MORPHOLOGICAL, GENETICAL AND ECOGEOGRAPHICAL CHARACTERIZATION OF LONG-WINGED SPECIES OF ONOBRYCHIS SECT. ONOBRYCHIS (FABACEAE) IN IRAN

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD Student/Department of Biology, Faculty of Sciences, Bu-Ali-Sina University, P. O. Box 65175/4161, Hamedan, Iran

2 Professor/Department of Biology, Faculty of Sciences, Bu-Ali-Sina University, P. O. Box 65175/4161, Hamedan, Iran

3 Associate Professor/Department of Biology, Faculty of Sciences, Bu-Ali-Sina University, P. O. Box 65175/4161, Hamedan, Iran. -

4 Prpfessor/Institute of Pharmacy and Molecular Biotechnology (IPMB), Dept. of Biology, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Im Neuenheimer Feld 364, 69120 Heidelberg, Germany.

Abstract

In this study, 30 specimens (6 populations) from long-winged species of Onobrychis sect. Onobrychis including O. verae Širj., O. gontscharovii Vassilcz., O. ptychophylla Širj. & Rech. f., O. sosnovskyi Grossh. and O. araxina Schischkin were collected from their natural habitats in Iran. The specimens were biometrically assessed using 45 quantitative and 15 qualitative morphological characters. In order to study the genetic variations of different species, nucleotide sequence data from the internal transcribed spacer of the nuclear rRNA genes (ITS) were obtained. Data regarding longitude, latitude, altitude, slope inclination, slope direction, substrate, min/max annual temperatures, number of rainy days, annual precipitation as well as soil traits including texture, electrical conductivity, organic carbon, total nitrogen, available phosphorus and potassium, total neutralizing value, pH, and saturation percentage were recorded in each sample site. Cluster analysis of morphological characters showed two major groups separating northwest species from northeast ones. Furthermore, the ITS data analysis results showing two main groups, which are exactly in concordance with morphological groups. Also canonical correspondence analysis (CCA) of ecological data showed the precipitation, rainy days, sand% and silt% as the most effective factors for this separation. Furthermore it showed the effect of ecological factors on each species. Onobrychis araxina Schischkin is recorded for the first time from Azerbaijan Gharbi province, Iran. An identification key to the long-winged species of section Onobrychis in Iranis presented.

Keywords

Article Title [Persian]

ویژگی‌های مورفولوژیکی، ژنتیکی و اکوجغرافیایی گونه‌های بال بلند بخش Onobrychis از جنسMill. Onobrychisدر ایران

Authors [Persian]

  • زینب طلوعی 1
  • مرتضی عطری 2
  • مسعود رنجبر 3
  • مایکل وینک 4
1 دانشجوی دکتری/ گروه زیست‌شناسی دانشگاه بوعلی سینا
2 استاد/ گروه زیست‌شناسی دانشگاه بوعلی سینا
3 دانشیار/ گروه زیست‌شناسی دانشگاه بوعلی سینا
4 استاد/ گروه زیست‌شناسی مؤسسه فارماکولوژی و بیوتکنولوژی مولکولی دانشگاه هایدلبرگ آلمان.
Abstract [Persian]

