توصيفگر ها :
چچم ايراني , چچم سخت , مليكاي ايراني , علف پشمكي , قارچهاي اندوفايت , درخت فيلوژني , آلكالوئيد , ويژگيهاي اكولوژيك , گندميان همزيست
چكيده فارسي :
گندميان تيره غالب علفزارها را تشكيل مي¬دهد كه در توليد علوفه، تامين منابع آبي، تنوع زيستي، تثبيت كربن و خاك نقش دارند. گندميان علاوه بر علفزارها در ساير مرتع¬ها نيز حضور دارند و از مهمترين گياهان مرتعي به شمار مي¬آيند. به تازگي در بهبود ويژگي¬هاي گندميان مرتعي از تكنيك همزيستي با قارچ¬هاي اندوفايت Epichloë استفاده مي¬شود. بدين منظور سه مطالعه اجرا گرديد. مرحله اول شامل جمعآوري، شناسايي قارچ-ميزبانهاي ايراني، بررسي تنوع كلونيهاي قارچي و كشف نوع انتقال (عمودي يا افقي) و حركات اندوفايتها درون ميزبانهاي يكساله بود كه طي سالهاي 1396تا 1398 اجرا شد. در مرحله دوم مطالعهاي طي سالهاي 1400 تا 1402 انجام شد و تنها چچمهاي يكساله انتخابي، از نظر مورفو-فنولوژي و ويژگيهاي علوفهاي به منظور مطالعات ژنتيك بيومتري جهت پيشنهاد يك گياه مدل براي احياي مراتع مورد بررسي قرار گرفتند. در اين مطالعه سه آزمايش صورت گرفت كه منجر به غربال نهايي 86 خانواده تمام خواهري در چچم ايراني (شامل سه جمعيت خراسان و يك جمعيت قلعه شور) و 41 خانواده نيمه خواهري در گونه چچم سخت (يك جمعيت به نام شيرز) شد. همچنين انتخابهاي مصنوعي طي نسلها براي ويژگيهاي مورفولوژيكي و عليه خواب بذر انجام شد. مطالعه سوم، بررسي تكاملي تمام نمونههاي قارچي و يافتن جايگاه تكاملي قارچهاي ايراني در بين اندوفايتهاي گندميان ساير نقاط جهان بود. همچنين آلكالوئيدهاي توليد شده توسط اندوفايتها و تواليهاي مرتبط با آنها بررسي شد كه طي سالهاي 1402 تا 1403 صورت پذيرفت. نتايج نشان داد كه مليكاي ايراني بيشترين تنوع شكل كلوني را داشت و كلونيهاي قارچهاي مناطق جغرافيايي يكسان در يك گروه طبقهبندي شدند. اندوفايتها بهطور كلي اثر مثبت و معناداري بر صفات زايشي داشتند و در افزايش توان گياه براي بقا نقش مؤثري ايفا كردند. آثار آنها وابسته به زمينه ژنتيكي جمعيت ميزبان بود. بدين صورت كه اندوفايتها در جمعيتهاي گياهي كه توليد زيستتوده و عملكرد بذر بيشتري داشتند، موجب ارتقاي عملكردي ميزبان شدند. اندوفايتها به حفظ ساختار ژنتيكي ميزبان در نسلهاي متوالي كمك كردند. در همين راستا در چچمهاي يكساله، جمعيتهاي حاوي اندوفايت (Epichloë occultans) بيشترين وراثتپذيري و پيشرفت ژنتيكي را براي صفات مرتبط با بقاء ميزبان–اندوفايت مانند: وزن بذر، تعداد بذر، ارتفاع گياه و تعداد روز تا پنجهزني در هر دو گونه چچم يكساله ايراني و سخت نشان دادند كه نشان دهنده قابليت استفاده از اين همزيستي در به نژادي گياهي است. در چچم ايراني اين ويژگيها شامل فيبر با شوينده اسيدي (ADF)، فيبر با شوينده خنثي (NDF)، پروتئين خام، درصد چربي، ميزان فسفر، تعداد پنجه و روز تا سبز شدن نيز بود. همچنين انتخاب مصنوعي بر اساس صفات مورفولوژيكي موجب افزايش شايستگي قارچ و كاهش شايستگي گياه شد. در مقابل انتخاب عليه خواب بذر موجب كاهش شايستگي قارچ و افزايش شايستگي گياه شد، در حالي كه باعث افزايش ريزش بذر شد. تحليل انجام شده در سطح توالي ژنوم روي هاپلوئيدها و هيبريدهاي پليپلوئيد نشان داد كه فيلوژني قارچ E. bromicola در ميزبان لهستاني از نظر چند ژن از خوشه ژني لولين (lolC، lolF و lolE) نسبت به قارچ هاي ايرانيها جايگاه پايهتري در تبار Epichloë داشت. در حالي كه در ساير ژنها اينگونه نبود، كه اين امر نشاندهنده پُليمورفيسم بينگونهاي بود. از طرف ديگر، جدايههاي E. bromicola استخراجشده از علف پشمكي و مليكاي ايراني با اينكه در دو گونه ميزبان متفاوت حاضر بودند، از نظر فيلوژنتيكي بسيار به يكديگر نزديك بودند و الگوهاي ژني و آلكالوئيدي تقريباً يكساني داشتند. ضمن شناسايي نياكان احتمالي هيبريدها، اين مطالعه دامنههاي ميزباني جديدي را نيز در مركز ايران آشكار ساخت؛ كه از جمله نخستين گزارش حضور E. festucae در B. tomentellus جمعآوري شده از منطقه سميرم بود كه يك انتقال بين قبيلهاي از قبيله گياهي Triticeae به Bromeae را نشان داد. براي اولين بار اين مطالعه ، ايران و بخصوص منطقه مركزي ايران را به عنوان نقطه داغ تنوع و هيبريداسيون قارچ هاي همزيست اندوفايت معرفي مي كند.
چكيده انگليسي :
