراري PTC 200 (MJ Research ، Inc. ، الولايات المتحدة الأمريكية). بعد تمسخ الأولي في

لمدة 4 دقائق ، كل دورة تتكون من 1 دقيقة تمسخ في ، 1 دقيقة من الصلب في

C ، جنبًا إلى جنب مع تمديد لمدة 7 دقائق في نهاية 35 دورة.

تم شراء بادئات RAPD من Operon Tech. شركة ألاميدا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية. في المجموع ، تم فحص 80 بادئة ديكامير (مجموعات B ، C ، N و U) لتضخيم PCR. من بينها 18 بادئة أنتجت ملفات تعريف متعددة الأشكال تم اختيارها لفحص البيانات لجميع المدخلات في هذه الدراسة (الجدول 2). تم إجراء تفاعلات RAPD النهائية في 25 لترًا من الأحجام التي تحتوي على 25 نانوغرام من قالب DNA ، وتمهيدي 10-pmole ، و 200 M من كل dNTP ، وتركيز 2.5 ملي Mg 2+ أيون في محلول عازل مناسب 1X مزود ، جنبًا إلى جنب مع الإنزيم و 0.5 وحدات للحرارة طق بوليميريز الحمض النووي (بنغالور جيني ، الهند). تم إجراء تضخيم الحمض النووي على جهاز حراري PTC-200 (MJ Research ، Inc. USA) ، والذي تمت برمجته ليشمل التشبع المسبق لمدة دقيقة واحدة ، متبوعًا بـ 45 دورة من التمسخ لمدة دقيقة واحدة ، التلدين في

لمدة 1 دقيقة ، والتمديد لمدة 1 دقيقة. سمحت الدورة النهائية بمدة 5 دقائق إضافية من التمديد في.

وبالمثل ، تم تنفيذ DAMD-PCR وفقًا لـ Zhou و Gustafson [24]. تتضمن هذه التقنية استخدام التسلسل الأساسي للساتل الصغير كتمهيدي ، منفردة ، في تفاعلات التضخيم. تم تحليل ستة بادئات تسلسل أساسية صغيرة للأقمار الصناعية (تم توليفها حسب الطلب من Bangalore Genei ، الهند) (الجدول 2). يحتوي خليط التفاعل (25 لتر) على 10 ملي مولار Tris-HCl (pH8.3) ، 50 ملي كلوريد البوتاسيوم ، 2 ملي مولار ملغ 2+ تركيز أيون ، 200 م لكل dNTP ، 20-pmole Primer ، 1 وحدة من طق بوليميراز (بنغالور جيني ، الهند) وحوالي 60 نانوغرام من الحمض النووي الجيني. تم الحصول على تضخيم الحمض النووي الأمثل من خلال 40 دورة بدرجات حرارة مختلفة ومدة زمنية (لمدة دقيقة واحدة ، ودقيقتين ، ودقيقتين). تم إجراء تضخيم الحمض النووي على جهاز حراري PTC-200 (MJ Research ، Inc. USA).

تم فصل منتجات PCR المضخمة على 1.5 ٪ (وزن / حجم) هلام agarose في 0.5 Tris-Borate EDTA (TBE) عازلة عند 100 فولت لمدة 3 ساعات ، ملطخة ببروميد الإيثيديوم ثم تم تصورها وتصويرها على جهاز Transilluminator للأشعة فوق البنفسجية باستخدام نظام التوثيق الهلامي (UV Tech ، المملكة المتحدة). تم تقدير المنتجات المضخمة على الهلام بالمقارنة مع مسطرة الحمض النووي منخفضة المدى لعلامة الوزن الجزيئي. تم فحص استنساخ منتجات التضخيم مرتين لكل بادئة متعددة الأشكال وتم حساب الأجزاء القابلة للتكرار فقط. تم توفير المواد الهلامية التمثيلية لكل نظام علامة في الشكل 2.


(أ)
(ب)
(ج)
(أ)
(ب)
(ج) يتم الحصول على ملفات تعريف الهلام نموذجيًا باستخدام (أ) تمهيدي ISSR (810) ، (ب) تمهيدي RAPD (OP-B06) ، و (ج) أساس DAMD (33.6). تم حل جميع الملامح في هلام agarose بنسبة 1.5 ٪ في 0.5 X TBE. الممرات التي تم تمييزها على أنها علامة (M) تحتوي على مسطرة النطاق المنخفض (بنغالور جيني ، الهند) كعلامة لحجم جزء الحمض النووي. يتم تمييز الممرات الأخرى باختصار التصنيف في الجدول 1.
2.4 تحليل البيانات

