Iranian Medicago genetic resources: exploration, collection, conservation and centers of diversity | ||
| پژوهش های کاربردی زراعی | ||
| Article 8, Volume 28, Issue 106, March 2015, Pages 55-63 PDF (2.45 M) | ||
| DOI: 10.22092/aj.2015.105676 | ||
| Author | ||
| M. R. Abbasi* | ||
| Researcher of Agriculture and Natural Resources Research Center of Khorasan-e Razavi | ||
| Abstract | ||
| Awareness of conservation situation in plant genetic resources has a key role in applied plant research. Medicago is the main forage legume crop in Iran. A total of 1957 accessions belong to 19 Medicago species were collected from all over the country. It increased total conserved materials to 1033 and 1299 accessions in alfalfa (M. sativa L.) and wild relatives of alfalfa (M. spp), respectively. It also increased number of conserved species in the Medicago collection to 22 species. The species with large number included of M. sativa L., M. rigidula (L.). All., and M. minima (L.) Bartal. with 701, 230, and 159 accession, respectively. Geographical altitude in collection site differed from -21 m in Noushahr for M. polymorpha L. to 2838 m in Kerman province for M. rigidula (L.) All. and M. coronata (L.) Bartal. The paper has been discussed the conservation situation of Medicago species in the country. It was identified a main center of genetic diversity for alfalfa in mountainous area of North Eastern of the country, besides former identified centers. Whereas for noncultivated species were identified two main center of genetic diversity in West and South- Western of the country. Collected Medicago materials in addition to former ones provided a huge potential of Medicago germplasm in order to use in Medicago breeding programs and other research | ||
| Keywords | ||
| collection; conservation; center of diversity; medicago | ||
| Full Text | ||
|
مقدمه یونجه که به عنوان ملکه گیاهان علوفهای نامیده می شود مهمرین لگوم علوفهای در کشور و همچنین در برخی از کشورهای دیگر می باشد. در ایران سطح زیر کشت گونه زراعی آن حدود 600000 هکتار است. جنس یونجه (Medicago) در طایفه Trifolieae و خانواده Fabaceae (لگومینوز (پروانه آسا)) قرار دارد و مطابق با طبقه بندی Small وJompe (19) دارای 30 گونه چند ساله و 60 گونه یک ساله می باشد. تعداد 22 گونه آن در ایران گسترش طبیعی دارند (15). منشا یونجه (M. sativa L.) طبق نظر واویلوف آسیای صغیر، ایران و ترکستان می باشد و شکل وحشی آن از اورآسیا تا سیبری پراکنده است (11). بخشهایی از ایران در اطراف دریای خزر و شرق فلات آناتولی مراکز منشاء اشکال دیپلویید M. sativa L. هستند (14). در صورتی که درههای حاصل خیز رشته کوههای زاگرس و البرز و واحههایی در مرکز تا جنوب فلات ایران منشا اشکال زراعی و تتراپلویید یونجه زراعی محسوب میشوند(14). گونه زراعی دارای دو سطح پلوئیدی، دیپلوئید (2n=2X=16) و تتراپلوئید (2n=4X=32) می باشد. این گونه دارای دو نوع رنگ گل عمده (زرد و یا ارغوانی (بنفش-آبی)) است. در اشکال گل زرد هر دو سطح پلوئیدی به عنوان زیرگونه(L.) Arcangeli M.sativa subsp. falcate که دارای نیامهای مستقیم تا داسی شکل است طبقه بندی می گردند، در صورتیکه فرمهایی باگلهای ارغوانی (بنفش- آبی) رنگ اگر