Archive of SID

Taxonomy and Biosystematics, 10th Year, No. 35, Summer 2018 1

Phylogeny and Character Evolution of the Genus L. (Family ) from Iran: Evidence from Analyses of Plastid and Nuclear DNA Sequences

Marzieh Beygom Faghir 1*, Reyhaneh Pourmojib 2, Robabeh Shahi Shahvan 3 1 Assistant Professor, Department of Biology, Faculty of Science, University of Guilan, Rasht, Iran 2 M. S. Student of Ecological systematic_ biology, Faculty of Science, University of Guilan, Rasht, Iran 3 Ph. D. Student of Ecological systematic_ plant biology, Faculty of Biology, University of Tarbiat Modares, Tehran, Iran

Abstract In the present study, molecular phylogeny of the genus Geum L. in Iran, including 5 species (G. kokanicum, G. iranicum G. heterocarpum, G. rivale and G. urbanum) from two subgenera

(Orthostylus Fisch & Mey and Geum) were studied using nrDNA ITS and cpDNA rpl32-trnL(UAG) and combined sequence data. Phylogenetic analyses were performed using maximum parsimony approach as implemented in PAUP*, Bayesian method using MrBayes programm and Maximum Likeliood analysis using RaxmlGUI software. The parsimony analysis led to the formation of nrDNA ITS majority-rule consensus tree with a main clade (A), comprising Geum species and its related genera especially Coluria R. Br., Acomastylis Greene, Erythrocoma Greene and Novosieversia F. Bolle., arranged in two monophyletic groups. In all obtained trees, the two representatives of subgenus Geum completely were resolved and formed monophyletic group. While 3 species of the subgenus Orthostylus formed both tritomy (in nrDNA ITS sequence data analysis) and monophyletic group (in cpDNA rpl32-trnL (UAG) and combined sequence dataanalysis). The results of the present study showed that phylogenetic relationship of the genus is strongly under the influence of hybridization and polyploidy (allopolyploidy). The current result support circumscriptions of the genus presented in flora Iranica and flora of Iran. In this study, the evolutionary trends of fruits morphology, exin sculpturing, seed micromorphology and petiole anatomy were evaluated. Keywords: Phylogeny, Geum, Rosaceae, nrDNA ITS, cpDNA rpl32-trnL (UAG).

* [email protected]

Copyright©2019, University of Isfahan. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/BY-NC-ND/4.0), which permits others to download this work and share it with others as long as they credit it, but they cannot change it in any way or use it commercially.

www.SID.ir

Archive of SID

تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397، صفحه -1 22 دريافت مقاله: 18/06/1396 پذيرش نهايی: 1397/10/23

فیلوژنی و تکامل صف تها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ایران: شواهدی بر اساس تجزیه وتحلیلهای توالی DNA کلروپالستی و هستهای

3 2 *1 مرضیه بیگم فقیر ، ريحانه پورمجیب ، ربابه شاهی شاووان

1 استاديار گروه زيستشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گیالن، رشت ، ايران 2 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوسیستماتیک اکولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه گیالن، رشت، ايران 3 دانشجوی دکتری بیوسیستماتیک اکولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ايران

چکیده در پژوهش حاضر، فیلوژنی مولکولی سردۀ .Geum L از ايران شامل 5 گونۀ G. iranicum ،G. kokanicum، G. rivale ،G. heterocarpum و G. urbanum متعلق به دو زيرسردۀ )Orthostylus Fisch and Mey وGeum) با استفاده از دادههای حاصل از توالی cpDNA rpl32-trnL(UAG) ،nrDNA ITS و ترکیبی مطالعه شدند. * تجزيه وتحلیلهای فیلوژنی با استفاده از روشهای بیشینه صرفهجويی تعبیهشده در نرمافزار PAUP، بايزين با استفاده از نرمافزار MrBayes و بیشینه درستنمايی در نرمافزار RaxmlGUI اجرا شدند. نتايج تجزيهوتحلیل بیشینه صرفهجويی به تشکیل درخت مرکزی ITS ريبوزوم هستهای منجر شد که دارای شاخۀ اصلی A حامل گونههای Geum و سردههای مرتبطِ نزديک به آن )بهويژه Coluria R. Br. ،Acomastylis Greene ،Erythrocoma Greene و Novosieversia F. Bolle( در دو گروه تکنیاست. در تمام درختان حاصل، دو گونه از زيرسردۀ Geum گروهی تکنیا تشکیل دادند؛ در حالیکه گونههای زيرسردۀ Orthostylus بهشکل تریتومی (در تجزيهوتحلیل دادههای nrDNA ITS) و يا گروه تکنیا (در تجزيهوتحلیل دادههای کلروپالستی و ترکیبی) ظاهر شدند. نتايج بررسی حاضر نشان دادند فیلوژنی مولکولی اين سردهها بهشدت از دورگهگیری و پلیپلوئیدی )آلوپلیپلوئیدی( تأثیر میگیرد. يافتههای بررسی حاضر محدودۀ سیستماتیک گونههای اين سرده در فلورا ايرانیکا و فلور ايران را حمايت میکنند. در بررسی حاضر، تکامل صفتهای ر يختشناسی میوه، تزيینات اگزين دانۀ گرده، ريزريختشناسی بذر و صفتهای تشريحی دمبرگ ارزيابی شد. واژههای کلیدی: فیلوژنی،.cpDNA rpl32-trnL (UAG) ،nrDNA ITS ،Rosaceae ،Geum L.

مقدمه. پیچیدگی آشکارا در مطالعههای تاکسونومیکی پیشین (Linnaeus, 1735; Bolle, 1933; Focke, 1894; Geum L. يکی از پیچیدهترين سردههای تیرۀ ;Rydberg, 1913; Juel, 1918; Hutchinson, 1967 گلسرخیان ازنظر سیستماتیکی محسوب میشود. اين Robertson, 1974; Schulze-menz, 1964) بهويژه

* [email protected] Copyright©2019, University of Isfahan. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/BY-NC-ND/4.0), which permits others to download this work and share it with others as long as they credit it, but they cannot change it in any way or use it commercially.

www.SID.ir Archive of SID

2 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

در تعیین حد و مرز سرده و گونهها منعکس شده است. Coluria R. Br. ،Greene و Novosieversia F. Bolle( گونههای اين سرده در نواحی معتدله و قطبی دنیا و گیاهان علفی چندساله اند که روی درخت فیلوژنی عمدتاً در ارتفاعات و بیشتر در نیمکرۀ شمالی پراکنش تجزيهوتحلیل nrDNA ITS در درونگروه بزرگ دارند (Smedmark and Eriksson, 2002). پراکنش طايفۀ Colurieae و زيرطايفۀ Geinae قرار میگیرند اين گیاهان در ايران به مناطق شمال، شمالغرب و غرب (Smedmark and Eriksson, 2002). نتايج مطالعههای )با 4 گونه( و شمالشرق و مرکز )با 1 گونه( مربوط مولکولی پیشین محدودۀ سیستماتیکی Geum و میشود )جدول 1(. از میان اين گونهها، G. urbanum سردههای جداشده از آن )به غیراز Orthostylus .L در کمترين ارتفاع )200 متر( و Schlecht.) F. Bolle G. kokanicum) که در نیمکرۀ جنوبی انتشار .Regel and Schmalh ex Descer در بیشترين ارتفاع دارد( را حمايت نمیکنند Smedmark and) )3400 متر( از سطح دريا رشد میکند -Eriksson, 2002 (Schönbech(؛ اين پژوهشگران ابهامات Temsey, 1969; Khatamsaz, 1993(. تاکسونومیکی موجود را ناشی از پديدۀ آلوپلیپلوئیدی گونههایGeum ريزوم، برگهای طوقهای و بنساقۀ میدانند و نظريۀ تکامل مشبک را مطرح میکنند (Smedmark et al., 2005; Smedmark and ضخیم دارند، گلبرگها بیشتر زرد، سفید، نارنجی، Eriksson, 2006). تبارشناسی و تشخیص روابط بین دو قرمز تا ارغوانیاند، کاسبرگها و گلبرگ ها 5 عدد، زيرسرده و گونههای Geum در ايران با استفاده از پرچمها 20 عدد و میوه فندقه است. خامه مفصل دار، توالی های نوکلئوتیدی هسته ای و کلروپالستی ازجمله دارای رأس پايا و يا زودافت و قالبدار است. خامه در اهداف پژوهش حاضر است؛ همچنین بررسی شیوۀ گونههای .G. urbanum L و .G. rivale L مفصل تکامل صفت های ر يختشناسی میوه، تزيینات اگزين انتهايی و قالب افتان دارد که اصطالحاً آن را دانۀ گرده، ريزريخت شناسی بذر و صفتهای تشريحی Fish hook يا قالب ماهیگیری مینامند (Iltis, 1913) دمبرگ از ديگر اهداف مطالعۀ حاضرند. )جدول 2(. مطالعههای ياختهشناسی پیشین نشان