تم تسجيل البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة ISSR و RAPD و DAMD (المنتجات المكبرة المقدرة على الهلام بالمقارنة مع مسطرة الحمض النووي منخفضة المدى لعلامة الوزن الجزيئي) "1" للإشارة إلى الوجود و "0" للإشارة إلى عدم وجود نطاق. تم تحديد مصفوفة زوجية للمسافات بين الأنماط الجينية لبيانات النطاق من كل طريقة باستخدام معامل تشابه Jaccard في برنامج Free Tree [25]. من بيانات المسافة الزوجية ، تم حساب أشجار UPGMA بعد السماح باختبار تمهيد التشغيل 1000 تكرار باستخدام نفس البرنامج. تم عرض الأشجار وتعليقها عليها وطباعتها باستخدام طريقة عرض الشجرة (الإصدار 1.6.5 صفحة 2001) [26]. تحليل المجموعة ، التنوع الجيني (ح) [27] ، وفهرس معلومات شانون (أنا) [28] تم حسابها باستخدام برنامج POPGENE [29]. من أجل هذا التحليل ، تم اعتبار الأنماط الجينية في مجموعتين تتكونان من طرز وراثية من لاهول-سبيتي وليه ولداخ.

3. النتائج

3.1. التنوع الصرفي

أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور يُظهر قدرًا هائلاً من الاختلافات خاصة في حجم النباتات ، وطول الأوراق ، وشكل وحجم المنشورات ، وطبيعة الإزهار ، وحجم bracts ، وطول الكأس والقرون ، وما إلى ذلك. عادةً ما تكون النباتات بلا جذوع تقريبًا أو ذات ساق قصيرة جدًا لا يصل طولها إلى 10 سم. تصبح النباتات التي تنمو في تربة صلبة أو صخرية متقزمة مقارنة بالنباتات التي تنمو في التربة الرطبة والرملية. تنمو منفردة أو في خصلات من جذر سميك وخشبي معمر يختلف أيضًا في الطول اعتمادًا على طبيعة التربة. تختلف الأوراق بشكل كبير من 3 إلى 22 سم في الطول بين النباتات المختلفة حتى داخل نفس السكان. تمت مصادفة النباتات ذات الأوراق الأطول في بعض جيوب منطقة Sissu-Gondla في Lahul-Spiti في هيماشال براديش ، ومع ذلك ، في الارتفاعات العالية في منطقة Ladakh ، تكون النباتات ذات حجم قزم للغاية. وبالمثل ، تعبر المنشورات أيضًا عن اختلافات كبيرة في عدد وشكل وحجم وكثافة الشعر من نبات إلى آخر بغض النظر عن السكان. يختلف عدد المنشورات في كل ورقة من 29 إلى 45 اعتمادًا على طول خصلة الورقة. يتراوح حجم المنشورات من 3 إلى 15 ملم في الطول ومن 3 إلى 7 ملم في العرض. يختلف الشكل أيضًا بشكل كبير داخل المجتمع وقد يكون دائريًا أو منحرفًا أو إهليلجيًا أو سناني الشكل مع أنواع مختلفة من القمم (مستديرة ، أو منفرجة ، أو حادة ، أو هامشية). عادة ما تكون الوريقات مشعرة على كلا الجانبين ولكن كثافة الشعر تختلف بين النباتات بشكل رئيسي على السطح العلوي. ومع ذلك ، تم العثور على النباتات التي تم جمعها من جامو وكشمير أكثر شعرًا نسبيًا من غيرها. بشكل عام ، يتم تجميع الإزهار / الأزهار باتجاه طرف الساق دون وجود سيقان مميزة ، ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، خاصة عند استطالة السيقان قليلاً ، يصل طول الدعامة إلى 10 مم. Bract ، والذي يعتبر سمة تصنيفية مهمة في الجنس استراغالوس يختلف بشكل ملحوظ في طوله داخل المصنف. قد تكون مساوية أو أطول بشكل واضح من pedicel. مثل bract ، تعتبر الكأس أيضًا شخصية مفيدة أخرى في الجنس بأكمله للتمييز بين الأصناف ، ومع ذلك فهي تختلف اختلافًا واضحًا هنا. بصرف النظر عن الاختلاف في الطول (12-17 ملم) ، يختلف الكأس أيضًا في نسبة الأنبوب وطول الفصوص. عادةً ما يكون الأنبوب أطول من الفصوص ، ولكن أحيانًا تصبح الفصوص أكثر أو أقل مساوية للأنبوب. كما لوحظت اختلافات في حجم الزهرة (18-23 مم) وشكل البتلة القياسية (على نطاق واسع إلى مستطيل بيضاوي الشكل). على الرغم من أن بتلات الجناح عادة ما تكون أقصر من المعتاد ، إلا أنها في بعض الحالات تصل إلى طول البتلة القياسية. الأنماط جافة في جميع الأنحاء ولكن نادرًا ما لوحظ وجود شعر في الجزء السفلي. تظهر القرون أيضًا بعض الاختلافات في الطول (12-20 مم) وكثافة الشعر (معتدل إلى كثيف الشعر). الاختلافات المذكورة أعلاه غير منتظمة تمامًا ولا يمكن ربطها بأي مجموعة سكانية معينة.