تتراپلوئید باشند به عنوان زیر گونه M. sativa ssp. sativa (L.) L. & L. و درصورتیکه دیپلوئید باشند به عنوان زیر گونه Schmalh. M. sativa subsp. caerulea طبقه بندی میشوند (17). این دو زیر گونه اخیر هر دو دارای نیامهای پیچ دار هستند(17). وضعیت حفاظت گونه های یونجه از نظر قرار داشتن در معرض خطر یا انقراض توسط Prosperi و همکاران (16) بیان شده است. در آن فهرست از وضعیت بسیاری از واحدهای گیاهشناسی یونجه اطلاعی ارائه نشده است و نویسنده در ستون وضعیت حفاظت واحد مربوطه علامت سوال گذاشته است. طبق گزارش Bauchan و Greene (7) حدود 15 گونه در جنس یونجه برای مقاصد مختلف از جمله تعلیف احشام، اصلاح خاک، گیاه پوششی، گیاه همراه، استفاده دارویی و زینتی کشت می گردند که اکثر آن گونهها در ایران نیز پراکنش دارند. حفاظت به عنوان یک سیستم مدیریت منابع تعریف شده است که طی آن بیشترین سود و منفعت برای نسل حاضر تولید گردد بدون اینکه به سود نسلهای آینده آسیب و ضرری برساند (13). لذا تودههای بومی برای نسلهای آینده بایستی حفظ شوند چون آنها پناهگاه و لنگرگاه تنوع صفات با اهمیت برای برنامههای به نژادی آینده و برای سیستمهای جدید کشاورزی هستند، بعلاوه این تودهها با هویت فرهنگی گروه معینی از مردم ارتباط دارند ( 5 و 6). ارزش حفاظت ذخایر توارثی به منظور استفاده در به نژادی گیاهان علوفهای حداقل برای 70 سال است که شناخته شده است. لذا تاکید موکدی برای حفاظت ذخایر توارثی از 1960 افزایش یافته است (9). اولین مرحله در یک برنامه به نژادی موفق جمع آوری و ارزیابی یک مجموعه جامعی از ژرم پلاسم گیاه مربوطه است. متعاقبا به نژادی از تنوع ژنتیکی درون کلکسیون استفاده کرده و موفقیت آن به وجود تنوع ژنتیکی کلکسیون جمع آوری شده بستگی دارد (8 و 20 ). علیرغم اینکه ایران منشاء تنوع ژنتیکی بسیاری از گیاهان علوفهای است (2 و 18) ولی به دلیل عدم جمعآوری مناسب، تاکنون این مواد در برنامههای بهنژادی گیاهان علوفهای در داخل کشور کمتر به کار گرفته شدهاند. تداوم خطر فرسایش تنوع ژنتیکی در گونههای گیاهان علوفهای به علت استفاده وسیع از واریتهها و ارقام جدید، تغییرات اساسی در فعالیتهای کشاورزی و استفاده از زمین، احداث جاده ها، شهرکها، شهرها و مناطق صنعتی وجود دارد. لذا این عوامل باعث فرسایش ذخایر ژنتیکی داخلی که طی سالیان متمادی با ریز اقلیمهای مختلف ایران سازش یافتهاند می گردند. به همین خاطر فعالیتهای مربوط به شناسایی، حفاظت و بهره برداری پایدار از این ذخایر ژنتیکی اهمیتی دو چندان دارد و این مقاله به این موضوع می پردازد.
مواد و روشها جمع آوری براساس روش و دستورالعمل IPGRI صورت گرفت که این دستورالعمل برای جمع آوری بذر گیاهان زراعی و خویشاوندان وحشی بشکل خلاصه و مفید زیر است (3 و 12): أ- اساس انتخاب محل جمع آوری، اختلاف در ارتفاع، وضعیت توپوگرافی و عرض جغرافیایی که در نهایت تغییرات آب و هوایی را باعث میگردید بود. ب- نمونه گیری بصورت تصادفی و واحد جمع آوری توده بود که برای اطمینان از تصادفی بودن، اخذ نمونه به فواصل ثابت از یکدیگر در مسیر قدم زدن انجام شد. ج- از 50 تا 100 بوته در هر نقطه نمونه گیری (Site) بذر جمع آوری گردید. در گیاهان دگر گشن حداقل از 50 گیاه بذرگیری شد. فایده این نمونه گیری حفظ بیشترین تنوع ممکنی است که در نقطه نمونه گیری وجود داشت و همچنین برای مطالعات ژنتیکی آینده توده، از نقطه جمع آوری مناسب بود. د- مسیر جمع آوری با استفاده از نقشههای دارای خطوط تراز به مقیاس 1:500000 و نقشه جاده تعیین گردید اگر برای ورود به یک منطقه اجازه رسمی لازم