Phylogenetic Relationship among Closely Related Species of the Genera Lens, Vicia, Lathyrus and Pisum (Leguminosae) in Palestine

Thumbnail Image
Date
2014
Authors
Maram Mohammad Faiad Saqer
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Leguminosae or Fabaceae is the third largest flowering plant family, which is an important economically for food production and soil fertility. Four Palestinian genera of the Fabaceae family which are Lens, Vicia, Lathyrus and Pisum have overlapping morphological characteristics among them were the subject of this study. Different molecular techniques are used to determine the relationship and genetic diversity among Leguminosae species of interest including internal transcribed spacers (ITS) sequencing. This study was performed to identify the phylogenetic relationship among 9 closely related species belong to 4 genera of Leguminosae family: Lens culinaris, Vicia sativa, Vicia palaestina, Vicia peregrina, Vicia faba, Vicia narbonensis, Lathyrus aphaca, Pisum fulvum and Pisum sativum. Moreover, In spite of that L. culinaris and V. Palaestina are two species belong to different genera; their morphological features are similar to a high degree. Therefore, this study was performed to determine the taxonomic classification of V. palaestina and its phylogenetic relationship to the morphological closely related species L. culinaris. Morphological classification was conducted for some closely related species of the Leguminosae family in Palestine. The studied plant species were collected from natural wild habitat. Then a representative plant specimen of each species was deposited at An-Najah National University Herbarium. Then molecular analysis was determined using 18S and 28S as universal primers for amplifying and sequencing the ITS region. Evolutionary divergence between sequences was estimated and phylogenetic tree was constructed using the Kimura 2-parameter model and Unweighted Pair Group method, respectively. Each sample ITS sequence of the examined species as well as Salvia dominica, as an out group, were introduced into the GenBank. The phylogenetic analysis among studied species revealed that, V. palaestina (KJ864941) and P. sativum (KJ864946) have a high average of intraspecies genetic divergence (8.95%). While, low average of intraspecies genetic divergence (1.81%) between V. faba (KJ864957, KJ864958) and V. peregrina (KJ864954) was recorded. Moreover, V. peregrina, V. faba, V. narbonensis, V. palaestina, L. culinaris, and V. sativa were grouped into one clade (clade І). However, V. sativa occupied the farther position in clade І and separated from other species of Vicia genus. While, P. sativum, P. fulvum and L. aphaca were grouped into the same clade (clade ІІ). On the other hand, L. culinaris formed a cluster within the core of Vicia near to V. Palaestina. In this study, phylogenetic relationship among the closely related species under study of Leguminosae family was detected accurately using ITS sequencing. Also this technique revealed the close relationship between L. culinaris and V. palaestina, as the two species are related to the same genus instead of two different genera.
تعد البقوليات او القرنيات ثالث اكبر عائلة في النباتات الزهرية, كما و لها اهمية اقتصادية حيث تعتبر مصدر للغذاء و خصوبة التربة. أربعة أجناس فلسطينية من هذه العائلة: العدس، البيقة، الجلبان و البازيلاء، تحتوي صفات شكلية متداخلة فيما بينها. تستخدم العديد من التقنيات الجزيئية لتحديد العلاقة الوراثية والتنوع الجيني بين انواع العائلة القرنية بما في ذلك تحديد تسلسل Internal transcribed spacer ((ITS. أجريت هذه الدراسة لتحديد العلاقة الوراثية التطورية بين تسعة أنواع متقاربة تنتمي لأربعة أجناس من العائلة البقولية: Lens culinaris ، Vicia sativa، Vicia palaestina، Vicia peregrina، Vicia faba، Vicia narbonensis، Lathyrus aphaca، Pisum fulvum و Pisum sativum. اضافة الى ذلك، L. culinaris و V. palaestina هما نوعان ينتميان الى جنسين مختلفين، الا أن خصائصهما الشكلية متشابهة لدرجة كبيرة. ولذلك، تهدف هذه الدراسة الى تحديد التصنيف الاسمي والعلاقة الجينية للنوعين V. palaestina و L. culinaris المتقاربين جدا من الناحية الشكلية. تم تصنيف انواع الفصيلة القرنية المدروسة لعينات تم جمعها من بيئتها، وتم حفظ عينة مماثلة لكل نوع من الأنواع المدروسة في معشبة جامعة النجاح الوطنية. و تمت دراستها بناء على المواصفات الشكلية. ثم حددت الخصائص الجينية باستخدام البادئات 18S و 28Sلتكثير و معرفة تسلسل منطقة ITS. قدّر الاختلاف بين تسلسل الجينات و رسمت شجرة النشوء والتطور باستخدام نماذج Kimura 2-parameter و Unweighted Pair Group Method، على التوالي. أدخلت كل عينة من التسعة أنواع بالاضافة الى Salvia dominica كمجموعة خارجية الى بنك الجينات. P. sativum (KJ864946) و V. palaestina (KJ864941) امتلكت اعلى معدل اختلاف جيني بين الأنواع، بينما أقل معدل اختلاف جيني بين النوعين V. faba KJ864957) KJ864958, ) و (KJ864954) V. peregrina تم الكشف عنه من تحليل جينات النشوء والتطور. V. peregrina، V. faba، V. narbonensis، V. palaestina، L. culinaris و V. sativa تجمعت في فرع واحد (مجموعة 1). V. sativa احتلت أبعد موقع في المجموعة الاولى وانفصلت عن الانواع الأخرى من جنس البيقة. بينما P. sativum، P. fulvum وL. aphaca تجمعت في نفس المجموعة (مجموعة 2). من ناحية أخرى، اتخذ L. culinaris موقعا ضمن تجمع البيقة بالقرب من V. palaestina. في هذه الدراسة، تم الكشف عن العلاقة الوراثية التطورية بدقة بين الأنواع وثيقة الصلة من عائلة البقوليات باستخدام تسلسل ITS . كما وبينت هذه الدراسة العلاقة الجينية الوثيقة بين L. culinaris و V. palaestina كنوعين ينتميان الى جنس واحد بدلا من جنسين مختلفين.
Description
Keywords
Citation
Collections