مقایسه و آنالیز بیوانفورماتیکی تنوع مورفولوژیکی میوه و هسته گیاه دارویی عناب (Ziziphus jujuba Mill.) در جمعیت های مختلف
محورهای موضوعی : زیست شناسی
سیده طاهری نبوی
1
,
فرح فراهانی
2
,
مسعود شیدایی
3
1 - Department of Microbiology, Qom Branch, Islamic Azad University, Qom, Iran.
2 - گروه میکروبیولوژی، واحد قم، دانشگاه آزاد اسلامی، قم، ایران.
3 - گروه زیست شناسی، دانشکده فناوری های زیستی و علوم همگرا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.
کلید واژه: تنوع ژنتیکی, صفات مورفولوژیکی, عناب, میوه, هسته,
چکیده مقاله :
هدف: عناب (Ziziphus jujuba MILL.) یکی از گیاهان ارزشمند دارویی و متعلق به خانواده عنابیان میباشد که به دلیل برخورداری از انواع ویتامین، پکتین، آلکالوئید، ترکیبات فنولی و اسیدهای چرب اهمیت زیادی در صنایع دارویی دارد. با وجود قدمت طولانی و تنوع گسترده، تاکنون هیچگونه اقدام جدی در زمینه شناسایی تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت این گونه مهم در کشورمان انجام نشده است.
مواد و روش ها: در مطالعه حاضر، تنوع ژنتیکی 8 جمعیت جغرافیایی عناب برای اولین بار با بررسی تنوع مورفولوژیکی میوه و هسته عناب در 8 استان ایران مورد ارزیابی قرار گرفتند. در بررسیهای مورفولوژیکی میوه عناب نتایج میانگین صفات مختلف میوه و هسته و ارتباط جمعیتها با یکدیگر بر اساس صفات مورفولوژیک، با آزمون ANOVA در سطح احتمال 01/0 بررسی شد. رستهبندی PCoA برای گروهبندی جمعیتها و گروهبندی جمعیت ها توسط خوشهبندی WARD انجام شد.
یافته ها: مطالعه حاضر میزان مناسبی از تنوع ژنتیکی را میان جمعیتهای وحشی (غیر زراعی) عناب نشان میدهد که میتواند برای حفاظت و تولید مثل این محصول زراعی مهم در داخل کشور مورد استفاده قرار گیرد. آنالیز PCoA در بررسی صفات مورفولوژیک میوه نشان داد که بین جمعیتها از لحاظ شاخصهای مورد بررسی، تفاوت چشمگیری وجود دارد. جمعیتهای جغرافیایی از لحاظ شباهت و تفاوت در صفات مورفولوژیکی توسط خوشهبندی WARD در دو خوشه مختلف گروهبندی شدند.
نتیجه گیری: تهیه و مقایسه ارقام مختلف عناب در حال رشد در مناطق مختلف جغرافیایی کشور به منظور جمعآوری اطلاعاتی در خصوص ویژگیهای ژنتیکی و شیمیایی آنها برای برنامههای آینده اصلاح وحفاظت ضروری است.
هدف: عناب (Ziziphus jujuba MILL.) یکی از گیاهان ارزشمند دارویی و متعلق به خانواده عنابیان میباشد که به دلیل برخورداری از انواع ویتامین، پکتین، آلکالوئید، ترکیبات فنولی و اسیدهای چرب اهمیت زیادی در صنایع دارویی دارد. با وجود قدمت طولانی و تنوع گسترده، تاکنون هیچگونه اقدام جدی در زمینه شناسایی تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت این گونه مهم در کشورمان انجام نشده است.
مواد و روش ها: در مطالعه حاضر، تنوع ژنتیکی 8 جمعیت جغرافیایی عناب برای اولین بار با بررسی تنوع مورفولوژیکی میوه و هسته عناب در 8 استان ایران مورد ارزیابی قرار گرفتند. در بررسیهای مورفولوژیکی میوه عناب نتایج میانگین صفات مختلف میوه و هسته و ارتباط جمعیتها با یکدیگر بر اساس صفات مورفولوژیک، با آزمون ANOVA در سطح احتمال 01/0 بررسی شد. رستهبندی PCoA برای گروهبندی جمعیتها و گروهبندی جمعیت ها توسط خوشهبندی WARD انجام شد.