3.2 التنوع الجيني

في هذه الدراسة ، تم استخدام ثلاث طرق مستقلة مثل ISSR و RAPD و DAMD على أنماط وراثية مختلفة من أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور. كشفت الطرق الثلاث عن تعدد الأشكال المستقل عن بعضها البعض من عدة مناطق من الجينوم. لذلك ، كشف تحليل البيانات المجمعة لجميع الطرق الثلاثة التي تتكون من عدد أكبر من البادئات والمزيد من تغطية الجينوم المدروسة معًا عن نمط شامل للتنوع الجيني بين الأنماط الجينية.

في ISSR ، تم استخدام 15 بادئة منفصلة نتج عنها 260 نطاقًا ، منها 242 نطاقًا متعدد الأشكال يكشف عن 93.07 ٪ تعدد الأشكال. اختلف عدد النطاقات لكل أساس من 11 (824) إلى 23 (830) مع 17.3 نطاقًا لكل أساس. تراوح حجم الأجزاء من 450 نقطة أساس إلى 2800 نقطة أساس. في حالة RAPD ، كان 352 نطاقًا متعدد الأشكال من أصل 381 نطاقًا تم الحصول عليها مع 18 بادئة كشفت عن 92.38 ٪ تعدد الأشكال. تراوح عدد النطاقات لكل جهاز تمهيدي من 14 (OPN-10) إلى 26 (OPU-07) مع 21.16 نطاقًا لكل جهاز تمهيدي. تراوح حجم الأجزاء من 250 نقطة أساس إلى 3000 نقطة أساس. ستة بادئات DAMD نتج عنها 142 نطاقًا متعدد الأشكال من إجمالي 156 نطاقًا تكشف عن تعدد الأشكال بنسبة 91.02٪. يتراوح حجم العصابات من 200 نقطة أساس إلى 3000 نقطة أساس. اختلف عدد النطاقات لكل جهاز تمهيدي من 22 (HVR) إلى 32 (HVA) بمتوسط ​​23.5 نطاقًا لكل جهاز تمهيدي. بيانات النطاق التراكمية التي تم إنشاؤها من خلال الطرق الثلاثة المذكورة أعلاه لتفاعل تضخيم التمهيدي الفردي (SPAR) الناتجة هي 92.34 ٪ تعدد الأشكال (الجدول 2) عبر جميع الأنماط الجينية وهذا المستوى من تعدد الأشكال غير المحدد يشير إلى أن أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور كانت متنوعة بشكل كبير في الهند.

تم استخدام البيانات التراكمية لإنشاء مؤشر التشابه لأساليب ISSR و RAPD و DAMD بناءً على معامل التشابه الخاص بـ Jaccard. تفاوتت قيم التشابه للبيانات المجمعة من 0.19 إلى 0.84 بين أزواج من الأنماط الجينية (الجدول 3). تم استخدام تحليل الكتلة لإنشاء مخطط شجر UPGMA بعد اختبار التمهيد 1000 تكرار. تم تجميع جميع الأنماط الجينية من الأصناف المرشحة في مجموعتين رئيسيتين (مع 99٪ bootstrap) تم تمييزهما على أنهما A و B في الشكل 3. تم تجميع الأنماط الجينية لمنطقة Lahul-Spiti في المجموعة A ، بينما تحتوي المجموعة B على الأنماط الجينية لـ Leh ومنطقة لاداخ أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور. ال Oxytropis tatarica تم استخدام Bunge كمجموعة خارجية (Og) في الدراسة والتي تم فصلها بوضوح عن أ. ريزانثوس ssp. جذور فار. جذور. في المجموعة الفرعية A1 ، تم تجميع جميع المُدخلات (AR1-AR7) من منطقة كوكسار معًا. أظهر أفراد هذه المجموعة 80٪ من التشابه. وبالمثل ، تم تجميع جميع المُدخلات (AR8-AR10) باستثناء AR11 التي تم جمعها من Gondla معًا في المجموعة الفرعية A2 مع تشابه 77٪. لم يكن التجميع الفرعي الإضافي للانضمام AR12-17 وفقًا للانتماء الجغرافي ولم يكن قائمًا على أي تقاربات شكلية. في المجموعة الفرعية A3 ، تم تجميع مدخلات موقعين وارتفاعات مختلفة تمامًا (AR11 من Gondla ، 2905 مترًا و AR12 من Triloki Nath ، 3812 مترًا) مع تشابه بنسبة 71 ٪. تم تجميع العناصر AR13 من Gondla و Sissu و AR14 من Chota Dara بقيمة معامل تشابه 60 ٪ في المجموعة الفرعية A4. كانت هذه المجموعات السكانية بعيدة جغرافياً عن بعضها البعض وتختلف بشكل واضح في الظروف المناخية والتكوينية. تم تجميع المدخلات AR15 (من بين Chatru و Chota Dara) و AR17 (من Gramphu) مرة أخرى معًا في المجموعة الفرعية A5 مع تشابه 47 ٪ فقط. Likewise, the accession AR16 collected from Chota Dara has not clubbed with the other individuals of the same locality and distinctly separated out in the dendrogram. Cluster B includes all the accessions of Astragalus ssp. rhizanthus فار. rhizanthus of Leh and Ladakh region (4800 m–5200 m). The UPGMA dendrogram thus depicts apparent correlation between geographical and genetic diversity amongst Lahul-Spiti and Leh and Ladakh genotypes (Figure 3). Estimates of Shannon Index (أنا) and gene diversity (ح) showed that the target genotypes of Leh and Ladakh were more heterogeneous and had higher ح و أنا values (0.2216 and 0.3826,. resp.) compared to the corresponding values (0.2106 and 0.3512,. resp.) in the genotype of Lahul-Spiti (Table 4).