میدهند آلوپلوئیدی، دورگه گیری بین گونهای و مواد و روشها. دوبرابرشدن کروموزومها نقش بسزايی در شکلگیری در پژوهش حاضر، روابط فیلوژنی مولکولی 5 گونۀ و تکامل گیاهان زيرطايفۀ Geinae دارند ,Gajewski) Geum شامل G. kokanicum ،G. heterocarpum، 1958). اعداد کروموزومی پايه در اين سرده بسیار G. rivale ،G. iranicum Khatamsaz و متغیرند )28، 42، 56، 70 و 84( و تعدادی از گونه های G. urbanum اين سرده هگزاپلوئید )مانند G. rivale و در ايران تجزيه وتحلیل شد. به اين منظور، ابتدا نمونههای گیاهی طی بهار و تابستان G. urbanum( و برخی تتراپلوئید G. heterocarpum) .Bioss( گزارش شدهاند Kalkman, 2004; Arens et) سالهای 93 و 94 از طبیعت جمعآوری و با مراجعه به فلورا ايرانیکا )Schönbech-Temsey, 1969( و فلور al., 2004(. گونههای Geum و خويشاوندان نزديک ايران )Khatamsaz, 1993( شناسايی شدند؛ نمونههای آن )شامل Acomastylis ،Erythrocoma Greene

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 3

جمع آوریشده در هرباريوم دانشکدۀ علوم پايۀ دانشگاه بهمنظور مقايسۀ موقعیت فیلوژنتیک گونههای ايرانی گیالن نگهداری میشوند. در اين تجزيهوتحلیل از Geum )جدول 1(، اطالعات توالی يابیشدۀ ناحیۀ نمونههای گیاهی موجود در هرباريومهای دانشکدۀ nrDNA ITS 21 تاکسون از بانک ژن (NCBI) نیز علوم پايۀ دانشگاه گیالن (GUH) و دانشکدۀ داروسازی استفاده شد )جدول 3(. دانشگاه علوم پزشکی تهران (THE) استفاده شد.

جدول 1- ويژگیهای نمونههای مطالعهشده Accession. No / (nr DNA ITS/rpl32-trnL(UAG محل جمعآوری نام گونه نام زیرسرده

خراسان: سرخچشمه، روئین، 2100 متر؛ Orthostylus LC336370/ LC336375 1.1. G. heterocarpum منصف (THE) 6738 خراسان: جادۀ بجنورد به اسفراين، گردنه اسدی، 1738 متر؛ 1.2. G. kokanicum LC336371/ LC336376 شاهی (GUH) 5751 خراسان: منطقۀ گرايل، امامزاده ذکريا، شیروان؛ 1.3. G. iranicum LC336372/ LC336377 منصف (THE) 6714

گیالن: 14 کیلومتری لنگرود به اطاقور؛ Geum .2 LC336373/ LC336378 2.1. G. rivale شاهی (GUH) 5753 گیالن: الهیجان، سیاهکل، روستای لونک، 476 متر؛ 2.2.G. urbanum LC336374/ LC336379 فقیر و عاشوری )GUH(5749

مطالعۀ فیلوژنی مولکولی. (White, 1990) و به منظور انجام واکنش PCR برای مطالعۀ فیلوژنی مولکولی شامل مراحل استخراج توالی کلروپالستی (rpl32-trnL (UAG از آغازگرهای DNA، واکنش زنجیره ای پلیمراز rpl32 (Polymerase و (Shaw et al., 2007) trnL(UAG) استفاده Chain Reaction: PCR)، تعیین توالی و شد. توالی آغازگرهای استفاده شده در جدول )4(، هم رديف سازی توالی ها، تجزيه وتحلیل فیلوژنی داده ها مواد استفاده شده برای انجام واکنش PCR در جدول و ترسیم درخت فیلوژنتیک است. DNA کل ژنوم از )5( و برنامۀ PCR استفاده شده برای تکثیر قطعه های برگ های خشک شده و تازه با استفاده از کیت nrDNA ITS و (rpl32-trnL(UAG در جدول )6(

استخراج DNA از نمونه های گیاهی Qiagene آورده شده است. استخراج شد.

واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR). به منظور تکثیر توالی های nrDNA ITS از آغازگرهای Sang et al., 1995) ITS5m) و ITS4

www.SID.ir Archive of SID

4 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

جدول 2- رويشگاه و صفتهای کلیدی نمونههای مطالعهشده

صفتهای کلیدی متمایزکننده رویشگاه گونههای مطالعهشده نام گونه/نام زیرسرده میوه دارای قالب، فقط قسمت باالی خامه پايا و Orthostylus آذربايجان و گلستان: 2000-1700 متر G. heterocarpum 1.1 بدون کرک، بند تقريباً وسط خامه میوه دارای قالب، خامه پايا و کرکدار، بند تقريباً تهران، خراسان و مازندران: 3000-1700 متر G. kokanicum .1.2 وسط خامه میوه دارای قالب، خامه پايا وکرکدار، بند خامه خراسان: 3000-2300 متر G. iranicum .1.3 تقريباً قاعدهای

میوه دارای قالب ماهیگیری، قالب عمودی، خامه آذربايجان، مازندران، تهران، گلستان و Geum .2 2.1. G. rivale دارای بند انتهايی مازندران: 3000-2000 متر میوه دارای قالب ماهیگیری، قالب افقی، خامه گیالن، آذربايجان، گلستان، کردستان، 2.2.G. urbanum دارای بند انتهايی کرمانشاه و مازندران: 2800-200 متر

جدول 3- نم ونههای استفادهشده از بانک ژن برای تجزيهوتحلیل فیلوژنی Accession no. Species DNA source nr DNA ITS/rpl32-trnL(UAG) 1. Acaena cylindristachya Ruiz and Pav. Eriksson et al., 2003 27524340/— 2. Acaena laevigata W.T. Aiton Eriksson et al., 1998 27524340/— 3. Agrimonia eupatoria Michx. Eriksson et al., 1998 U90798/— 4. Alchemilla stuhmannii Gehrke et al., 2008 EU072564/KT322072.1 5. Aphanes arvensis L. Eriksson et al., 1998 AJ511770/— 6. Aremonia agrimonioides Eriksson et al., 1998 U90799/— 7. Chamaerhodos erecta (L.) Bunge Eriksson et al., 1998 U90794/AJ512219 8. Fallugia paradoxa Eriksson et al., 1998 U90805/AJ297331 9. Filipendula vulgaris Eriksson et al., 1998 AJ416467/— 10. Leucosidea sericea Helfgott et al., 2000 AF183547/AF183524 11. hieronymi Eriksson et al., 2003 AJ512774/— 12. Polylepis tarapacana Eriksson et al., 2003 AJ512773/— 13. Rosa majalis Eriksson et al., 2003 U90801/— 14. Rosa persica Eriksson et al., 1998 AJ416468 /— 15. Rubus chamaemorus Eriksson et al., 1998 U90803/— Helfgott et al., 2000 AF183533, AF183556/ 16. Sanguisorba officinalis Zhang et al., 2017 KY419975.1 17. Tetraglochin cristatum Eriksson et al., 2003 AJ512777/— 18. Waldsteinia geoides Smedmark and Eriksson, 2002 AJ302362/— 19. Sibbaldia parviflora Lundberg et al., 2009 226858232/—

جدول 4- توالی آغازگرهای استفادهشده در تکثیر قطعۀ هستهای White et al. 1990; Sang et al., 1995) ITS) و قطعۀ کلروپالستی (Shaw et al., 2007) rpl32-trnL(UAG) توالی آغازگر جهت حرکت آغازگر نام آغازگر

׳GGAAGGAGAAGTCGTAACAAGG-3-׳5 آغازگر رفت ITS5M ITS ׳TCCTCCGCTTATTGATATGC-3-׳5 آغازگر برگشت 4 'CAG TTCCAAAAAAACGTACTTC-3-׳5 آغازگر رفت rpl32 'CTGCTTCCTAAGAGCAGCGT-3-׳5 آغازگر برگشت (trnL(UAG

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 5

جدول 5- مواد موجود در محلول نهايی PCR قطعههای هستهای nrDNA ITS و کلروپالستی (rpl32-trnL(UAG مقدار استفادهشده غلظت نام ماده آغازگر 10 میکرولیتر _ آب ديونیزه nrDNA ITS 10 میکرولیتر PCR Master Mix 2X 5/0 میکرولیتر 10 پیکومول برمیکرولیتر آغازگر رفت 5/0 میکرولیتر 10 پیکومول برمیکرولیتر آغازگر برگشت (DMSO) 1 میکرولیتر _ دی متیلسولفوکسايد 8/0 میکرولیتر 50-20 نانوگرم برمیکرولیتر DNA الگو 10 میکرولیتر _ آب ديونیزه (rpl32-trnL(UAG 10 میکرولیتر PCR Master Mix 2X 5/0 میکرولیتر 10 پ یکومول برمیکرولیتر آغازگر رفت