یافته ها: مطالعه حاضر میزان مناسبی از تنوع ژنتیکی را میان جمعیتهای وحشی (غیر زراعی) عناب نشان میدهد که میتواند برای حفاظت و تولید مثل این محصول زراعی مهم در داخل کشور مورد استفاده قرار گیرد. آنالیز PCoA در بررسی صفات مورفولوژیک میوه نشان داد که بین جمعیتها از لحاظ شاخصهای مورد بررسی، تفاوت چشمگیری وجود دارد. جمعیتهای جغرافیایی از لحاظ شباهت و تفاوت در صفات مورفولوژیکی توسط خوشهبندی WARD در دو خوشه مختلف گروهبندی شدند.
نتیجه گیری: تهیه و مقایسه ارقام مختلف عناب در حال رشد در مناطق مختلف جغرافیایی کشور به منظور جمعآوری اطلاعاتی در خصوص ویژگیهای ژنتیکی و شیمیایی آنها برای برنامههای آینده اصلاح وحفاظت ضروری است.
یافته ها: مطالعه حاضر میزان مناسبی از تنوع ژنتیکی را میان جمعیتهای وحشی (غیر زراعی) عناب نشان میدهد که میتواند برای حفاظت و تولید مثل این محصول زراعی مهم در داخل کشور مورد استفاده قرار گیرد. آنالیز PCoA در بررسی صفات مورفولوژیک میوه نشان داد که بین جمعیتها از لحاظ شاخصهای مورد بررسی، تفاوت چشمگیری وجود دارد. جمعیتهای جغرافیایی از لحاظ شباهت و تفاوت در صفات مورفولوژیکی توسط خوشهبندی WARD در دو خوشه مختلف گروهبندی شدند.
نتیجه گیری: تهیه و مقایسه ارقام مختلف عناب در حال رشد در مناطق مختلف جغرافیایی کشور به منظور جمعآوری اطلاعاتی در خصوص ویژگیهای ژنتیکی و شیمیایی آنها برای برنامههای آینده اصلاح وحفاظت ضروری است.
Objective: Ziziphus jujuba Mill., commonly known as jujube, is a valuable medicinal plant belonging to the Rhamnaceae family. Due to its rich content of vitamins, pectin, alkaloids, phenolic compounds, and fatty acids, it holds significant potential in pharmaceutical industries. Despite its long history and wide distribution in Iran, no comprehensive efforts have been made so far to assess the genetic diversity and population structure of this important species within the country.
Materials and Methods: In the present study, the genetic diversity of eight geographical populations of jujube was evaluated for the first time through the analysis of morphological variation in fruit and seed traits across eight provinces of Iran. Morphological characteristics, including mean values of various fruit and seed traits and their relationships among populations, were analyzed using ANOVA at a 0.01 significance level. Principal Coordinate Analysis (PCoA) was used to assess the distribution of populations, and population grouping was performed using Ward's hierarchical clustering method.
Results: The study revealed a considerable level of genetic diversity among wild (non-cultivated) jujube populations, which can be effectively utilized for conservation and breeding programs within the country. The PCoA based on fruit morphological traits indicated significant variation among populations. According to Ward’s clustering, the populations were grouped into two distinct clusters based on morphological similarities and differences.
Conclusion: The characterization and comparison of different jujube genotypes growing in diverse geographical regions of Iran is essential for gathering information on their genetic and chemical properties. Such data is crucial for future breeding and conservation programs.
Objective: Ziziphus jujuba Mill., commonly known as jujube, is a valuable medicinal plant belonging to the Rhamnaceae family. Due to its rich content of vitamins, pectin, alkaloids, phenolic compounds, and fatty acids, it holds significant potential in pharmaceutical industries. Despite its long history and wide distribution in Iran, no comprehensive efforts have been made so far to assess the genetic diversity and population structure of this important species within the country.
Materials and Methods: In the present study, the genetic diversity of eight geographical populations of jujube was evaluated for the first time through the analysis of morphological variation in fruit and seed traits across eight provinces of Iran. Morphological characteristics, including mean values of various fruit and seed traits and their relationships among populations, were analyzed using ANOVA at a 0.01 significance level. Principal Coordinate Analysis (PCoA) was used to assess the distribution of populations, and population grouping was performed using Ward's hierarchical clustering method.