محتويات

A study conducted by the National Science Foundation in 2007 found that genetic diversity (within species diversity) and biodiversity are dependent upon each other — i.e. that diversity within a species is necessary to maintain diversity among species, and vice versa. According to the lead researcher in the study, Dr. Richard Lankau, "If any one type is removed from the system, the cycle can break down, and the community becomes dominated by a single species." [3] Genotypic and phenotypic diversity have been found in all species at the protein, DNA, and organismal levels in nature, this diversity is nonrandom, heavily structured, and correlated with environmental variation and stress. [4]

The interdependence between genetic and species diversity is delicate. Changes in species diversity lead to changes in the environment, leading to adaptation of the remaining species. Changes in genetic diversity, such as in loss of species, leads to a loss of biological diversity. [2] Loss of genetic diversity in domestic animal populations has also been studied and attributed to the extension of markets and economic globalization. [5] [6]

Adaptation Edit

Variation in the populations gene pool allows natural selection to act upon traits that allow the population to adapt to changing environments. Selection for or against a trait can occur with changing environment – resulting in an increase in genetic diversity (if a new mutation is selected for and maintained) or a decrease in genetic diversity (if a disadvantageous allele is selected against). [7] Hence, genetic diversity plays an important role in the survival and adaptability of a species. [8] The capability of the population to adapt to the changing environment will depend on the presence of the necessary genetic diversity [9] [10] The more genetic diversity a population has, the more likelihood the population will be able to adapt and survive. Conversely, the vulnerability of a population to changes, such as climate change or novel diseases will increase with reduction in genetic diversity. [11] For example, the inability of koalas to adapt to fight Chlamydia and the koala retrovirus (KoRV) has been linked to the koala's low genetic diversity. [12] This low genetic diversity also has geneticists concerned for the koalas' ability to adapt to climate change and human-induced environmental changes in the future. [12]

Small populations Edit

Large populations are more likely to maintain genetic material and thus generally have higher genetic diversity. [7] Small populations are more likely to experience the loss of diversity over time by random chance, which is called genetic drift. When an allele (variant of a gene) drifts to fixation, the other allele at the same locus is lost, resulting in a loss in genetic diversity. [13] In small population sizes, inbreeding, or mating between individuals with similar genetic makeup, is more likely to occur, thus perpetuating more common alleles to the point of fixation, thus decreasing genetic diversity. [14] Concerns about genetic diversity are therefore especially important with large mammals due to their small population size and high levels of human-caused population effects. [16]

A genetic bottleneck can occur when a population goes through a period of low number of individuals, resulting in a rapid decrease in genetic diversity. Even with an increase in population size, the genetic diversity often continues to be low if the entire species began with a small population, since beneficial mutations (see below) are rare, and the gene pool is limited by the small starting population. [15] This is an important consideration in the area of conservation genetics, when working toward a rescued population or species that is genetically-healthy.

Mutation Edit

Random mutations consistently generate genetic variation. [7] A mutation will increase genetic diversity in the short term, as a new gene is introduced to the gene pool. However, the persistence of this gene is dependent of drift and selection (see above). Most new mutations either have a neutral or negative effect on fitness, while some have a positive effect. [7] A beneficial mutation is more likely to persist and thus have a long-term positive effect on genetic diversity. Mutation rates differ across the genome, and larger populations have greater mutation rates. [7] In smaller populations a mutation is less likely to persist because it is more likely to be eliminated by drift. [7]

Gene flow Edit

Gene flow, often by migration, is the movement of genetic material (for example by pollen in the wind, or the migration of a bird). Gene flow can introduce novel alleles to a population. These alleles can be integrated into the population, thus increasing genetic diversity. [16]

For example, an insecticide-resistant mutation arose in أنوفيليس غامبيا African mosquitoes. Migration of some A. gambiae mosquitoes to a population of Anopheles coluzziin mosquitoes resulted in a transfer of the beneficial resistance gene from one species to the other. The genetic diversity was increased in A. gambiae by mutation and in A. coluzziin by gene flow. [17]