5/0 میکرولیتر 10 پیکومول برمیکرولیتر آغازگر برگشت 5/1 میکرولیتر 50-20 نانوگرم برمیکرولیتر DNA الگو

به منظور اطمینان يافتن از تکثیر درست قطعۀ مدنظر، word درآمدند؛ سپس هم رديف سازی آنها با استفاده محصوالت PCR روی ژل آگارز 1 درصد بررسی و از برنامۀ Larkin et al., 2007) Clustal X)، نرم افزار برای تعیین توالی به شرکت پیشگام ارسال شدند. Edgar, 2004) Muscle v4.0) و به طور چشمی انجام توالی های حاصل از ناحیۀ کلروپالستی و هسته ای با شد. نرم افزار Bio Edit مشاهده و با فرمت Fasta به شکل

جدول 6- برنامۀ PCR استفادهشده برای تکثیر قطعۀ (nrDNA ITS/rpl32-trnL(UAG زمان دما مرحلۀ واکنش "2:30/"2:30 94/94 درجۀ سانتیگراد واسرشتگی اولیه ´1/´1 94/94 درجۀ سانتیگراد واسرشتگی ´1/´1 46/47 درجۀ سانتیگراد اتصال آغازگرها 40× ´1/"1:30 72/72 درجۀ سانتیگراد گسترش اولیه ´7/´7 72/72 درجۀ سانتیگراد گسترش نهايی

تجزیهوتحلیل فیلوژنی. از نرمافزار Swofford, 2002) PAUP* 4.b10) و در پژوهش حاضر، داده های همرديف سازیشدۀ روش بايزين با استفاده از نرمافزارهای Mrbayes نسخۀ موجود در ماتريس به روش های بیشینه صرفهجويی Ronquist et al., 2012) 3/2) و raxmlGUI نسخۀ (Maximum Parsimony)، بايزين (Bayesian) و Silvestro and Michalak, 2012) 1/3) و در سايت بیشینه درستنمايی (Miller et al., 2010) http://www.phylo.org/ (Maximum Likelihood) اجرا تجزيه وتحلیل شدند. روش بیشینه صرفهجويی با استفاده شد. در روش بیشینه صرفه جويی با بهکارگیری روش

www.SID.ir Archive of SID

6 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

جستجوی ابتکاری (Heuristic search)، تبادل شاخه سه زنجیرۀ گرم و يک زنجیرۀ سرد بود که برای (Branch Swapping) با استفاده از الگوريتم 10 میلیون نسل اجرا و هر 1000 نسل، يک درخت دو نیمهسازی و اتصال مجدد درخت Tree Bisection) نمونهبرداری شد؛ سپس 25 درصد درختان، يعنی Reconnection: TBR( و انتخاب گزينههای درختانی که به مرحلۀ همگرايی نرسیده بودند و احتمال MulTrees و Simple addition sequence و با پسین خوبی نداشتند، سوزانده شدند و همگرايی Maxtree=10000 انجام شد. تعیین شاخص سازگاری زنجیره ها بر اساس مقدار Potential Scale Reduction) ارزشگذاری شده :Gelman and Rubin, 1992) )Factor: PSRF (Rescaled Consistency Index) RC)، شاخص پايداری (Consistency Index: CI) و بررسی شد؛ اين مقدار، واريانس بین و درون دو اجرا را شاخص گروهپذيری (Retention Index: RI) نیز در مقايسه میکند و بايد به يک که نشاندهندۀ نرمافزار Swofford, 2002) PAUP* 4.b10) اجرا شد. نمونهبرداری مناسب برای توزيع احتماالت ثانويه است بهمنظور تعیین مدل تکاملی مناسب برای داده های مدنظر نزديک باشد (Ronquist et al., 2009). درختان از برنامۀ MrModeltest نسخۀ Nylander, 2004) 2/3) باقیمانده برای مشاهدۀ يک درخت اجماعی50 درصد استفاده شد؛ به اينترتیب که MrModeltest با استفاده استفاده و در Treeview version نسخۀ 1/6/6 * از PAUP، درخت الحاق همسايگان -Page, 2001) (Neighbour) مشاهده شدند. joining( را بر اساس فاصلۀ ژنتیکی Jukes-Cantor برای دادههای مدنظر ساخت و سپس 24 مدل تکاملی نتایج. متفاوت تعبیه شده روی درخت ارزيابی شدند و بهترين تجزیهوتحلیل کالدیستیک دادههای قطعۀ مدل بر اساس مقادير بیشینه درستنمايی ارائه و nrDNA ITS به روش بیشینه صرفهجویی. درنهايت بر اساس معیار اطالعاتی Akaike) در اين تجزيهوتحلیل، 5 گونه از Geum در ايران و (Posada and Information Criterion: AIC) گونههای خويشاوند آن ارزيابی شدند و درخت Buckley, 2004) انتخاب شد. تجزيهوتحلیل مرکزی به طول 631 با شاخص سازگاری يا پايداری Bayesian بر اساس قاعدۀ آماری Bayes مدلهای Consistency index (CI)=0.6228) 0/6228)، مختلفی بنا نهاده شده است که بهعنوان احتماالت اولیه شاخص اتکا يا گروهپذيری RI)=0.6917) 0/6917) يا پیشین (posterior probabilities) در نظر گرفته Retention index)، شاخص هموپالزی 0/3772 میشوند؛ بنابراين بر اساس معیار اطالعاتی Akaike (Homoplasy index (HI)=0.3772) و شاخص (AIC)، مدل GTR+G برای دادههای cpDNA rpl32- سازگاری ارزشگذاری شده Rescaled 0/4308) (trnL(UAG و مدل GTR+G برای دادههای ترکیبی consistency index (Rci)=0.4308( حاصل شد. در توالی های nrDNA ITS انتخاب شدند. پیشفرض اين تجزيهوتحلیل، شاخه های حامل Filipendula برنامه برای تجزيهوتحلیل های فیلوژنی زنجیرۀ مارکوف Rubus chamaemorus ،(A) vulgaris، مونت کارلو (Markov chain Monte Carlo) شامل B) Sanguisurba officinalis ،Rosa persica)،

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 7

C) Sieversia pusilla ،Sieversia pentapetala) و کردهاند؛ P2b شامل گونه های Geum vernum و شاخۀ مستقل Geum schofieldii بهترتیب بهشکل Acumastylis sikkimensis روی شاخه های پارافیلتیک پارافیلتیک در قسمت پايین درخت ديده میشوند و در است و اين دو گونه با گروهی که شامل Coluria اين بین، شاخه های A و B برونگروه در نظر گرفته elegans و O1) Acomastylis elata) و میشوند. اين درخت، يک گرۀ اصلی P دارد که بهطور Erythrocuma triflora و O2) Acomatylis rossii) تفکیکشده حامل شاخه های P1 و P2 متشکل از دو است، نسبت خواهری دارند )شکل 1(. بهمنظور مقايسۀ درونگروه است. P1 شامل گونههای Waldsteinia موقعیت فیلوژنتیک گونه های ايرانی Geum، Coluria geoides ،Taihangia rupestris ،geoides، تجزيهوتحلیل مشابهی بدون حضور وابستگان نزديک Novosieversia glacialis ،Geum andicula، انجام شد )شکل نشان داده نشده است( که به درخت Geum kokanicum ،Acomastylis calthifolia، مرکزی به طول 104 با شاخص سازگاری يا پايداری Geum iranicum ،Geum heterocarpum است که 9327/0، شاخص اتکا يا گروهپذيری 9271/0، شاخص در اين بین، Taihangia ،Waldsteinia geoides هموپالزی 0673/0و شاخص سازگاری Coluria geoides ،rupestris و Acomastylis ارزشگذاری شدۀ 8647/0منتج شد. در اين درخت calthifolia بهشکل شاخه های مستقل و پارافیلتیک قرار فیلوژنی، دو گونۀ Sanguisorba officinalis و دارند؛ د ر حالیکه Geum andicula و Alchemilla stuhmannii Novosieversia از گیاهان طايفۀ glacialis يک گروه کوچک تکتبار تشکیل دادهاند Potentileae بهعنوان برونگروه قرار دارند. اين (P1a) و سه گونۀ Geum kukanicum، درخت، يک گره اصلی A و دو کالد کامالً Geum heterocarpum و Geum iranicum به حالت تفکیکشدۀ A1 و A2 با ارزش 100 دارد. شاخۀ A1 پلیتومی (P1b) مشاهده میشوند. P2 شامل دو متشکل از دو گونۀ G. rivale و G. urbanum است درونگروه است: در زيرگروه Geum speciosum ،P2a که بهطور تفکیکشده يک گروه تکتبار تشکیل و Geum geniculatum روی شاخهای مستقل با دادهاند و شاخه A2 شامل سه گونۀ G. kokanicum، Geum rivale و که بهشکل يک G. iranicum و G. heterocarpum است که به شکل گروه تکتبار ديده میشوند، نسبت خواهری برقرار تریتومی قرار گرفتهاند.