Results: The study revealed a considerable level of genetic diversity among wild (non-cultivated) jujube populations, which can be effectively utilized for conservation and breeding programs within the country. The PCoA based on fruit morphological traits indicated significant variation among populations. According to Ward’s clustering, the populations were grouped into two distinct clusters based on morphological similarities and differences.
Conclusion: The characterization and comparison of different jujube genotypes growing in diverse geographical regions of Iran is essential for gathering information on their genetic and chemical properties. Such data is crucial for future breeding and conservation programs.
1. Simpson MG. Plant Systematics. 1th edn, Amsterdam: Elseveir Academic Press, 2006.; 590
page.
2. Browicz K. Rhamnaceae in K.H. Rechinger. flora Iranica. 1977; 125: 4-9.
3. Ghahreman A. Flora of Iran (Systematic Botany). 1993; Vol. 2. Tehran: Center for Academic
Publishing.
4.Gao QH, Wu CHS & Wang M. The Jujube (Ziziphus Jujuba Mill.) fruit: a review of current
knowledge of fruit composition and health benefit. J. Agric. Food Chem. 2013; 61: 3351−3363.
5. Qhous K. Jujube: The forgotten fruit. 2009; (p. 351). Mashhad: Saeedi Manesh Publications.
6. Khakdaman H & Pourmeidani A. Study on the geographical distribution and morphological
characteristics of different jujube (Ziziphus jujuba) populations in Iran. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research. 2006; 20(1): 69–86.
7. Mozaffarian V. Trees and Shrubs of Iran. 2009 ; (p. 1040). Tehran: Farhang Moaser
Publishing.
8. Daghighi S. Investigation of propagation methods in jujube (Ziziphus jujuba) [Master’s
thesis, 1999: Tarbiat Modares University, Tehran.
9. Mohajer Kaboli Z, Sheidai M & Koohdar, F. Genetic fingerprinting of Ziziphus jujuba by
using SCoT and REMAP molecular markers. Plant Genetic Resources. 2023; 21(3): 248 – 253.
10. Depommier D. Ziziphus mauritiana: cultivation and use in Kapsiki country, northern
Cameroon. Bois et Forêts des Tropiques. 1988; 218: 57-62.
11. Nabavi ST, Farahani F, Sheidai M, Poursakhi K & Naeini MR. Population genetic study of
Ziziphus jujuba Mill.: Insight in to wild and cultivated plants genetic structure, Caryologia.
2019; 72(0008-7114):85-92.
12. Nabavi ST, Farahani F, Sheidai M, Poursakhi K & Naeini MR. Genetic and morphological
variability in Ziziphus jujuba Mill. Genetika. 2020; 52(2):495-511.
13. Hammer Ø. Paleontological statistics. Version 2.16. Manual de Refereˆncia. Translated by P
Dodonov and M Gonc¸alves dos Reis. 2012; http://nhm2.uio.no/norlex/past/doc1.html.
14. Huson DH & Bryant D. Application Of Phylogenetic Networks In Evolutionary Studies.
Molecular Biology And Evolution. 2006; 23: 254-67.
15. Saitou N & Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing
phylogenetic trees. Mol Biol Evol. 1987; 4(4): 406-25.
16. Podani J. Introduction to the exploration of multivariate biological data, Leiden: Backhuys
Publishers 2000; 407 p.
17. Singh SK, Meghwal PR, Pathak R & Gautam R. Molecular markers assisted identification
of intraspecific hybrids in Ziziphus mauritiana. Proc. Natl. Acad. Sci. 2014; 84(3): 603–611.
18. Sheidai M, Taban F, Talebi SM & Noormohammadi Z. Genetic and morphological diversity
in Stachys lavandulifolia (Lamiaceae) populations. Biologija. 2016; 62(1): 9-24.
19. Wang B, Huang Q, Venkitasamy C, Chai H, Gao H, Cheng N, Cao W, Lu X & Pan Z.
Changes in phenolic compounds and their antioxidant capacities in jujube (Ziziphus jujuba Miller) during three edible maturity stages. LWT. Food Science and Technology. 2016; 66: 56 – 62.
20. Zhang Z, Gao J, Kong D, Wang A, Tang S, Li Y & Pang X. Assessing genetic diversity in
Ziziphus jujuba ‘Jinsixiaozao’ using morphological and microsatellite (SSR) markers. Biochemical Systematics and Ecology. 2015; 61: 196–202.