In crops Edit

When humans initially started farming, they used selective breeding to pass on desirable traits of the crops while omitting the undesirable ones. Selective breeding leads to monocultures: entire farms of nearly genetically identical plants. Little to no genetic diversity makes crops extremely susceptible to widespread disease bacteria morph and change constantly and when a disease-causing bacterium changes to attack a specific genetic variation, it can easily wipe out vast quantities of the species. If the genetic variation that the bacterium is best at attacking happens to be that which humans have selectively bred to use for harvest, the entire crop will be wiped out. [18]

The nineteenth-century Great Famine in Ireland was caused in part by a lack of biodiversity. Since new potato plants do not come as a result of reproduction, but rather from pieces of the parent plant, no genetic diversity is developed, and the entire crop is essentially a clone of one potato, it is especially susceptible to an epidemic. In the 1840s, much of Ireland's population depended on potatoes for food. They planted namely the "lumper" variety of potato, which was susceptible to a rot-causing oomycete called إنفستان فيتوفثورا. [19] The fungus destroyed the vast majority of the potato crop, and left one million people to starve to death.

Genetic diversity in agriculture does not only relate to disease, but also herbivores. Similarly, to the above example, monoculture agriculture selects for traits that are uniform throughout the plot. If this genotype is susceptible to certain herbivores, this could result in the loss of a large portion of the crop. [20] [21] One way farmers get around this is through inter-cropping. By planting rows of unrelated, or genetically distinct crops as barriers between herbivores and their preferred host plant, the farmer effectively reduces the ability of the herbivore to spread throughout the entire plot. [22] [23] [24]

In livestock Edit

The genetic diversity of livestock species permits animal husbandry in a range of environments and with a range of different objectives. It provides the raw material for selective breeding programmes and allows livestock populations to adapt as environmental conditions change. [25]

Livestock biodiversity can be lost as a result of breed extinctions and other forms of genetic erosion. As of June 2014, among the 8,774 breeds recorded in the Domestic Animal Diversity Information System (DAD-IS), operated by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), 17 percent were classified as being at risk of extinction and 7 percent already extinct. [25] There is now a Global Plan of Action for Animal Genetic Resources that was developed under the auspices of the Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture in 2007, that provides a framework and guidelines for the management of animal genetic resources.

Awareness of the importance of maintaining animal genetic resources has increased over time. FAO has published two reports on the state of the world's animal genetic resources for food and agriculture, which cover detailed analyses of our global livestock diversity and ability to manage and conserve them.

High genetic diversity in viruses must be considered when designing vaccinations. High genetic diversity results in difficulty in designing targeted vaccines, and allows for viruses to quickly evolve to resist vaccination lethality. For example, malaria vaccinations are impacted by high levels of genetic diversity in the protein antigens. [26] In addition, HIV-1 genetic diversity limits the use of currently available viral load and resistance tests. [27]


3. النتائج

3.1. Initial marker analyses and genetic diversity

The raw dataset contained a total of 43,736 SNPs genotyped across 100 accessions. After filtering the SNP dataset by minor allele frequency (MAF ≥ 0.05), call rate (≥ 80%), polymorphism information content (PIC ≥ 1%) and reproducibility (≥ 95%), 12,585 SNPs were retained (S1 Table). A total of 6,801 (54.04%) SNPs had a MAF of less than 0.2 (Fig 1). The PIC values of the markers varied from 0.095 to 0.5 (Fig 2) with an average of 0.3. About 2.57% of the markers had a PIC lower than 0.1 while 28.72%, 19.32% and 18.46% of the markers had PIC values between 0.1–0.2, 0.2–0.3 and 0.3–0.4 respectively. Informative markers with the highest PIC values (0.4–0.5) represent 31% of the markers used. The proportion of heterozygosity ranged from 0 (1 SNP) to 0.8 (7 SNPs) with an average of 0.23 (Fig 3). However, more than half of the markers (56.92%) had a proportion of heterozygosity lower than 0.2 across the accessions.

Analysis of diversity revealed low diversity with He values per population ranging from 0.196 to 0.228 while Ho values per population ranged from 0.223 to 0.248. The highest He value was observed in the Adjarra population and the lowest in the Kpomasse-Tori population (Table 2). يقع طراز Fيكون, which measures the inbreeding of an individual within a sub-population was significantly high (ranging from 0.781 to 0.848) across all the populations (Table 2).

3.2 Population relatedness and structure

In order to test for the subdivision of the Garcinia populations, an AMOVA and a pairwise genetic differentiation estimates (Fشارع) were performed for the 12,585 retained SNP markers. The results of the AMOVA (Table 3) indicated significant but weak genetic structure between regions and among populations. Only 0.86% of the genetic variation was partitioned among regions (P < 0.001) and 1.28% among populations (P < 0.001). Most of the variations (97.86%) were observed among the individuals within populations (P < 0.001).

Pairwise genetic differentiation estimates (Fشارع) also indicated significant (P <0.001) but low levels of genetic differentiation (Table 4). The highest genetic differentiation were found between the Kpomasse-Tori and Porto-Novo (Fشارع = 0.082) populations.