www.SID.ir Archive of SID

8 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

شکل 1- درخت مرکزی مطلق اطالعات nrDNA ITS حاصل از تجزيهوتحلیل بیشینه صرفهجويی؛ A. 5 گونۀ Geum و گونههای خويشاوند آن

تجزیهوتحلیل کالدیستیک دادههای قطعۀ متشکل از 4 زيرگروه تکتبار G. kokanicum( B، بینژنی nrDNA ITS به روش بایزین G. andicola ،G. heterocarpum ،G. iranicum و (Bayesian) . Novosieversia( با احتمال پسین 0/5224، A ITS روی درخت مرکزی ، از گرۀ که روی Acomastylis elata( D و Coluria elegans( با شاخهای با احتمال پسین يک قرار دارد، دو شاخۀ اصلی احتمال پسین G. urbanum ،G. rivale( C ،0/9098، A1 A2 A1 و منشأ میگیرند. شاخۀ حامل برونگروهی G. geniculatum و G. speciosum( با احتمال پسین Sanguisorba Rosa persica متشکل از سه گونۀ ، 7907/0 و Erythrocoma triflora( E و officinali )احتمال پسین 9227/0( و Acomastylis rossii( با احتمال پسین يک و 7 گونۀ Rubus chamaemorus )احتمال پسین 9765/0( است؛ Waldsteinia geoides ،Taihangia rupestris، Filipendula vulgaris ضمن اينکه بهشکل شاخهای Geum ،Geum vernum ،Acomastylis calthifolia A2 مستقل در قاعدۀ درخت مشاهده میشود. در شاخۀ ، Acomastylis sikkimensis ،schofieldii و Coluria P2 P1 P گرۀ با احتمال پسین يک شامل دو زيرشاخۀ و geoides است که شاخه های پارافیلتیک به شکل P1 است که گرۀ کوچک تکتباری متشکل از دو پلیتومی و تفکیکنشده ديده میشوند؛ در اين بین، Sieversia pentapetala Sieversia pusilla گونۀ و گروه تکتبار B متشکل از 5 گونه است که سه گونۀ P2 است )احتمال پسین يک( و گرۀ با احتمال پسین G. heterocarpum ،G. iranicum و G. kokanicum 63/0 بزرگترين درونگروه اين درخت است که يک گروه را روی انتهايیترين شاخههای درخت

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 9

تشکیل دادهاند و دومین زيرگروه B شامل G. rivale وG. urbanum به شکل شاخه های G. Andicola و Novosieversia با احتمال پسین يک تفکیکشده با احتمال پسین 89/0 هستند )شکل 2(. است. زيرگروه C شامل 4 گونه است که از میان آنها

شکل 2- درخت حاصل از اطالعات قطعۀ بینژنی nrDNA ITS گونههای Geum و خويشاوندان آن به روش بايزين؛ احتمال پسین روی شاخ هها و نام شاخهها با حروف الفبای زير آنها نشان داده شد هاند.

تجزیهوتحلیل کالدیستیک دادههای قطعۀ ارزش 100 منشأ میگیرند. شاخۀ A1 حامل ژنوم کلروپالستی (rpl32-trnL(UAG به روش درونگروهی متشکل از سه گونۀ G. heterocarpum، بیشینه صرفهجویی. G. kokanicum و G. iranicum با حمايت 57 درصد rpl32-trnL اطالعات توالی (UAG) رديف خوانیشده است. در اين بین، G. iranicum با دو گونۀ ديگر نسبت برای 7 تاکسون شامل 2 برونگروه و 5 درونگروه و خواهری نشان میدهد و روی يک شاخۀ پارافیلتیک 573 صفت اجرا شد که از میان آنها، 70 صفت بهطور مستقل قرار میگیرد؛ ضمن اينکه دو گونۀ اطالعاتی بودند. از تجزيه وتحلیل فیلوژنی، درخت G. heterocarpum و G. kokanicum روی يک شاخه مرکزی به طول 97، شاخص پايداری 8144/0، شاخص با ارزش 70 درصد قرار میگیرند. شاخۀ A2 نیز با هموپالزی 1856/0، شاخص اتکا يا گروهپذيری حمايت 100 درصد حامل دو گونۀ کامالً تفکیکشده 7750/0 و شاخص ا رزشگذاری 6312/0 به دست آمد. از گونه های G. urbanum و G. rivale است درخت مرکزی مطلق دو شاخۀ اصلی حامل )شکل A ،3(. درون گروههای تکنیا دارد که از گرۀ اصلی A با

www.SID.ir Archive of SID

10 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

تجزیهوتحلیل کالدیستیک دادههای قطعۀ G. kokanicum و G. iranicum روی شاخۀ بینژنی کلروپالستی (rpl32-trnL(UAG به روش کوچک تر C با احتمال پسین يک قرار میگیرند؛ (Bayesian) بایزین . درحالی که G. heterocarpum روی شاخۀ مستقل ديده A ITS روی درخت مرکزی ، گرۀ اصلی با احتمال میشود. دو گونۀ G. kokanicum و G. iranicum با A2 A1 پسین يک ديده میشود که از آن دو شاخۀ و G. hetercarpum نسبت خواهری برقرار کردهاند و در A1 منشأ میگیرند. شاخۀ شامل گونههای اين درخت، گونههای Sanguisorba officinalis و G. rivale G. urbanum و است که با احتمال پسین Sanguisorba minor بهعنوان برونگروه در قاعدۀ يک بهطور کامالً حل شده ديده میشوند. سه گونۀ درخت ديده می شوند )شکل B ،3(. G. kokanicum ،G. heterocarpum و G. iranicum روی شاخۀ A2 ديده میشوند که در اين بین، گونه های

B A

شکل 3- درختان حاصل از دادههای قطعۀ بینژنی کلروپالستی (rpl32-trnL(UAG گونههای Geum و وابستگان نزديک آن؛ A. درخت مرکزی مطلق به روش بیشینه صرفهجويی، B. درخت مرکزی مطلق به روش بايزين. احتمال پسین روی شاخهها و نام شاخ هها با حروف الفبای زير آنها نشان داده شد هاند.

تجزیهوتحلیل کالدیستیک ترکیبی دو قطعۀ 8894/0، شاخص هموپالزی 1106/0، شاخص اتکا بینژنی (rpl32-trnL(UAG و ITS به روش بیشینه 8788/0 و شاخص ارزشگذاری 8716/0 به دست آمد. صرفهجویی. درخت مرکزی مطلق دارای دو شاخۀ اصلی حامل نتیجۀ تجزيهوتحلیل رديفخوانی اطالعات ترکیبی درون گروههای تکنیاست که از گرۀ اصلی A با ارزش شامل 7 تاکسون متشکل از 2 برونگروه و 5 درونگروه 100 منشأ میگیرند. شاخۀA1 با حمايت 99 درصد و 1341 صفت بود که در میان اين صفت ها، 1172 حامل درونگروهی متشکل از سه گونۀ صفت غیراطالعاتی و 169 صفت اطالعاتی وجود G. kokanicum ،G. heterocarpum و G. iranicum داشت. از تجزيه وتحلیل درخت فیلوژنی مطلق ترکیبی، است که گونۀ آخر با دو گونۀ ديگر نسبت خواهری درخت مرکزی به طول 217، شاخص پايداری نشان میدهد و بهطور مستقل روی يک شاخۀ

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 11

پارافیلتیک قرار میگیرد؛ ضمن اينکه دو گونۀ حلشده ديده میشوند. روی شاخۀ A2، سه گونۀ G. urbanum وG. rivale روی يک شاخه با ارزش G. kokanicum ،G. heterocarpum و G. iranicum 100 درصد قرار میگیرند. توپولوژی درخت ترکیبی با ديده میشوند که در اين بین، گونههای درخت کلروپالستی مطابقت دارد )شکل G. kokanicum .)A ،4 و G. iranicum روی شاخۀ کوچک تر C با احتمال پسین يک قرار گرفته اند؛ تجزیهوتحلیل اطالعات ترکیبی rpl32- درحالی که G. heterocarpum روی شاخۀ مستقل ديده (trnL(UAG و ITS و رسم درخت ترکیبی به میشود. دو گونۀ G. kokanicum و G. iranicum با روش بایزین. G. hetercarpum نسبت خواهری برقرار کردهاند؛ در A روی درخت مرکزی، گرۀ اصلی با احتمال پسین ضمن، گونههای Sanguisorba officinalis و A2 A1 يک ديده می شود که از آن دو شاخۀ و منشأ Sanguisorba minor بهعنوان برونگروه در قاعدۀ G. urbanum A1 میگیرند. شاخه شامل گونههای و درخت ديده می شوند )شکل B ،4(. G. rivale است که با احتمال پسین يک به طور کامالً

A B

شکل 4- درختان مرکزی مطلق حاصل از اطالعات ترکیبی دو قطعۀ بینژنی (rpl32-trnL(UAG و nr DNAITS؛ A. به روش بیشینه صرفهجويی، B. به روش بايزين. احتمال پسین روی شاخهها و نام شاخهها با حروف الفبای زير آنها نشان داده شد هاند.