21. Ai B, Kang M & Huang H. Assessment of genetic diversity in seed plants based on a
uniform π criterion. Molecules. 2014; 19: 20113-20127.
22. Ghazaeian M. Genetic diversity of jujube (Ziziphus jujuba Mill.) germplasm based on
vegetative and fruits physicochemical characteristics from Golestan province of Iran. Com. Sci. 2015; 6(1): 10-16.
23. Martins S, Ribeiro DeCarvalho C & Carnide V. Assessing phenotypic diversity of
Cucurbita portuguese germplasm. Agriculture & Forestry. 2015; 61(1): 27-33.
24. Tatari M, Ghasemi A & Mousavi A. Genetic diversity in Jujube germplasm (Ziziphus jujuba Mill.)
based on morphological and pomological traits in Isfahan province, Iran. Crop Breeding Journal. 2016; 4, 5 and 6: 79-85.
25. Shah Hosseini R, Babaei A, Khosravi H, Tavakoli H & Omid Beigi R. Evaluation of Iranian
native jujube (Ziziphus jujuba Mill.) ecotypes and determination of their genetic relationships. Iranian Journal of Horticultural Science and Technology. 2011; 12(4): 329–344.
26. Saeidi K, Shah Hosseini R, Tavakoli Neko H & Saadatjo B. Evaluation of phytochemical
traits, morphological features, and mineral contents in various populations of medicinal jujube (Ziziphus jujuba Mill.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research. 2016; 32(2): 245–255.
27. Baghazadeh-Daryaii L, Sharifi-Sirchi GR & Samsampoor D. Morphological, phytochemical
and genetic diversity of Ziziphus spina-christi (L) Desf. in South and Southeastern of Iran. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants. 2017; 7: 99-107.
28. Kouhestani R, Hemmati K, Ghasemnejad A, Ghazaeian M & Ebrahimi P. Study of some
physiological characteristics of jujube fruit (Ziziphus jujuba) in different ecotypes of Golestan Province. In Proceedings of the 1st National Congress on New Agricultural Sciences and Technologies, Zanjan University, Zanjan, Iran. 2011; 19–21.
29. Bina F, Zamani Z & Nazari V. Investigation of genetic diversity in Ziziphus spina-christi (L.)
Wild using morphological traits. Journal of Genetic and Breeding Research of Rangeland and Forest Plants of Iran. 2011; 19(2): 277–284.
30. Su BN, Cuendet M, Farnsworth NR, Fong HSF, Pezzuto JM & Kinghorn AD. Activity-
guided fractionation of the seeds of Ziziphus jujuba using a 2-cyclooxygenase inhibitory assay. Planta Med. 2002; 68: 1125–1128.
31. Sulusoglu M, Cavusoglu A & Dede N. Morphological, pomological and nutritional traits of
jujube (Zizyphus jujuba Mill.). Paper presented at 49th Croatian & 9th International Symposium on Agriculture, Section: Pomology, Viticulture and Enology. Dubrovnik, Croatia: Faculty of Agriculture, University of Zagreb. 2014; 727–731.
32. Moustafa MF, Hesham A, Quraishi MS & Alrumman SA. Variations in genetic and
chemical constituents of Ziziphus spina-christi L. populations grown at various altitudinal zonation up to 2227 m height. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2016; 14: 349–362.
33. Norouzi E, Erfani-Moghadama J, Fazelib A & Khadivic A. Morphological variability within
and among three species of Ziziphus genus using multivariate analysis. Scientia Horticulturae. 2017; 222: 180–186.
34. Divakara A & Das R. Variability and divergence in Pongamia pinnata for further use in tree
improvement. Journal of Forestry Research. 2011; 22(2): 193−200.
35. Rais C, Lazraq A, Houhou M, Elhanafi L, Fennane A, Ghadraoui L, Mansouri I & Louahlia
S. Morphometrics and morphological comparative study of three natural populations of Ziziphus Lotus. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2017; 8(1): 1558–1564.
36. Boussaid M, Taïbi K, Ait Abderrahim L & Ennajah A. Genetic diversity of Ziziphus lotus
natural populations from Algeria based on fruit morphological markers. Arid land research and management. 2018; 32(2): 184-197.