The unweighted pair group method of arithmetic averages (UPGMA) analysis clustered the 100 جي. kola accessions into two admixed clusters (Fig 4). Cluster I was composed of 94 accessions from all sampled populations while cluster II was composed of 6 accessions. The result showed no clustering based on geographical locations (Fig 4).

Blue: Cluster I Red: Cluster II.

The visualization of the population structure using DAPC displayed two admixed genetic clusters (S1 Fig). This genetic structure is similar to the high admixture observed through the UPGMA tree, indicating high genetic relatedness among the accessions. However, the admixture analysis detected the lowest cross-validation error at K = 1 (Fig 5). Indeed, the best value of k clusters is the value with the lowest cross-validation error.


4. مناقشة

The present study used three genes of mitochondrial DNA to provide basic molecular information to allow better insight into factors contributing to genetic diversification among populations and possible mechanisms triggering the evolution of different patterns of adult emergence of M. raddei. High genetic diversity and distinct genetic differentiation among sampled populations were identified through the mitochondrial analyses, and the assumption that particular periodic behaviors and outbreaks of M. raddei in Liaoning Province mainly result from the absence of genetic flow with other populations and local genetic isolation was preliminarily denied.

4.1 Genetic diversity

The largest nucleotide diversity and differences are detected in HN population, and four beetle specimens occupy one unique haplotype, respectively. All results provide a possibility that Xixia County might constitute the ancestral range of this species in Henan Province. The assumption requires more samples of Xixia County and adjacent areas to be further evaluated and verified. High number of unique haplotypes, lack of ancestral and shared haplotypes reveal that M. raddei are not invasive species being recently introduced, but how long they have settled in China poses a need for subsequent confirmation. Carter et al. ( 2009 ), Carter et al. ( 2010 ) identified the lower mtDNA haplotype diversity of A. glabripennis (Coleoptera: Cerambycidae) in invasive range comparing with native populations due to population bottleneck and genetic drift. 37 different mitochondrial haplotypes were obtained from a sample of 131 beetles in Asia, whereas only 12 unique haplotypes were detected in 258 beetles from North America. Javal et al. ( 2017 ) also observed the general pattern of decreasing exclusive haplotype frequency of invasive populations of A. glabripennis in comparison with Asian native populations. Three most common haplotypes are closely shared and dominate all invasive regions. Zheng et al. ( 2013 ) reported that large number of exclusive haplotypes might be indicators for native species, especially for insect species with low mobility. Kononov et al. ( 2016 ) identified the lower haplotype diversity of a fir bark beetle, Polygraphus proximus Blandford (Coleoptera: Scolytinae), following its invasion into Siberian and European parts of Russia from its native range. Men et al. ( 2017 ) also reported that Dendrolimus kikuchii Matsumura (Lepidoptera: Lasiocampidae) had similar genetic characteristics among various spatial populations, which might be native to southern China.

4.2 Genetic differentiation and structure

Among all populations of M. raddei investigated, most have developed strong genetic differentiation and a low level of genetic flow, and the major proportion of genetic diversification was found among populations. بالرغم ان M. raddei adults have a moderate flight ability allowing short-distance dispersal (Gao, 2001 ), together with anthropogenic larval migration by occasional transportation of infested timbers, while most sampling sites in the present experiment are far from each other and restrictions in the landscape permeability can reduce genetic exchange between habitat patches to a greater extent. As a result, there are few chances for movement among populations, and with the help from variation in regional microclimate, biology and genetic drift, significant genetic diversification has gradually developed. Usually, IBD effects are pronounced in moderately mobile species, but are weak in low- and high-mobility species (Peterson & Denno, 1998 ). Among the populations of strong dispersers, extensive gene flow homogenizes populations across large geographic areas, whereas in sedentary species, limited gene flow allows nearly all populations to diverge even without the effects of geographical barriers. In intermediate dispersers, genetic homogeneity is achieved at small spatial scales, but limited dispersal ability reinforces genetic divergence over long distances (Peterson & Denno, 1998 ). We have reason to assume that there are positive correlations between genetic and geographic distances among populations of M. raddei. However, our current data were unable to obtain statistically significant results in mantel tests, which mainly resulted from our small sample size.