نتایج تجزیه وتحلیل ترکیبی دو قطعۀبینژنی Sanguisorba officinalis و Sanguisorba minor (rpl32-trnL(UAG و nrDNA ITS به روش بیشینه برونگروه انتخاب شدند. (Maximum likelihood) درستنمایی . در اين تجزيهوتحلیل، گونه های خويشاوند سردۀ نتايج تجزيهوتحلیل به روش بیشینه درستنمايی تا .Taihangia ،Waldsteinia geoides( Geum L حدودی مشابه دو روش بیشینه صرفهجويی و بايزين Novosieversia ،Geum andicula ،rupestris )شکل 5( و شاخهبندی کالدها مشابه درخت حاصل از Geum ،Acomastylis calthifolia ،glacialis تجزيهوتحلیل بايزين بود. در اين روش نیز انتخاب Acomastylis elata ،Coluria elegans ،vernum، برونگروه همانند دو روش پیشین انجام شد و دو گونۀ

www.SID.ir Archive of SID

12 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

Geum ،Acomatylis rossii ،Erythrocuma triflora میشوند و Taihangia rupestris و Acomastylis Geum speciosum ،schofieldii و calthifolia گروه کوچکی تشکیل میدهند. در قسمت Geum geniculatum( شرکت داشتند. گونه های باالتر درخت، G. schofieldii شاخۀ منفردی ايجاد Coluria elegans ،Acomastylis elata، کرده است که با دو گونۀ G. andicula و Erythrocuma triflora و Acomatylis rossii در Novosieversia glacialis که در مجاورت هم روی گروه کوچک پارافیلتیک ديده میشوند. از گرۀ اصلی شاخهای با حمايت 99 درصد قرار گرفتهاند، نسبت A دو شاخۀ اصلی A1 و A2 منشأ میگیرند. در شاخۀ خواهری نشان میدهد. در درخت حاصل از A1، گونه های G. rivale ،G. urbanum و تجزيهوتحلیل بیشینه درستنمايی، انتهايی ترين شاخه به G. geniculatum در يک گروه قرار میگیرند و گروهی متشکل از سه گونۀ G. kokanicum، Sanguisorba officinalis و Sanguisorba minor با G. iranicum و G. hetercarpum مربوط است که در آنها نسبت خواهری نشان میدهند. در درونگروه A2، اين بین، G. hetercarpum با دو گونۀ G. kokanicum گونههای G. vernum ،G. speciosum و و G. iranicum نسبت خواهری نشان میدهد. Waldsteinia geoides روی شاخههای منفرد ديده

شکل 5-درخت حاصل از تجزيهوتحلیل دادههای ترکیبی به روش بیشینه درستنمايی؛ ارزشهای کمتر از 50 درصد نشان داده نشدهاند.

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 13

تکامل صفت های ریخت شناسی شامل میوه، تجزيهوتحلیل nrDNA ITS بیشینه صرفه جويی و گرده و ساختار تشریحی دمبرگ. درخت حاصل از تجزيهوتحلیل ترکیبی بايزين منطبق باتوجهبه اهمیتی که اين صفت ها ازنظر سیستماتیک شدند. سردۀ .Geum L دارند، روی درخت مرکزی

شکل 6- صفتهای میوه روی درخت بیشینه صرفهجويی مرکزی مطلق حاصل از تجزيهوتحلیل nrDNAITS گونههایGeum و خويشاوندان آن منطبق شده است؛ صف تهای میوه: J. میوۀ قالبدار، JF. میوۀ قالب ماهیگیری، *. بند قاعدهای، **. بند مرکزی، ***. بند انتهايی

شکل 7- تزيینات اگزين دانۀ گرده )رديف اول از سمت چپ(، ساختار تشريحی دمبرگ و صفتهای ريزريختشناسی پوستۀ بذر (رديف اول از سمت راست( روی درخت ترکیبی حاصل از تجزيهوتحلیل بايزين منطبق شدهاند )تصاوير از مطالعۀ Faghir et al., 2015 اقتباس شدهاند(.

www.SID.ir Archive of SID

14 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

بحث. است؛ هرچند در مطالعۀ بعدی Smedmark و همکاران تجزيهوتحلیل فیلوژنی سردۀ Geum در چهارچوب )2003( روابط فیلوژنی اين گروه حلنشده گزارش شد. فیلوژنی تیرۀ گلسرخیان يا زيرتیرۀ Rosiodea و با نتايج حاصل از داده های توالی nrDNAITS 5 گونۀ دخالت تعداد معدودی از گونههای اين سرده مانند Geum در ايران و 21 گونه از وابستگان نزديک آن به G. urbanum و خويشاوندان نزديک آن مانند تشکیل درختانی با گرۀ اصلی کامالً حمايتشده منجر Fallugia و Waldsteinia انجام شد ,.Morgan et al) شد که از آن، سه شاخۀ قاعدهای پارافیلتیک و يک Smedmark et al., 2003 ;1994)؛ بر اين اساس، اين درونگروه اصلی منشأ میگیرد. شاخه های قاعدهای تاکسون ها روی شاخه ای پارافیلتیک با گیاهان زيرتیرۀ حامل گونههای Rubus ،Filipendula vulgaris Rosoidea نسبت خواهری نشان دادند و دو گونۀ سرده Rosa persica ،chamaemorus و Sanguisorba Geum و Waldsteinia در وضعیت تک تبار قرار officinalis )که برونگروه در نظر گرفته میشوند( و گرفتند. سپس تجزيهوتحلیل فیلوژنی مولکولی سردۀ دو گونۀ Sieversia pentapetala( Sieversia و Geum با شرکت تعداد بیشتری از گونه های اين سرده و Sieversia pusilla( هستند. اين گیاهان روی درختان وابستگان نزديک آن انجام شد. درحقیقت، پژوهشهای پیشین نیز وضعیت مشابهی Smedmark) خويشاوندان نزديک به سردۀ Geum از گروهی موسوم and Erikson, 2002) دارند؛ برخی صفتهای مشترک به طايفۀ Dryadeae جدا شدهاند ;Focke, 1894) ابتدايی )شکل رويشی، ريختشناسی میوه( علت Schulze-Menz, 1964; Hutchinson, 1967; قرارگرفتن اين گیاهان روی شاخههای پارافیلتیک Robertson, 1974; Kalkman, 2004) و به غیراز قاعده ایاند ;Smedmark et al., 2003, 2005) Dryas شامل گونه های Fallugia ،Sieversia، Smedmark and Eriksson, 2006). گونه های سردۀ Waldsteinia ،Taihangia ،Coluria و Geum Geum در موقعیت کنونی تکتبار نیستند. اين میشوند. اين گروه عمدتاً در ارتفاعات نواحی معتدله و تاکسون ها همراه با گونههای وابسته در درونگروه قطبی نیمکرۀ شمالی انتشار دارند، علفی چندسالهاند و بزرگی روی شاخۀ P و درون شاخه های P1 و P2 برگهای شانهای نامنظم، گلبرگهای زرد، نارنجی، تجزيهوتحلیل بیشینه صرفهجويی و B و C تجزيهوتحلیل سفید، قرمز تا بنفش و میوههايی با خامۀ پايا )منقاردار( و بايزين تجمع يافتهاند. شاخههای درختان ITS حاصل از قالبدار، راست، طويل يا پردار دارند. Smedmark و اين تجزيهوتحلیل ها حمايت نسبتاً زيادی دارند؛ Eriksson در سال 2002 ضمن بازسازی درختان درحالی که درختان ITS حاصل از مطالع ههای فیلوژنی nrDNAITS و trnL-trnF کلروپالستی و Smedmark و Eriksson در سال 2002 حمايت ترکیبی، شاخۀ اصلی حامل اين گروه را Colurieae و ضعیفی دارند. ازنظر توپولوژی، درخت ITS گروه گیاهان علفی چندسالۀ آن را Geinae نامگذاری تجزيهوتحلیل بیشینه صرفه جويی حاضر مشابه کردند که شامل .Coluria ،Waldsteinia Willd تجزيهوتحلیل Smedmark و Eriksson در سال 2002 .Taihangia Yu ،R.Br و گونههای سردۀ Geum است؛ همچنین گونه های موردمطالعۀ اين درخت بهويژه