بود این مجوز اخذ گردید. ه- زمان جمع آوری موقعی بود که محصولات حداکثر رسیدگی را داشتند و در نقطه مشترک زمانی از نظر رسیدگی محصولات سفر انجام میشد. جمع آوری بذر و تهیه نمونه هرباریومی، هر ساله از مکانهای مختلف در فصل رشد و تولید بذر گیاه صورت گرفت. مجموعا 25 ویژگی مکان جمع آوری مطابق جدول 1 در فرم مربوطه ثبت گردید. لازم به ذکر است بدلیل عدم دسترسی به دستگاه GPS جهت ثبت مختصات طول و عرض جغرافیایی محل جمع آوری، این مختصات در بانک ژن گیاهی ملی ایران با استفاده از نقشههای توپوگرافی موجود و اطلاعات مربوط به آدرس محل جمع آوری استخراج گردید. اطلاعات ارتفاع محل جمع آوری با استفاده از ارتفاع سنج ثبت گردید. نمونههای بذری پس از جمع آوری بهمقدار 250-100 گرم از هر توده پس از بوجاری اولیه همراه فرم شناسنامهای تکمیل شده به بخش بانک ژن در کرج جهت حفاظت ارسال شدند. برای شناسایی واحدهایی که نمونه هرباریومی نداشتند، تودهها در شهریور 1382 و 1383 در مزرعه چهارصد هکتاری موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، هر توده روی دو خط یک متری با فاصله خطوط 50 سانتیمتر کشت گردید. سپس در بهار سال بعد با برداشت نمونه هرباریومی واحد سیستماتیکی هر توده مشخص گردید.
جدول 1----------------------
نتایج در مجموع تعداد 1957 توده یونجه از 27 استان کشور (جدول2) جمع آوری گردید. استانهای آذربایجان شرقی- اردبیل، کرمانشاه، و خراسان به ترتیب با 201 ،194 و 160 توده یشترین نمونههای جمع آوری را به خود اختصاص دادند. در برخی از استانها همانند مرکزی تمام ژرم پلاسم جمع آوری شده را گونه یونجه زراعی تشکیل می داد و در برخی از استانها همانند کرمانشاه با وجود تعداد زیاد مواد جمع آوری شده ولی تماما یونجههای یک ساله بودند. مجموعا تعداد 19 گونه از یونجههای موجود در ایران در طی این تحقیق جمع آوری شدند (جدول2). گونههای یونجه زراعی، M. rigidula (L.) All. و M. minima (L.) Bartal.به ترتیب با 701، 230 و 159 توده بیشترین تعداد را در جمع آوری به خود اختصاص دادند. همچنین گونههای M. polymorpha L.، M. lupulina L. و M. orbicularis (L.) Bartal. با بیش از 100 توده جزء گونه هایی با تعداد زیاد در کلکسیون بودند (جدول2). یونجه زراعی از تمامی استانها به جز استانهای هرمزگان، گیلان، ایلام و کرمانشاه جمع آوری شده است. درصورتیکه تمام مواد ارسالی استانهای مرکزی، یزد، کهکلویه و بویراحمد و اصفهان را گونه زراعی تشکیل داد ه است (جدول2).
جدول 2-------------------------------
پارامترهای آماری تمایل به مرکز و پراکندگی برای ویژگیهای محل جمع آوری نمونههای یونجه در جدول 3 آمده است. ارتفاع محل جمع آوری از 21- متر در شهرستان نوشهر استان مازندران در M. polymorpha L. تا 2838 متری سطح دریا در ارتفاعات کرمان برای گونههای M. rigidula (L.) All. و M. coronata (L.) Bartal. با میانگین 1363 متر تغییر می کرد. پراکنش تودهها در این ویژگی دارای توزیع نرمال بود که بیشترین تودهها از ارتفاعات 1200 تا 1700 متری جمع آوری شدهبودند. در طول جغرافیایی، نمونهها از 41 درجه 47 دقیقه تا 61 درجه 41 دقیقه جمع آوری شده بودند که بیشترین نمونهها دارای منشا مناطق غربی کشور بودند. در عرض جغرافیایی، نمونهها از عرض 21 درجه 2 دقیقه تا 39 درجه 31 دقیقه و بیشترین نمونهها از عرضهای شمالی کشور بین 33 تا 37 درجه جمع آوری شده بودند. با استفاده از مختصات جغرافیایی، پراکنش توده های بومی یونجه زراعی موجود در کلکسیون یونجه زراعی کشور در شکل1 و پراکنش گونه های وحشی یونجه موجود در شکل 2 نشان دادهشده است.