Genetic differentiation among populations is strongly correlated to various factors, such as a species’ dispersal ability, geographical barriers, ecological difference, and human-mediated migration (Miller et al., 2003 Restoux et al., 2010 Sun et al., 2012 Tuda et al., 2014 Wang et al., 2015 ). As for genetic differentiation and genetic flow inches between pairwise populations, AH and HN populations were found to show the least genetic differentiation and frequent gene flow. Aside from comparatively shorter geographic distance between the two sites, abundant railway lines and highway routes have developed between Anhui and Henan provinces. Therefore, to a great extent, anthropic movement of infested wood or wood products provide routes for the hitchhiking of living adults and larvae, and this likely increased the genetic exchange between local populations. Additionally, the two local populations share the same host species Q. accutisima, possibly playing some roles in the development of lower genetic diversification. Although SD and LN populations are isolated by the Bohai Sea and infest different host species, comparatively frequent gene flow was also observed between these two populations, for which frequent marine timber transportation, similar oceanic monsoonal climates and adult dispersal by shipping may be responsible. Simultaneously, the LN population still had frequent gene flow with the SD population. So the absence of genetic exchange with other spatial populations and local isolation were not observed in the periodical population of Liaoning Province, which seems an unlikely explanation for its pattern of adult emergence. Alternatively, environmental factors might be plausible factors. Furthermore, high genetic differentiation and obvious genetic diversity among the seven populations might conversely determine great variance in fecundity, larval capacity of degradation and nutrient acquisition along with adaptability to extreme environmental conditions, which further leads to the differences of regional population density and destructive levels to oak forest ecosystems.

With reference to phylogenetic analyses of haplotypes and concatenated sequences, distinct genetic differentiation is detected between NC and SC population groups. Indeed, different geographic populations of M. raddei attack various oak tree species (EPPO, 2018 ). Q. glauca و Q. acutissima are commonly infested in southern populations of China, whereas M. raddei regularly exploits Q. mongolica و Q. liaotungensis in northern regions of China. Within SC and NC population groups, pairwise populations AH and HN, NMG and LN shared the same clade with lower genetic distance. Coincidently, two pairs of populations infest the same host species Q. acutissimam و Q. mongolica، على التوالى. So, a host-associated differentiation (HAD) might occur among spatial populations of M. raddei. Previous studies have well documented that among polyphagous insects, ecological divergence occurs as a consequence of the selection pressure imposed by the host traits. Even in the absence of physical barriers, different host resources can act as the selection basis to form new ecotopes of herbivores and subsequently strengthen their genetic differentiation. Consequently, geographical populations exploiting different resources might be genetically distinct (Abrahamson et al., 2001 Ferrari et al., 2012 Forbes et al., 2017 Medina et al., 2012 Ruiz-Montoya et al., 2003 ). However, few previous studies have reported that HAD phenomenon has been observed among wood-feeding longhorn beetles, but for A. glabripennis, another wood-boring pest, some experiments demonstrated that host trees can affect the insect's gut microbial community composition, the level of cellulase activity, and the expression level of digestive and detoxification genes (Erin et al., 2018 Geib et al., 2009 ). Therefore, it is presumed that similar effects are likely to occur among M. raddei larvae which live in various oak tree species, and that host plant-associated genomic differentiation will evolve over time. Unexpectedly, some exceptions were also detected. Although SD population infest Q. acutissimam the same as AH and HN populations, distinct genetic diversification was obtained with other two spatial populations. Frequent gene flow with LN population, restricted genetic exchange with southern populations by geographical barriers and limited human-aided pathways, might eventually shape the phylogeography. YNW and YNP populations infest common host species Q. glauca and are only isolated by comparatively shorter geographical distance (100 km), obvious HAD phenomenon was still not present between them. Recent invasive events or local microclimate might be as the cause, which needs more samples of Yunnan Province and adjacent areas to facilitate a more systematic investigation.

Massicus raddei have a wide natural distributional range, but only have developed high population density and reached destructive damage to forest ecosystems in Liaoning and Jilin provinces. By coincidence, among those regional populations, a periodic (once per 3 years) adult emergence phenology was also observed (EPPO, 2018 ). It is therefore assumed that there exists a causal relationship between the particular pattern of adult emergence and serious infestation. Previous studies have proposed that, within an insect species, the populations with annual emergence are considerably less dense than periodical populations (Bulmer, 1977 Lloyd & Dybas, 1966 Martin & Simon, 1990 ), and extraordinarily high densities and epidemic outbreaks in M. raddei populations of northeastern China are likely to be attributed to predation avoidance or predator satiation achieved by periodic behavior (Williams & Simon, 1995 ). In the present study, the assumption that serious periodic outbreak of population in Liaoning Province might be a result of local evolution in the absence of gene flow was preliminarily ruled out. Future researches should pay more attention on its biology, host-parasitoid interaction, and climatic factors, which may trigger proto-periodicity and favor the development and perfection of periodicity, in order to clarify the origin and maintenance mechanisms behind this interesting ecological phenomenon.

In conclusion, the present work, a preliminary attempt to investigate population structure across distributional areas of M. raddei in China. These results not only expand our genetic knowledge of this borer species, but also provide some new perspectives and theoretical basis for subsequent specialized studies in some regional populations. For instance, all spatial populations of Henan Province can be regarded as one research focus to evaluate the possibility of Xixia County as the ancestral center. More local populations of Shandong and Liaoning provinces should be collected to verify frequent gene flow and the lack of local genetic isolation between periodical and non-periodical populations once again, and then provide more detailed information to obtain a comprehensive understanding of contributing ecological and artificial factors shaping the phenomenon. Moreover, future research employing more extensive samples and covering wider distributional sites, along with additional mitochondrial and nuclear molecular markers are needed to allow a better understanding of genetic structure among populations all over China.