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 15

در درونگروه اصلی تفکیک بهتری را نشان میدهند و زيرسردۀ Orthostylus )شامل G. kokanicum، گروهبندی گونه ها به شکل روشنتری اتفاق افتاده G. heterocarpum و G. iranicum( در مجاورت است. موقعیت گونه های Acomastylis calthifoli ،Waldsteinia goides و يا در گروه سهتايی مشاهده Geum ،Coluria goides ،Taihangia rupestris میشوند. نتايج يادشده رده بندیهای حاضر را حمايت schofieldi و Acomastylis calthifolia در درختان میکنند ,Khatamsaz, 1993; Schönbech-Temesy) حاصل مشابه درختان مطالع ههای Smedmark و 1969(. اين گیاهان به منطقۀ ايرانی-تورانی تعلق دارند، Erikson در سال 2002 و بهشکل تفکیکنشده باقی ازنظر رويشگاه عمدتاً در استانهای خراسان و تهران و ماند؛ در حالیکه ارتباط دو گونۀ Geum andicola و در شرايط آب وهوايی خشک رشد میکنند و Novosieversia glacialis به شکل تکتبار مشخص صفتهای مشترکی )بهويژه میوۀ آنها که خامۀ پايابند شد. 5 گونۀ موردمطالعه بر اساس نتايج داده های دارد و بدون قالب ماهیگیری است( دارند. از میان سه trnL-trnF ،nrDNA ITS کلروپالستی و ترکیبی در گونۀ زيرسردۀ G. heterocarpum ،Orthostylus دامنۀ گروههای مجزا تفکیک می شوند. در اين بین، دو گونۀ انتشار وسیعتری دارد و در نواحی شمال، شمالغرب و زيرسردۀ Geum شامل G. urbanum و G. rivale در غرب ايران و در ساير نقاط ازجمله کشورهای اروپايی مجاورت G. geniculatum و G. speciosum و شوروی سابق، ترکیه، عراق، سوريه و شمال آفريقا )شکلهای 3 و 4( و يا در گروه دوتايی )شکل های 3 و انتشار دارد؛ درحالی که گونۀ G. kokanicum در 4( کنار هم ديده می شوند؛ اين گروه شامل گونه های نواحی مرکز و شمالشرق ايران و در جهان بهويژه در هگزاپلوئید G. rivale( 6x و G. urbanum( و .G آسیای مرکزی می رويد. G. iranicum گونۀ انحصاری Speciosum با عدد کروموزومی 10x )بند قاعدهای( )اندمیک( ايران است که از استان خراسان جمعآوری است. عدد کروموزومی پايۀ G. geniculatum تاکنون شده است )Khatamsaz, 1993(؛ باوجوداين، روابط گزارش نشده است، اما مانند گونههای هگزاپلوئید بین اين گونه ها روی درختان nrDNA ITS بهشکل يادشده میوۀ قالب ماهیگیری دارد. دو گونۀ تریتومی و روی درختان کلروپالستی و ترکیبی G. urbanum و G. rivale صف تهای ريختشناسی، بهشکل تفکیکشده مشاهده میشود. روی درختان تشريحی، ريزريخت شناسی و گردهشناسی مشترکی کلروپالستی و ترکیبی حاصل از تجزيهوتحلیل بیشینه دارند )Faghir et al., 2015, 2017)؛ همچنین بر اساس صرفهجويی، G. iranicum با G. heterocarpum و منابع موجود، دو گونۀ زيرسردۀ Geum بهطور مشابه G. kokanicum روی شاخۀ پارافیلتیک قرار میگیرند؛ بیشتر در استانهای شمالی کشور شامل گیالن، درحالی که روی درختان کلروپالستی و ترکیبی بايزين، مازندران و گلستان و تا حدودی در استان های G. iranicum با G. kokanicum در يک کالد قرار آذربايجان، کرمانشاه و کردستان و در شرايط میگیرند و G. heterocarpum روی شاخۀ منفرد ديده آب وهوايی مرطوب پراکندهاند -Schönbech) میشود. بهمنظور اطمینانيافتن، تجزيهوتحلیل سومی از Temesy, 1969; Khatamsaz, 1993). سه گونۀ طريق بیشینه درستنمايی انجام شد و نتیجه مشابه

www.SID.ir Archive of SID

16 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

تجزيهوتحلیل بايزين و با افزايش پشتیبانی شاخه ها همراه روند تکامل صفت های ريخت شناسی میوه )شامل بود. نتايج و تغییر ترکیب گونهای شاخه های درختان موقعیت بند، منقار و قالب(، تزيینات اگزين دانۀ گرده کلروپالستی نشان میدهند فیلوژنی مولکولی اين و الگوی آرايش دستجات آوندی دمبرگ روی درخت گونهها بهشدت تحت تأثیر دورگهگیری و پلیپلوئیدی مرکزی نشانگر هست های تجزيه وتحلیل صرفه جويی و )آلوپلیپلوئیدی( قرار دارد ,.Smedmark et al) درخت مرکزی مطلق بايزين پژوهش حاضر منطبق و Smedmark and Eriksson, 2006 ;2005). طی بررسی شد )شکلهای 6 و 7(. دورگهگیری اولیهای که بین گونههای ديپلوئید اجدادی صفتهای ريخت شناسی میوه در اين سرده اهمیت اتفاق افتاده است، گونه های دودمانی تتراپلوئید مانند تاکسونومیکی دارند و در رده بندیهای موجود و تهیۀ G. heterocarpum طی تالقی برگشتی با دودمان کلیدهای شناسايی استفاده میشوند -Schönbech) نامشخص ديپلوئید، دودمان گونههای هگزاپلوئید را به Temesy, 1969; Khatamsaz, 1993). گونههای وجود آ وردهاند (Smedmark et al., 2005). زيرسردۀ Geum دارای میوههايی با قالب ماهیگیری، قرارگرفتن G. heterocarpum در شاخۀ قاعدهای بند در انتهای خامه و منقار پیچخورد هاند؛ در حالیکه بهعلت برخی صفتهای مشترک ابتدايی ازجمله نمايندگان زيرسردۀ Orthostylus دارای میوۀ بدون میوههای بدون قالب ماهیگیری ,.Smedmark et al) قالب ماهیگیری، بند در قسمت وسط خامه و منقار (Smedmark and Eriksson, 2006 ;2005، تزيینات افراشتهاند. اگزين راهراه و متراکم و تزيینات سطح بذر پشتهای- میوۀ دارای قالب ماهیگیری و بند در انتهای خامه نواری )Faghir et al., 2015( است؛ درحالی که حالت صفت مشترک پیشرفته (Synapomorph) در قرارگرفتن گونههای G. kokanicum و G. iranicum طايفۀ Colurieae محسوب می شود؛ اين در حالیست در يک گروه تکتبار کوچک نشاندهندۀ صفت های که میوه در طايفۀ Potentilleae )برونگروه( بهشکل مشترک و پیشرفتۀ آنها مانند تزيینات اگزين راهراه فندقۀ کوچک بدون پر و منقار است. اين نوع میوه در بافاصله، منافذ میکروسکوپی و ... است؛ البته ازآنجاکه مسیر تکامل از شکلهای پردار دارای خامۀ مستقیم دورگهگیری همراه با تالقی برگشتی وجود دارد، مسیر )Sieversia( به میوه های دارای خامۀ مفصلدار تکامل حالت مشبک ;Smedmark et al., 2005) قاعدهای (Waldsteinia geoides) و سپس به میوه های Smedmark and Eriksson, 2006) به خود میگیرد دارای خامه با مفصل میانی )G .heterocarpum و که بهشکل حالتهای برگشتی صفت ها منعکس G. kokanicum( و سرانجام به میوههای دارای قالب میشود )در قسمت تکامل صف تهابه آن اشاره ماهیگیری و بند انتهايی )G. urbanum و G. rivale( میشود(. به نظر میرسد سه گونۀ يادشده تابع اشتقاق يافته است. بر اساس مطالعهها Smedmark and) پديدههای يادشده باشند؛ بررسی سطح پلوئیدی، Eriksson, 2002)، روند تکامل میوه در طايفۀ کروموزم پايه، دورگهگیری و اطالعات ژنوم Colurieae دو بار و از اجداد دارای خامه های پردار کلروپالستی برای روشن شدن اين مطلب ضروريست. اتفاق افتاده است؛ البته تکامل میوه در اين گیاهان