جدول 3--------------------------- در ویژگی نما یا منظر، بیشترین نمونهها از مکانهایی با منظر زراعی، کوهستانی و مرتعی به ترتیب با 558، 387 و 322 توده در مجموع تمام تودهها جمع آوری شده بودند. در فرم زمین محل جمع آوری، نمونهها از زمینهای باتلاقی که بعضی از تودههای یونجه زراعی و گونه M. polymorpha L., M. lupulina L., M. rigidula (L.) All. و M. orbicularis (L.) Bartal. تا مناطق کوهستانی جمع آوری شده بودند. در زمینهای باتلاقی یونجه زراعی با 37 توده بیشترین تعداد را در جمع آوری از این محیط داشته است. بیشترین نمونهها از زمینهای کوهستانی، دشت صاف و تپهای به ترتیب با 664، 408 و 163 توده جمع آوری شدهاند. کمترین تودهها از زمینهای موجدار و دشت سیلابی به ترتیب با 7 و 37 توده جمع آوری شدهاند. از نظر سنگی بودن زمین محل جمع آوری نمونهها تنوع از زمین بدون سنگ تا مفروش از سنگ دیده شد. بیشترین تودهها از زمینهای زراعی دست نخورده و غیرقابل زراعی به ترتیب با 286 و 213 توده جمع آوری شده بودند. پراکنش نمونههای یونجه از نظر شوری خاک در خاکهای غیر شور تا شور دیده شد، ولی بیشترین نمونهها از مناطق غیر شور و دارای شوری کم به ترتیب با 508 و 249 توده جمع آوری شدند. از نظر وجود زهکش در مناطق رویش یونجههای جمع آوری شده تنوعی از زهکش ناقص (بدون زهکش) تا مناطقی با زهکشی بیش از حد برای مواد جمع آوری شده دیده شد. بیشترین تودهها از مناطقی با زهکشی کامل و متوسط به ترتیب با 502 و 195 توده جمع آوری شده بودند (جدول3). از عوامل فرسایش ژنتیکی، عامل فرساینده آتش با میانگین نمره 6/0 کمترین و عامل فرساینده زیستی با میانگین نمره 3 بیشترین تاثیر را در فرسایش مواد ژنتیکی یونجه در طبیعت داشتند (جدول3). شکل 1-2------------------------------------- بحث با جمع آوری 1957 توده از منابع ژنتیکی یونجه در این تحقیق، ذخایر ژنتیکی یونجه حفاظت شده موجود در کشور 48/4 برابر نسبت به مواد حفاظت شده قبلی در این جنس(1) افزایش یافته است. همچنین از نظر تعداد گونه نیز با 8/1 برابر افزایش مجموع گونههای حفاظت شده در کشور به 22 گونه رسیده است که نزدیک به تعداد گونههای ذکر شده برای کشور در منابع گیاهشناسی (15) می باشد. در گونه یونجه زراعی با احتساب مواد قبلی (332 توده، 1) و جمع آوری جدید (701 توده، جدول2) تعداد ذخایر ژنتیکی یونجه زراعی کشور به 1033 توده افزایش پیدا کرده است. گونه زراعی یونجه با تراکم بالا از شمال شرق، شمال و شمال غرب کشور و با تراکم کمتر از مرکز و جنوب کشور جمعآوری شده بود (جدول2) و با توجه به کلکسیون قبلی این گونه (4) مواد مناسبی از تودههای گرمسیری (نیکشهری، بمی، عراقی و ...) و سردسیری (قره یونجه، همدانی، قمی، قارقالوق و ...) در حال حاضر در این مجموعه وجود دارند (شکل1). وجود توده های بومی ویژه یک مکان کوچک و محدود، همانند توده بومی یونجه زراعی آوه در الموت استان قزوین (واقع در ارتفاعات روستای آوه)، علی رغم نزدیکی مکانی این روستا به منشا یونجه همدانی (توده بومی فراگیر در قزوین، زنجان، همدان و ...) حکایت از جدایی ژنتیکی این نمونهها در طی زمان و ارزش ژنتیکی بالای آنها در بکار گیری در سیستمهای به نژادی یونجه دارد. پراکنش نمونههای جمع آوری شده دو مرکز اصلی برای تنوع یونجه زراعی را در شمال شرق و شمال غرب کشور نشان داد. این یافته علاوه بر درههای حاصلخیز رشته کوههای البرز و زاگرس که توسط Lesins (14) به عنوان یکی از مراکز تنوع یونجه زراعی بیان شده بود، ناحیه کوهستانی شمال شرق کشور در درههای حاصلخیز رشته کوههای بینالود، شاهجهان و ا...