Figure 3.2.2 An atom consists of three subatomic components: protons, neutrons and electrons.

ان ذرة is the smallest particle of an element that still has the properties of that element. Every substance is composed of atoms. Atoms are extremely small, typically about a ten-billionth of a metre in diametre. However, atoms لاتفعل have well-defined boundaries, as suggested by the atomic model shown below.

كل ذرة is composed of a central area — called the نواة — and one or more subatomic particles called الإلكترونات , which move around the nucleus. النواة أيضا consists of subatomic particles. It contains one or more proton s and typically a similar number of neutrons . The number of protons in the nucleus determines the type of element an atom represents. An atom of hydrogen, for example, contains just one proton . Atoms of the same element may have different numbers of neutrons in the nucleus. Atoms of the same element with the same number of protons — but different numbers of neutrons — are called isotopes .

Protons have a positive electric charge and neutrons have no electric charge. Virtually all of an atom’s mass is in the protons and neutrons in the nucleus. Electrons surrounding the nucleus have almost no mass, as well as a negative electric charge. If the number of protons and electrons in an atom are equal, then an atom is electrically neutral, because the positive and negative charges cancel each other out. If an atom has more or fewer electrons than protons, then it has an overall negative or positive charge, respectively, and it is called an أيون .

The negatively-charged electrons of an atom are attracted to the positively-charged protons in the nucleus by a force called electromagnetic force , for which opposite charges attract. Electromagnetic force between protons in the nucleus causes these subatomic particles to repel each other, because they have the same charge. However, the protons and neutrons in the nucleus are attracted to each other by a different force, called nuclear force , which is usually stronger than the electromagnetic force. Nuclear force repels the positively-charged protons from each other.


معلومات تكميلية

معلومات تكميلية

This file includes detailed descriptions of PAGE participating studies, phenotype harmonization, genotyping and imputation, population substructure characterization, the comparison of meta- and mega-analyses, extended statistical methods, and characterization of clinically-relevant variants, with 17 Supplementary Figures. Acknowledgements not included in the main text are also listed.

ملخص التقارير

الجداول التكميلية

This file contains Supplementary Tables 1-7: Supplementary Table 1 Phenotypes in PAGE, both combined and stratified by self-identified race/ethnicity Supplementary Table 2 Results from SUGEN and GENESIS of novel and secondary loci reaching genome-wide significance across all 26 traits Supplementary Table 3 Results from SUGEN stratified by self-identified race/ethnicity and combined in fixed-effects meta-analysis for all novel and secondary loci across all 26 traits Supplementary Table 4 Results from SUGEN and GENESIS for all previously reported loci in the combined sample (mega-analysis) for each continuous trait Supplementary Table 5 All known variants with reference information for the indicated traits. This includes rsID, PubmedID, citation, sample descriptors (both discovery and replication), and reported gene Supplementary Table 6 Bibliography and study descriptors for the largest published manuscript by trait in the NHGRI-EBI GWAS Catalog Supplementary Table 7 Comparison of effect sizes (both as-published and standardized for sample size) of previously reported trait-loci associations between in the NHGRI-EBI GWAS Catalog and PAGE GWAS results.


Genetic diversity and structure of Jatropha curcas L. in its centre of origin

To investigate the genetic diversity and structure of Jatropha curcas L. oilseed plant, in this study, native populations from Chiapas, Mexico, were evaluated, using microsatellite DNA markers. A total of 93 representative samples were selected from seven sites in two regions in the state of Chiapas grouped by geographical proximity, where leaf samples were collected to isolate the genomic DNA. Individual polymerase chain reactions were carried out with ten pairs of specific oligonucleotides for the microsatellites of J. curcas , separating the products of amplification by acrylamide electrophoresis. Twenty-seven fragments were detected (77% polymorphic) with which heterozygous individuals were distinguished. The most informative microsatellite was Jcps20 (nine alleles, polymorphic index content 0.354). The average polymorphism per population was 58%. The Hardy–Weinberg tests revealed a reproductive pattern of non-random mating. The diversity descriptors and the analysis of molecular variance revealed that the populations were structured and moderately differentiated ( F ST 0.087) and that this differentiation was not due to isolation by distance, as the Mantel test was not significant ( P = 0.137), but rather due to allopatry. Bayesian analysis revealed that the accessions belonged to only four genetic groups and confirmed the differentiation between the regions. Because some loci were in Hardy–Weinberg disequilibrium, it is proposed that differentiation is due to the clonal reproduction of J. curcas practised by farmers in Chiapas, along with the anthropogenic dispersion at regional levels. The results of this study reveal that J. curcas in Chiapas has genetic diversity that is greater than that reported in other parts of the world, which represents a potential germplasm pool for the selection of genotypes.


شاهد الفيديو: التنوع البيولوجي- biodiversity (شهر فبراير 2023).