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 17

همواره با موضوع آلوپل یپلوئیدی پیوند داشته است. راهراه متراکم و منافذ درشت 1/0 تا 2/0 میکرومتر دو رگهگیری بین يک گونۀ ديپلوئید از دودمان اجدادی )مانند Rosa ،Rubus و Spiraea( و تزيینات راهراه با مانند Waldsteinia و يک گونۀ ديپلوئید ناشناس به فاصله و منافذ سوزنی شکل 01/0 تا 05/0 میکرومتر پیدايش گونۀ تتراپلوئید G. heterocarpum منجر شده )مانند Potentilla ،Geum و Fragaria( تقسیم است؛ میوه در اين گونه دارای قالب، منقار، کرکدار میشوند. مطابقت الگوی تزيینات اگزين گونه های و بند باالتر از مرکز است. مطابقت میوۀ گونههای سردۀ سردۀ Geum روی درخت حاصل از تجزيهوتحلیل Geum روی درخت مرکزی مطلق ترکیبی بايزين فیلوژنی حاضر )شکل 7( نشان داد الگوی تجزيهوتحلیل بايزين حاضر نشان داد )شکل6( تزيینات راه راه متراکم دارای منافذ میکروسکوپی G .heterocarpum صفتهای مشترک ابتدايی و درشت، صفت مشترک ابتدايی (Synplesiomorph) نسبت خواهری با G. kokanicum و G. iranicum برای اين گیاهان است. اين الگو نیز دو مسیر را در مسیر دارد؛ در اين بین، گونۀ G. iranicum با داشتن بند تکامل طی کرده است: گونه های هگزاپلوئید زيرسردۀ خامۀ تقريباً قاعدهای مشابه اجداد ديپلوئید ظاهر Geum دارای صفتهای مشترک پیشرفتهاند که اين میشود. سطح پلوئیدی اين گونه مشخص نیست؛ اما بهويژه در G. urbanum )تزيینات سطح اگزين راه راه مشابه چنین مواردی در گونۀ G. speciosum که بند دارای منافذ کوچک( (Faghir et al., 2015) ديده قاعدهای و عدد کروموزومی10x دارد نیز ديده شده میشود؛ در حالیکه گونه های زيرسردۀ Orthostylus است. اين گونه در تجزيهوتحلیل ناحیۀ کلروپالستی دارای تزيینات راهراه متراکم و منافذ درشتند. تزيینات (Smedmark and Eriksson, 2002) در کنار اگزين در G. heterocarpum از نوع راهراه بسیار G. heterocarpum گروه تشکیل داد؛ بنابراين، احتماالً متراکم است؛ به طوریکه منافذ بهسختی ديده می شوند؛ G. iranicum نیز سطح پلوئیدی بیشتر و تکامل درحالی که G. kokanicum منافذ درشت و پشته هايی با برگشتی )بند قاعدهای( را نشان میدهد. تراکم کمتر و G. iranicum تعداد اندکی منافذ درشت G. kokanicum نیز با داشتن بند پايین تر از مرکز به و پشتههای متراکم دارد. G. iranicum نزد يکتر است؛ البته سطح پلیپلوئیدی شکل و آرايش دستجات آوندی برش عرضی اين گونه نیز مشخص نیست. همانطور که گفته شد، دمبرگ از صفتهای مهم در مطالعههای تاکسونومیک دو دمانهای پیشرفتۀ هگزاپلوئید مانند G. urbanum و است (Metcalfe and Chalk, 1957). چهار نوع G. rivale درنتیجۀ تالقی برگشتی G. heterocarpum آرايش دستجات آوندی دمبرگ در تیرۀ گل سرخیان با يک ديپلوئید اجدادی اشتفاق يافت هاند. اين گونه ها با تشخیص داده شده است؛ بر اين اساس، گونه های داشتن میوه های قالب ماهیگیری )حالت پیشرفته( در Geum همراه با Poterium ،Waldsteinia، مسیر دوم تکاملی Geinae همراه شد هاند. Rosa ،Potentilla ،Agrimonia ،Sanguisorba، گیاهان تیرۀ گلسرخیان بر اساس الگوی تزيینات Rubus و Filipendula در گروه الف )دمبرگهايی راهراه و قطر منافذ بین پشته به دو زيرگروه )تزيینات که دستجات آوندی آنها بهشکل قوس مرتب شدهاند(

www.SID.ir Archive of SID

18 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

قرار میگیرند. مطالعۀ Faghir و همکاران در سال سلولهای اپیدرمی با آرايش برخاستۀ صاف و مستقیم- 2017 نشان داد دمبرگ گونههای Geum دارای الگوی موجدار و الگوی تزيینات راه راه- موجدار که در دو نوع سوم (Metcalfe and Chalk, 1957) شامل يک گونۀ زيرسردۀ Geum ديده میشود. بر اساس نتايج، دسته آوند منفرد هاللی درشت و چند دستۀ آوندی الگوی نوع دوم دربرگیرندۀ صف تهای مشترک پیشرفته کوچک است که در دو بال دمبرگ قرار دارند. در اين گیاهان است که در گونههای هگزاپلوئید ديده مطابقت شکل و آرايش دستجات آوندی برش میشوند. عرضی دمبرگ گونه های موجود روی درخت ترکیبی بايزين )شکل 7( نشان داد الگوی نوع الف ازجمله نتیجهگیری. صفتهای مشترک ابتدايی است که در گیاهان مطالعۀ فیلوژنی مولکولی سردۀ Geum نشان داد برونگروه Geum مشاهده میشود؛ همچنین شکل گونههای Geum در دو زيرسردۀ Geum و دستجات آوندی در گونه های موردمطالعه و دو Orthostylus قرار میگیرند و در تمام درختان حاصل زيرسرده تابع مسیر تکاملی خاصی نیست. طرز از پژوهش حاضر در دو گروه مجزا قرار دارند. وضعیت قرارگرفتن دستجات آوندی در گونههای G. rivale و گونههای G. urbanum( Geum و G. rivale( در تمام G. heterocarpum بهشکل قوسیشکل و بدون باله درختان حاصل مشابه است؛ در حالیکه شاخههای است؛ در حالیکه آرايش دستجات آوندی در سه گونۀ درختان کلروپالستی و هستهای در گیاهان زيرسردۀ G. kokanicum ،G. urbanum و G. kokanicum ،G. heterocarpum( Orthostylus G. iranicum و الگوی نوع سوم را نشان میدهد؛ در اين بین، G. iranicum( تفاوت نشان میدهند. اين تغییر در G. kokanicum و G. iranicum به شکل چشمگیری توپولوژی ممکن است بهعلت هیبريداسیون و الگوی نوع سوم را نشان میدهند. تکامل آرايش آلوپلیپلوئیدی باشد که پديدۀ رايجی در گیاهان اين دستجات آوندی و تغییرات میتواند منعکسکنندۀ سرده است؛ اين پديده به بروز تنوع، تکامل برگشتی و هیبريداسیون و سطح پلیپلوئیدی در گیاهان بررسیشده هموپالزی در صفتهای موردمطالعه منجر میشود. باشد. مطابقت صفت های ريزريخت شناسی بذر )شامل سپاسگزاری. تزيینات اگزين و آرايش سطح بذر( روی درخت از همکاران محترمی که ما را در انجام پژوهش ترکیبی بايزين نشان میدهد )شکل 7( گونههای سردۀ حاضر ياری کردند، بهويژه سرکار خانم دکتر زيور Geum بر اساس نوع تزيینات اگزين و آرايش سطح صالحی برای دراختیارگذاشتن امکانات آزمايشگاه بذر در دو مسیر تکاملی قرار میگیرند: 1. گونههای ژنتیک دانشکدۀ علوم پايۀ دانشگاه گیالن، جناب آقای دارای سلولهای اپیدرمی با آرايش برخاستۀ صاف و دکتر غالمرضا امین، رياست محترم هرباريوم دانشکدۀ مستقیم و الگوی تزيینات راه راه- نواری که در زيرسردۀ داروسازی دانشگاه علوم پزشکی تهران (THE) برای Orthostylus ديده میشود؛ 2. گونههای دارای در اختیار قراردادن نمونههای گیاهی قدردانی می کنیم.