اکبر را نیز به عنوان یکی از مراکز تنوع اصلی یونجه زراعی نشان می دهد (شکل1). همچنین با مرکز تنوع فرعی بیان شده برای یونجه در شمال غرب کشور توسط Mehregan و همکاران (15) مطابقت دارد. یونجههای وحشی (عمدتا یکسالهها) بیشتر در مناطق شمال شرق، شمال، شمال غرب، غرب و جنوب غربی کشور دیده شدند (جدول 2 و شکل 2). همچنان که دیده می شود گونههای M. lupulina L., M. minima (L.) Bartal., M. rigidula (L.) All. در تمامی مناطقی که جمع آوری انجام شده است وجود داشتند، در صورتیکه گونه های M. laciniata (L.) Miller, M. turbinata از مناطق جنوب کشور در استانهای بوشهر و خوزستان جمع آوری شده بودند (جدول2). Mehregan و همکاران (15) پراکنش گونههای M. laciniata (L.) Miller و M. coronata (L.) Bartal را تقریبا مثل هم و در نواحی گرم جنوبی و غربی کشور ذکر کردهاند، در صورتیکه در مواد جمعآوری شده در این تحقیق یک توده M. coronata (L.) Bartal از استان قزوین در منطقه الموت و ارتفاع 1060 متری جمعآوری شده بود. در یونجه های یکساله بطور کلی تنوع بالای گونهای در استانهای بوشهر-فارس و همچنین کرمانشاه- کردستان– لرستان و آذربایجان غربی دیده شد. لذا پراکنش نمونههای جمع آوری شده دو مرکز اصلی برای تنوع یونجه وحشی را در غرب و جنوب- غرب کشور نشان داد. این مناطق با مرکز تنوع اصلی یونجههای وحشی بیان شده توسط Mehregan و همکاران (15) مطابقت دارند. همچنین مرکز فرعی تنوع یونجههای وحشی بیان توسط این محققین در شمال شرقی منطبق بر پراکنش نمونههای یونجه در تحقیق حاضر بود. از طرفی منطقه شمال غرب کشور نیز یکی دیگر از مناطق پراکنش و تنوع یونجههای وحشی می تواند باشد که در تحقیق Mehregan و همکاران (15) به آن اشاره نشده است. گونه های M. aculeata Willd. ، M. sauvagei Negre ، M. truncatula Gaertner به ترتیب با تعداد 2، 2 و 1 توده (جدول 2) در ایران جز گونه های در معرض خطر انقراض بوده که بایستی در جمعآوری های تکمیلی به آن توجه شود. در این ارتباط در تحقیق Prosperi و همکاران (16) اسمی از گونه M. aculeate نیامده است ولی گونه M. sauvagei Negre با داشتن 5 توده در کلکسیون ایالات متحده نیز به عنوان گونه در معرض خطر انقراض ذکر گردیده است درصورتی که از گونه M. truncatula Gaertner (گیاه مدل ژنتیکی) به عنوان یک گونه زراعی با 320 توده نام برده شده است. لذا در تحقیقات آتی و جمع آوری های تکمیلی بایستی در خصوص جمع آوری و حفاظت ژنتیکی این گونهها توجه بیشتری نمود. از طرفی گونه M.noeana Boiss. که طبق گزارش Prosperi و همکاران (16) از گونههای در حال انقراض ذکر شده است و در سیستم ذخایر توارثی ایالات متحده فقط تعداد 19 توده از این گونه گزارش شده