بررسی برخی صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی برگ سرخدار منطقه ارسباران با هدف پیشنهاد برخی اقدامات مدیریتی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده

دانشیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر، دانشگاه تبریز

چکیده

مقدمه و هدف: وجود تعداد کم رویشگاه‌های درخت سرخدار (Taxus baccata L.) در جنگل‌های ارسباران، تجدید حیات پایین این گونه، در معرض تهدید بودن، داشتن ارزش بالا از نظر دارویی و نقش مهم در حفظ سیمای طبیعی منطقه بر اهمیت این گونه ارزشمند می‌افزاید و نیاز به حفاظت از آن را شدت می‌بخشد. با این حال اطلاعات دقیقی از سطح تنوع‌ژنتیکی گونه سرخدار در این منطقه در دسترس نیست. ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺟﻤﻌﻴﺖ ﺑﺮﺗﺮ برای ﺗﻮﺳﻌﻪ جنگل‌کاری، اﻃﻼع از ﻓﺮﺳﺎﻳﺶ ژﻧﺘﻴﻜﻲ، ارزﻳﺎﺑﻲ استعداد جمعیت‌های مختلف و غیره از دیگر اولویت‌های پژوهش‌های رشته جنگل‌داری است. هدف اصلی این پژوهش، شناسایی جمعیتی از گونه سرخدار در منطقه ارسباران بود که دارای تنوع ژنتیکی کمتری بوده تا بر این مبنا، بتوان اقدامات مدیریتی به‌منظور افزایش سطح تنوع ژنتیکی برای آن جمعیت ضعیف پیشنهاد داد.
مواد و روش‌ها: دو رویشگاه عمده درخت مهم سرخدار در منطقه ارسباران، به نام‌های روستای کلاله علیا واقع در شهرستان خداآفرین و روستای کورن واقع در شهرستان هوراند انتخاب شد. در هر رویشگاه 20 اصله درخت سالم سرخدار به‌طور تصادفی انتخاب و از هر پایه درختی 20 برگ سالم از وسط شاخه‌های دو ساله (از سمت راست و چپ شاخه‌ها)، از قسمت میانی تاج درخت و همچنین از قسمت‌های بیرونی تاج (جهت شمالی و جنوبی تاج) جمع‌آوری شد. در مجموع 800 نمونه برگی تصویربرداری شد. صفات مورفولوژیک برگ شامل سطح برگ (cm2)، محیط برگ (cm)، طول برگ (cm) و عرض برگ در 50 درصد طول برگ (cm) اندازه‌گیری شد. همچنین شاخص برگ، محتوای نسبی آب برگ، سطح ویژه (cm2/g)، وزن خشک و وزن ویژه (g/cm2) نمونه‌های برگ محاسبه شد. تجزیه واریانس آشیانه‌ای بین جمعیت‌های مورد بررسی انجام شد. سپس واریانس محیطی، واریانس ژنتیکی، واریانس فنوتیپی، وراثت‌پذیری، ضریب تغییرات فنوتیپی، ضریب تغییرات ژنتیکی، همبستگی ژنتیکی و همبستگی فنوتیپی صفات محاسبه شد. تجزیه به مولفه‌های اصلی به منظور تعیین صفاتی که دارای بیشترین درصد واریانس هستند، انجام شد.
یافته‌ها: نتایج تفاوت معنی‌داری را برای صفات سطح برگ، سطح ویژه برگ، شاخص برگ، وزن ویژه و وزن خشک برگ در سطح اطمینان 95 درصد و 99 درصد در جمعیت‌های مختلف سرخدار نشان داد. میانگین صفات سطح برگ، سطح ویژه برگ، محیط برگ و محتوای نسبی آب در جمعیت کلاله از جمعیت کورن بیشتر بود. در مقابل، بیشترین مقدار شاخص برگ، وزن ویژه و وزن خشک در جمعیت کورن مشاهده شد. نتایج نشان داد که در هر دو جمعیت، صفت سطح ویژه برگ دارای بالاترین مقدار واریانس ژنوتیپی است. بالاترین میزان ضریب تغییرات