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 19

منابع Arens, P., Durka, W., Wernke-Lenting, J. W. and Smulders, M. J. M. (2004) Isolation and characterization of microsatellite loci in Geum urbanum (Rosaceae) and their transferability within the genus Geum. Molecular Ecology 4: 209-212. Bolle, F. )1933( Eine U bersicht u¨ber die Gattung Geum L. und die hrnahestehenden Gattungen. Feddes Repertorium 72: 1-119. Edgar, R. C. (2004) Muscle: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucleic Acids Research 32: 1792-1797. Eriksson, T., Donoghue, M. J. and Hibbs, M. S. (1998) Phylogenetic analysis of Potentilla using DNA sequences of nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS), and its implications for the classification of (Rosaceae). Plant Systematics and Evolution 211: 155-179. Eriksson, T., Hibbs, M. S., Yoder, A. D., Delwiche, C. F. and Donoghue, M. J. (2003) Phylogenetic of Rosoideae (Rosaceae) based on sequences of the internal transcribed spacer (ITS) of nuclear ribosomal and the trnL-F region of chloroplast DNA. International Journal of Plant Science 164(2):197-211. Faghir, M. B., Armodian, M., and Shahi Shavvon, R. (2015) Micro-Macro morphology of the genus Geum L. (Rosaceae) in IRAN and their taxonomic significance. Iranian Journal of Botany 21(2): 103-117. Faghir, M. B., Ashori, F. and Mehrmanesh, A. (2017) Comparative leaf and petiole anatomy and micro morphology of the Genus Geum (Rosaceae) from Iran. Iranian Journal of Plant Biology 31: 45-58-117. Focke, W. O. (1894) Rosaceae. In: Die Natu¨rlichen Pflanzenfamilien (Ed. Engler, A.) 3: 1-60. Wilhelm Engelmann, Leipzig. Gajewski, W. (1958) Evolution in the genus Geum. Evolution 13: 378-388. Gehrke, B., Bräuchler, C., Romoleroux, K., Lundberg, M., Heubl, G. and Eriksson, T. (2008) Molecular phylogenetics of Alchemilla, Aphanes and Lachemilla (Rosaceae) inferred from plastid and nuclear intron and spacer DNA sequences, with comments on generic classification. Molecular Phylogenetics and Evolution 47: 1030-1044. Gelman, A. and Rubin, B. (1992) Inference from ilterative simulation using multiple sequences. Statistical Science 7: 457-472. Helfgott, D. M., Francisco-Ortega, J., Santos-Guerra, A., Jansen, R. K. and Simpson, B. B. (2000) Biogeography and breeding system evolution of the woody bencomia Alliance (Rosaceae) in macaronesia based on ITS Sequence Data. Systematic Botany 25 (1): 82-97. Hutchinson, J. (1967) The Genera of Flowering . Oxford University Press, Oxford. Iltis, H. (1913) U¨ ber das gynophor und die Fruchtausbildung beider Gattung Geum. Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin 122: 1-36. Juel, O. H. (1918) Beitrage zur Blu¨ tenanatomie und zur Systematik der Rosaceen. Kungl. Svenska vetenskapsakademiens handlingar 58: 1-81. Kalkman, C. (2004) Rosaceae: 13. Alchemilla group. In: Flowering Plants. Dicotyledons: Celastrales, Oxalidales, , Cor nales, Ericales (Ed. Kubitzki, K.) 371-372. Springer, Berlin. Larkin, M. A., Blackshields, G., Brown, N. P., Chenna, R., McGettigan, P. A., McWilliam, H., Valentin, F., Wallace, I. M., Wilm, A., Lopez, R., Thompson, J. D., Gibson, T. J. and Higgins, D. G. (2007) Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics 23: 2947-2948.

www.SID.ir Archive of SID

20 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

Linnaeus, C. (1753) Species Plantarum. Laurentius Salvius, Stockholm. Lundberg, M., Topel, M., Eriksen, B., Nylander, J. A. and Eriksson, T. (2009) Allopolyploidy in Fragariinae (Rosaceae): comparing four DNA sequence regions, with comments on classification. Molecular Phylogenetic and Evolution 51(2): 269-280. Metcalfe, C. R. and Chalk, L. (1957) Anatomy of the Dicotyledons. vol. 1. Oxford at the Clarendon Press, Oxford. Miller, M. A., Pfeiffer, W., and Schwartz, T. (2010) Creating the CIPRES Science Gateway for inference of large phylogenetic trees. In: Proceedings of the Gateway Computing Environments Workshop (GCE), New Orleans, USA. Morgan, D. R., Soltis, D. E. and Robertson, D. E. (1994) Systematic and evolutionary implication of rbCL sequence variation in Rosaceae. American Journal of Botany l(12): 890-903. Nylander, J. A. A., Ronquist, F., Huelsenbeck, J. P. and Nieves Aldrey, J. L. (2004) Bayesian phylogenetic analysis of combined data. Systems Biology 53: 47-67. Page, D. M. (2001) TreeView (Win32) Version 1.6.6. Retrieved from http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod. On: 3 September 2001. Posada, D. and Buckley, T. R. (2004) Model selection and model averaging in phylogenetics: advantages of akaike information criterion and Bayesian approaches over likelihood ratio tests. Systematic Biology 53: 793-808. Robertson, K. R. (1974) The genera of Rosaceae in the southeastern United States. Journal of the Arnold Arboretum 55: 611-662. Ronquist, F., Mark, P. and Huelsenbeck, J. P. (2009) Bayesian phylogenetic analysis using MrBayes. In: The Phylogenetic Handbook. 2nd ed. (Eds. Lemey, P., Salemi, M. and Vandamme, A. M.) Cambridge University Press, Cambridge. Ronquist, F., Teslenko, M., Mark vander, P., Ayres, L. D., Darling, A., Höhna, S., Larget, B., Liu, L., Suchard, A. M. and Huelsenbeck, P. J. (2012) MrBayes 3.2: Efficient bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Systematic Biology 61(3): 539-542. Rydberg, P. A. (1913) Rosaceae. In: North American Flora. vol. 22(5). The New York Botanical Garden, New York. Sang, T., Crawford, D. J. and Stuessy, T. F. (1995) Documentation of reticulate ribosomal DNA implications for biogeography and concerted evolution. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, USA. Schönbech-Temesy, E. (1969) Rosaceae, Geum. In: Flora Iranica (Ed. Rechinger, K. H.) 66(30) 4: 116-121. Akademische Druck-U Verlagsanstalt, Graz. Schulze-Menz, G. K. (1964) Rosales. In: A. Engler’s Syllabus der Pflanzenfamilien (Ed. Melchior, H.) 193-242. Gebru¨ der Borntraeger, Berlin. Shaw, J. B., Lickey, E. E., Schilling, E. and Small, R. (2007) Comparison of whole chloroplast genome sequences to choose noncoding regions for phylogenetic studies in angiosperms: The tortoise and the hare III. American Journal of Botany 94: 275-288. Silvestro, D. and Michalak, I. (2012) RaxmlGUI: a graphical front-end for RAxML. Organisms Diversity and Evolution 12: 335-337. Smedmark, J. and Eriksson, T. (2002) Phylogenetic elationships of Geum (Rosaceae) and relatives inferred from the nrITS and trnL-trnF regions. Systematic Botany 27(2): 303-317.

www.SID.ir Archive of SID

فیلوژنی و تکامل صفتها در سردۀ .Geum L از تیرۀ گلسرخیان در ايران 21

Smedmark, J. E. E., Eriksson, T., Evans, R. C. and Campbell C. S. (2003) Ancient allopolyploid speciation in Geinae (Rosaceae): evidence fromnuclear granule-bound starch synthase (GBSSI) gene sequences. Systematic Biology 52: 374-385. Smedmark, J. E. E., Eriksson, T. and Bremer, B. (2005) Allopolyploid evolution in Geinae (Colurieae: Rosaceae): building reticulate species treesfrom bifurcating gene trees. Orgnism Diversity and Evoltion 5: 275-283. Smedmark, J. and Eriksson, T. (2006) Early stage of development shed light on fruit evolution in allopolyploid species of Geum (Rosaceae). International Journal of Plant Science 167(4): 791-803. Swofford, D. L. (2002) PAUP, Phylogenetic Analysis Using Parsimony, version 4.0b10. Sunderland Massachusetts Sinauer Associates Sunderland, Massachusetts. White, T. J., Bruns, T., Lee, S. and Taylor, J. (1990) Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA gene for phylogenetics. In: PCR protocols: a guide to methods and amplifi- cations (Eds. Innis, M., Sninsky, J. and White, T.) 315-322. Academic press, Sand Diego. Zhang, S. D., Jin, J. J., Chen, S. Y., Chase, M. W., Soltis, D. E., Li, H. T., Yang, J. B., Li, D. Z. and Yi, T. S. (2017) Diversification of Rosaceae since the late cretaceous based on plastid phylogenomics. New Phytologist 1-13.

www.SID.ir Archive of SID

22 تاکسونومی و بیوسیستماتیک، سال دهم، شماره سی و پنجم، تابستان 1397

www.SID.ir