است در تحقیق حاضر تعداد 28 توده از 5 استان جمع آوری شد که نشان دهنده وضعیت خوب این گونه در کشور می باشد. نمونه جمع آوری شده از نما یا منظر زراعی به این معنی نیست که آن نمونه زراعی می باشد، بلکه تاکید بر این موضوع دارد که این نمونه در مناطقی که زراعت می شود نیز قابل دستیابی و جستجو است. لذا اگر گونهای وحشی در این مناطق دیده شود قابلیت زراعی شدن آن آسان تر از گونه هایی است که صرفا در مناطق غیر زراعی رشد و نمو دارند. با توجه به این نکته گونههای M. polymorpha L. ، M. radiata L., M.rigidula(L.) All., M. minima, M. polymorpha L. و M. truncatula Gaertner گونههایی بودند که از مناطق زراعی جمع آوری شدند. عموما یونجهها در مناطق غیر شور یا با شوری کم رویش دارند. نمونههای کمتری از مناطقی با شوری متوسط وتنها 10 توده از مناطقی با شوری بالا جمع آوری شده بودند که از این تعداد 7 توده را گونه زراعی یونجه و سه توده را گونههای M. minima (L.) Bartal, M. orbicularis (L.) Bartal. و M. polymorpha L. تشکیل می دادند. از این نظر تمامی تودههای گونه M.turbinata از مکانهای غیرشور جمع آوری شده بودند. در ویژگی نوع زهکش در مکان جمعآوری نمونه یونجه زراعی با 13 توده و گونههای M. minima (L.) Bartal., M. ploymorpha با 3 توده و گونه M.polymorpha L. با 2 توده جمع آوری شده از مناطق زهکش ناقص بیشترین نمونهها را در این نوع زهکش به خود اختصاص دادند. این ویژگی در انتخاب نمونههای علوفه برای زمینهای غرقابی می تواند مفید باشد. با توجه به میانگین نمره بالای عامل فرساینده زیستی (با نمره 3، جدول3) بیشترین خطر برای بقا مواد ژنتیکی در عرصه های طبیعی عوامل زیستی و عمدتا چرای بی رویه می باشد. لذا با توجه به خوش خوراکی این مواد برای دام و از طرفی خشکسالیهای پی در پی سالهای اخیر، این تحقیق با جمع آوری تعداد قابل توجهی از ذخایر توارثی یونجه، کمک به سزایی در حفاظت از منابع ژنتیکی این گیاه داشته است. جمع آوری 1957 توده در این تحقیق به همراه 437 توده موجود در قبل از این تحقیق در بانک ژن گیاهی ملی ایران (1)، این کلکسیون را به عنوان یکی از مجموعههای با ارزش ذخایرتوارثی یونجه در جهان مطرح نموده است که با بعضی از کلکسیونهای بزرگ همانند ذخایر تورثی کلکسیون یونجه در فرانسه با1140 توده و نیوزیلند با 2000 توده (10) رقابت می کند. استفاده از ژرم پلاسم یونجه جمع آوری شده در تحقیقات پیشرفته به منظور تعیین، شناسایی و معرفی منابع جدید علوفه در کنار ارزیابیهای پیشرفته گونههای زراعی برای شناسایی ژرم پلاسمهای برتر در جهت معرفی ارقام و کولتیوارهای جدید و مناسب برای شرایط هر منطقه با توجه به تقاضاهای تحقیقاتی هر منطقه همچنین تهیه و معرفی کلکسیون مرکزی در گونه هایی که تعداد زیادی دارند از جمله یونجه زراعی و جمع آوریهای تکمیلی با در نظر گرفتن نتایج این تحقیق و توجه به نیازهای تحقیقاتی آینده از جمله تحقیقاتی میتواند باشد که در جهت تکمیل و بهره برداری مناسب از تحقیق حاضر بکار رود.
| ||
|
Statistics Article View: 2,117 PDF Download: 1,227 |
||
Journal management system. designed by sinaweb