ژنتیکی و فنوتیپی در جمعیت کلاله برای صفت وزن خشک و کمترین آن برای صفت محتوای نسبی آب برگ به‌دست آمد. کمترین میزان ضریب تغییرات فنوتیپی در جمعیت کورن مربوط به صفت شاخص برگ بود. مقدار وراثت‌پذیری بیشتر از 50 درصد در جمعیت کلاله فقط برای صفت محیط برگ مشاهده شد. برای جمعیت کورن مقدار وراثت‌پذیری برای صفات سطح برگ و محیط برگ، بیشتر از 50 درصد بود. ضریب تغییرات ژنتیکی برای جمعیت کلاله فقط برای صفت وزن خشک بیشتر ار 20 درصد بود و برای جمعیت کورن، ضریب تغییرات ژنتیکی برای همه صفات مورد پژوهش کمتر از 20 درصد بود. بالاترین میزان همبستگی ژنتیکی معنی‌دار در جمعیت کورن (985/0 -) و کلاله (981/0 -) بین صفات سطح ویژه برگ و وزن ویژه مشاهده شد. همچنین در جمعیت کورن نیز بیشترین میزان همبستگی مثبت و معنی‌دار (9808/0) بین صفات سطح برگ و محیط برگ مشاهده شد. نتایج بررسی همبستگی ژنتیکی و فنوتیپی در جمعیت‌ها نشان داد که در بیشتر صفات مقادیر همبستگی ژنتیکی بین صفات بیشتر از همبستگی فنوتیپی است به‌طوری‌که بیشترین همبستگی ژنتیکی مثبت (9808/0) بین صفات سطح برگ و محیط برگ مشاهده شد. بالاترین میزان همبستگی فنوتیپی مثبت و معنی‌دار (8628/0) برای جمعیت‌ها برای سطح برگ و محیط برگ و همبستگی فنوتیپی منفی و معنی‌دار (923/0 -) بین وزن ویژه و سطح ویژه برگ مشاهده شد. در ﺗﺠﺰﻳﻪ ﺑﻪ ﻣﺆﻟﻔﻪ‌ﻫﺎﻱ ﺍﺻﻠﻲ، دو ﻣﻮﻟﻔﻪ ﺍﻭﻝ ﺑﻴﺶ ﺍﺯ 2/99 ﺩﺭﺻﺪ ﻭﺍﺭﻳﺎﻧﺲ ﺗﺠﻤﻌﻲ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺧﻮﺩ ﺍﺧﺘﺼﺎﺹ ﺩﺍﺩﻧﺪ. ﺩﺭ ﺗﺸــﻜﻴﻞ ﻣﺆﻟﻔﻪ ﺍﻭﻝ صفت سطح ویژه ﻧﻘﺶ مهم‌تری ﺩﺍﺷــت. ﺩﺭ ﺭﺍﺑﻄﻪ ﺑﺎ ﻣﺆﻟﻔﻪ ﺩﻭﻡ، صفت محتوای نسبی آب ﻧﻘﺶ مهم‌تری داشت.
نتیجه‌گیری کلی: با توجه به نتایج این پژوهش، مشاهدات میدانی و همچنین با قبول این پیش‌فرض که اگر تنوع ژنتیکی جمعیتی کمتر از دیگر جمعیت‌های آن گونه باشد آن جمعیت ضعیف‌تر هست، در مجموع ﻣﻲ‌ﺗﻮان پیشنهاد داد از آنجایی که تنوع ژنتیکی درختان سرخدار در جمعیت روستای کورن کمتر از جمعیت روستای کلاله است، از این‌رو تعدادی بذر (حداقل از 30 درخت بذری) از جمعیت برتر کلاله به جمعیت ضعیف‌تر کلاله منتقل شود که این کار در حقیقت تقویت جریان ژنی در بین جمعیت‌ها بوده و می‌تواند سبب جبران تنوع ژنتیکی از بین رفته در کورن شود. همچنین، نصب توری در اطراف نونهال‌های سرخدار تنها افتاده در جمعیت ضعیف‌تر کورن توصیه می‌شود. با هدف حفاظت از سرخدار در خارج از رویشگاه طبیعی خود، از جمعیت سرخدار کلاله که تنوع ژنتیکی بالاتری دارد، نمونه‌هایی برای تکثیر انتخاب و زیر سایه درختان بلند در باغ گیاه‌شناسی دانشگاه تبریز و پارک جنگلی عباس میرزای تبریز کاشته شود. پیدا کردن بهترین منبع بذر سرخدار از طریق بررسی تنوع ژنتیکی صفات بذر نیز پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of some morphological and physiological traits of yew leaf in the Arasbaran region to propose some management strategies