در این بررسی، 30 نمونه (6 جمعیت) از گونه­های بال بلند بخشه Onobrychis از جنسMill.  Onobrychis شامل گونه‌های O. verae Širj., O. gontscharovii Vassilcz., O. ptychophylla Širj. & Rech. f., O. sosnovskyi Grossh. و O. araxina Schischkin، از زیستگاه‌های طبیعی خود در ایران جمع‌آوری شدند. این نمونه­ها با استفاده از 45 ویژگی کمی و 15 ویژگی کیفی مورفولوژیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی گونه‌های مورد نظر، از داده­های مربوط به توالی نوکلئوتیدی ناحیه ITS ژن   nrRNAاستفاده شد. در هر محل جمع آوری، اطلاعاتی شامل طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع، جهت و میزان شیب، بستر، حداقل و حداکثر درجه حرارت سالانه، تعداد روز های بارانی، بارش سالانه و همچنین ویژگی­های مربوط به خاک از جمله  بافت، رسانایی الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم در دسترس، ارزش مواد خنثی شونده،pH  و درصد اشباع ثبت شد. بررسی و مقایسه نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل خوشه ای داده‌های مورفولوژیکی، منجر به تشخیص دو گروه اصلی  گردید. این گروه­بندی مبین جدایی گونه‌های شمال غربی از شمال شرقی کشور ایران است. علاوه بر این، نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده‌های مربوط به توالی نوکلئوتیدی  ITS نیز نتایج به دست آمده از آنالیز داده‌های مورفولوژیکی را تایید می­کند. همچنین نتایج حاصل از آنالیز داده‌های اکولوژیکی به روش CCA، تعداد روزهای بارانی، بارش سالانه، درصد شن و درصد سیلت خاک را به عنوان مهمترین عوامل مؤثر در جدایی این دو گروه معرفی کرد. همچنین چگونگی اثر عوامل زیست محیطی را برای هر یک از گونه‌ها  نشان داد. در این بررسیSchischkin   O. araxinaبرای اولین بار از ایران گزارش می­شود. کلید شناسایی گونه‌های بال بلند بخشOnobrychis  در ایران نیز ارائه شده است.

Keywords [Persian]