Grasses are the main plant type in grasslands. These ecosystems play a vital role in forage production, water resource, biodiversity preservation, carbon sequestration, and soil stabilization. Grasses, which are not only prevalent in grasslands but also in various types of rangelands, are recognized as some of the most significant plants in these areas. Recently, endophytic Epichloë fungi symbiosis techniques have been employed to enhance the traits of rangeland grasses. To achieve this, a research was conducted in three main phases. The first phase (2017-2019) involved the collection and identification of Iranian fungus-host associations, evaluation of fungal clonal diversity, and an investigation into endophyte movement within annual host plants. The second phase (2020-2022) focused on selected annual Lolium species, examining their morpho-phenological and forage-related traits, with the aim of performing biometric genetic analyses to propose candidate species as model plants in endophyte studies or for rangeland restoration. In this study, three experiments were conducted, culminating in the final screening of 86 full-sib families of Lolium persicum (encompassing three populations from Khorasan and one from Qaleh-Shur) and 41 half-sib families of Lolium rigidum (from a single population known as Shirz). In addition, artificial selection across generations was applied for morphological traits and against seed dormancy. The third phase (2022-2023) addressed the evolutionary assessment of all samples and the determination of their phylogenetic position among all grass-associated endophytes in the world. Also, alkaloid profiles and associated gene sequences were examined. The results indicated that Melica persica exhibited the greatest diversity in colony morphology, and that fungal colonies originating from the same geographical regions were clustered together. Endophytes generally had a significant and positive effect on reproductive traits and promoting effects in plants to strive for survival. Their impacts were population-dependent, and the endophyte-infected (E+) plants were superior when a population had higher biomass production and seed yield-related traits. Endophytes help to maintain the host’s genetic structure over generations. In this way, E+ populations exhibited the highest heritability and genetic advance for endophyte–host survival traits such as seed weight, number of seeds, plant height, and days to tillering in both annual species. In L. persicum, this also included acid-detergent fiber, neutral detergent fiber, crude protein, fat content, phosphorus content, number of tillers, and days to emergence. We demonstrated that artificial selection of morphological traits increased fungal fitness whilst decreased plant fitness. In contrast, selecting against seed dormancy significantly increased plant fitness and seed shattering but decreased fungal fitness. Genome-level sequence analysis of haploids and polyploid hybrids revealed that the phylogeny of Epichloë bromicola from the Polish host occupied a more basal position within the Epichloë lineage, based on several genes of the loline biosynthetic cluster (lolC, lolF, and lolE), compared with the Iranian isolates. This pattern was not observed for other loci, suggesting the presence of interspecific polymorphism. In contrast, E. bromicola isolates extracted from Bromus tomentellus and Melica persica in Iran—despite occurring in two taxonomically distinct host species—were phylogenetically closely allied and shared nearly identical gene complements and alkaloid profiles. In addition to identifying the potential ancestors of hybrids, this study also revealed novel host ranges in central Iran. These included the first record of E. festucae in B. tomentellus collected from Semirom, which represents an intertribal host shift from the plant tribe Triticeae to Bromeae.