نویسنده [English]

  • Mohammad Esmaeilpour
Associate Professor, Ahar Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tabriz, Ahar , Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Due to the low number of yew (Taxus baccata L.) habitats in the Arasbaran forests, the low regeneration of the species, its threat, its high medicinal value, and the preservation of the natural landscape of the region add to the importance of this valuable species and intensify the need for its conservation. However, there is a lack of detailed information on the genetic diversity of the species in this region. Determining the superior population for the development of plantations, learning about genetic erosion, and assessing the potential of populations are other priorities for forestry research. The primary objective of this research was to identify a population of Arasbaran yews with reduced genetic diversity, allowing for the development of management practices to enhance genetic diversity in this vulnerable population.
Methodology: Two major yew habitats in the Arasbaran region were selected, namely the Kalaleh village located in Khoda Afrin city and the Kuran village located in Horand city. In each habitat, 20 healthy yew trees were randomly selected and 20 healthy leaves were collected from each tree from the middle of two-year-old branches (from the right and left sides of the branches), from the middle part of the crown tree, and also the outer region of the crown (north and south). A total of 800 leaf samples were imaged. Leaf morphological traits, including leaf area (cm2), leaf perimeter (cm), leaf length (cm), and leaf width at 50% of leaf length (cm), were measured. The leaf index was calculated from the ratio of leaf length to leaf width at 50% of leaf length. Also, leaf index, relative water content, specific leaf area (cm2/g), leaf dry weight, and leaf mass per area (g/cm2) of leaf samples were calculated. A nested analysis of variance was performed between populations. Then, environmental variance, genetic variance, phenotypic variance, heritability, phenotypic coefficient of variation, genetic coefficient of variation, and both genetic and phenotypic correlations were calculated. Principal component analysis was performed to determine the traits that had the highest percentage of variance.
Results: The results revealed significant differences in leaf area, specific leaf area, leaf index, specific weight, and dry weight at the 95% and 99% confidence levels across different populations. The results showed that the mean values of the leaf area, specific leaf area, leaf perimeter, and relative water content were higher in the Kalaleh population than in the Kuran population. In contrast, the highest values of the traits, including leaf index, Leaf mass per area (LMA), and dry weight, were observed in the Kuran population. The results showed that in both populations, the trait-specific leaf area had the highest genotypic variance. The highest coefficient of genetic and phenotypic variation was observed in the Kalaleh population for the dry weight trait, and the lowest coefficient of genetic variation was observed in the Kalaleh population for the relative water content trait. The lowest coefficient of phenotypic variation was observed in the Kuran population for the trait related to leaf index. The heritability of the traits was more than 50 percent in the Kalaleh population for the trait leaf perimeter. For the Kuran population, the heritability of all the studied traits was more than 50 percent. For the Kuran population, the heritability for leaf area and leaf perimeter traits was more than 50%. The genetic variation coefficient for the Kalaleh population was greater than 20% only for the dry weight trait, and for the Kuran population, the genetic variation coefficient for all studied traits was less than 20%. The highest significant genetic correlation was observed in the Kuran population (-0.985) and Kalaleh (-0.981) between specific leaf area and specific weight traits. Also, in the Kuran population, the highest positive and significant correlation (0.9808) was observed between the leaf area and leaf perimeter. The results of the study of genetic and phenotypic correlation in the populations showed that in most traits, the genetic correlation between traits were greater than the phenotypic correlation, so that the highest positive genetic correlation (0.9808) was observed between the leaf area and leaf perimeter. The highest positive and significant phenotypic correlation (0.8628) for the populations was observed for leaf area and leaf perimeter, and a negative and significant phenotypic correlation (-0.923) was observed between specific weight and specific leaf area. In the principal component analysis, the first two components accounted for more than 99.2% of the total variance. The specific leaf area played a more important role in the formation of the first component. In relation to the second component, the relative water content played a more important role.
Conclusion: According to the results of this study, field observations, and also accepting the assumption that if the genetic diversity of a population is lower than other populations of the species, that population is weaker, it can be suggested that since the genetic diversity of yews in the Kalaleh population is lower than that of the Kuran population, several seeds (at least 30 seed trees) from the superior Kuran population should be transferred to the weaker Kalaleh population, which enhances gene flow between populations and can compensate for the genetic diversity lost in the Kalaleh. Additionally, installing nets around the isolated yew seedlings in the Kalaleh population is advised to provide protection. To safeguard the yews outside their natural habitat, samples from the Kuran yews population, which has higher genetic diversity, should be selected for propagation and planted under the shade of tall trees in the Botanical Garden of the University of Tabriz and Abbas Mirza Forest Park in Tabriz. Finding the best source of yew seeds by examining the genetic diversity of seed traits is also recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic diversity
  • Genetic erosion
  • Natural resources management
  • Phenotypic diversity