  • Ecogeography
  • Iran
  • ITS
  • Morphology
  • Onobrychis sect. Onobrychis

References

Abou-El-Enain, M.  M. 2002: Chromosomal criteria and their phylogenetic implications in the genus Onobrychis Mill. sect. Lophobrychis (Leguminosae), with special reference to Egyptian species. -Botanical Journal of the Linnean Society 139: 409–414.
Ahangarian, S., Kazempour Osaloo, S. & Maassoumi, A. A. 2007: Molecular phylogeny of the tribe Hedysareae with special reference to Onobrychis (Fabaceae) as inferred from nrDNA ITS sequences. -Iranian Journal of Botany 13: 64–74.
Ainouche, A. K. & Bayer, R. J. 1999: Phylogenetic relationships in Lupinus (Fabaceae: Papilionoideae) based on internal transcribed spacer sequences (ITS) of nuclear ribosomal DNA. -American Journal of Botany 86 (4): 590–607.
Amirabadi-zadeh, H. 2011: New records of Hedysareae (Papilionaceae) from Iran. -Iranian Journal of Botany 17 (1): 63–68.
Boissier, P. E. 1872: Onobrychis in Flora Orientalis vol. 2: 525–553. -Genevae & Basileae.
Davis, C. C., Fritsch, P. W., Li, J. & Donoghue, M. J. 2002: Phylogeny and biogeography of Cercis (Fabaceae): Evidence from nuclear ribosomal ITS and chloroplast ndhF sequence data. -Systematic Botany 27 (2): 289–302.
Doyle, J. J. & Doyle, J. L. 1987: A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. -Phytochemical Bulletin 19: 11–15.
Elena, T. 2006: Cytological aspects of the Onobrychis genus. -Bulletin USAMV 62: 154–158.
Grossheim, A. A. 1972: Onobrychis. In: Flora URSS, eds. Shishkin, B. K. & Bobrov, E. G., vol. 13: 244– 281. -Moscow, Leningrad. (English translation).
Hall, T. A. 1999: BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95 ⁄ 98 ⁄ NT. -Nucleic Acids Symposium Series 41: 95–98.
Hedge, I. C. 1970: Onobrychis in Flora of Turkey and the East Aegean Islands vol. 3: 560-589. -University Press. Edinburgh.
Käss, E. & Wink, M. 1997a: Phylogenetic relationships in the Papilionoideae (Family Leguminosae) based on nucleotide sequences of cpDNA (rbcL) and ncDNA (ITS 1 and ITS 2). -Molecular Phylogenetics and Evolution 8: 65–88.
Käss, E. & Wink, M. 1997b: Molecular phylogeny and phylogeography of Lupinus (Leguminosae) inferred from nucleotide sequences of the rbcL gene and ITS 1 + 2 regions of rDNA. -Plant Systematics and Evolution 208: 139–167.
Kovach, W. L. 1985–2002: -MVSP Vers. 3.2 3.2 ed, Kovach Computing Services. Institute of Earth Studies, University College of Wales, ABERYSTWYTH, (Shareware) Available from http://www.kovcomp.com/MVPs/downl2.html.
Lock, J. M. 2005: Tribe Hedysareae. In: Legumes of the world, eds. Lewis, G., Schrire, B., Mackinder, B. &  Lock, M., vol. 489–495. -Royal Botanical Gardens, Kew. London.
Mal, T. K. & Doust, J. L. 2005: Phenotypic plasticity in vegetative and reproductive traits in an invasive weed, Lythrum salicaria (Lythraceae), in response to soil moisture. -American Journal of Botany 92: 819–825.
Page, R. D. M. 1996: TREEVIEW: An application to display phylogenetic trees on personal computers. -Computer Applications in the Biosciences 12: 357‒358.
Polhill, R. M. 1981: Hedysareae DC. In: Advances in legume systematics I, eds. Polhill, R. M. & Raven, P. H., vol. 367–370. -Royal Botanic Gardens, Kew. London.
Ranjbar, M., Amirabadizadeh, H., Karamian, R. & Ghahremani, M. A. 2004: Notes on Onobrychis sect. Heliobrychis (Fabaceae) in Iran. -Willdenowia 34: 187–190.
Ranjbar, M., Karamian, R., Tolui, Z. & Amirabadizadeh, H. 2007: Onobrychis assadii (Fabaceae), a new species from Iran. -Annales Botanici Fennici 44: 481–484.
Ranjbar, M., Karamian, R. & Hadadi, A. 2009: Biosystematic study of Onobrychis vicifolia Scop. and Onobrychis altissima Grossh. (Fabaceae) in Iran. -Iranian Journal of Botany 15(1): 85–95.
Ranjbar, M., Karamian, R. & Vitek, E. 2010: Onobrychis dushanbensis sp. nov. endemic to Tajikistan. -Nordic Journal of Botany 28(2): 182–185.
Rechinger, K. H. 1984: Onobrychis. In: Flora Iranica, ed. Rechinger, K. H., no. 157: 387–464. -Akademische Druck- u. Verlagsanstalt Graz and Wien.
Širjaev, G. 1926: Onobrychis generis revisio critica. -Publication de la faculte' des sciences des L'Universite Masaryk (Brno). Brno.
Sneath, P. H. A. & Sokal, R. R. 1973: Principles of numerical taxonomy. -Freeman. San Francisco.
Swofford, D. L. 2002. PAUP* Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*And Other Methods). Version 4.10b. Sunderland: Sinauer Associates.
Toluei, Z., Atri, M. & Ranjbar, M. 2010: Taxonomic study of Onobrychis transcaspica V. Nikitin (Fabaceae) in northeastern of Iran with emphasis on altitudinal effect on morphological characters using floristic marker. -Taxonomy and Biosystematics 2(3): 25–38.
White, T. J., Bruns, T., Lee, S. & Taylor, J. 1990: Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal genes for phylogenetics. In: PCR protocols: a guide to methods and applications, eds. Innis, M., Gelfand, D., Sninsky, J. & White, T., vol. 315–322. -Academic Press. San Diego, California, USA.
Wojciechowski, M. F., Sanderson, M. J., Baldwin, B. G. & Donoghue, M. J. 1993: Monophyly of aneuploid Astragalus (Fabaceae): evidence from nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacer sequences. -American Journal of Botany 80: 711–722.
Yang, J. 1991: Infraspecific variation in plant and the exploring methods. -Journal of Wuhan Botanical Research 9: 185–195.
Yildiz, B., Ciplak, B. & Aktoklu, E. 1999: Fruit morphology of sections of the genus Onobrychis Miller (Fabaceae) and its phylogenetic implications. -Israel Journal of Plant Sciences 47: 269–282.
 
 

Files

History

  • Receive Date: 30 November 2011
  • Revise Date: 07 February 2012
  • Accept Date: 01 March 2012

Share

How to cite

Statistics