فهرست مطالب

پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی - پیاپی 42 (تابستان 1401)

پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی
پیاپی 42 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/06
  • تعداد عناوین: 20
|
  • فهیمه نظر زاده، عبدالله محمدی*، محمود خسروشاهلی صفحات 1-8
    مقدمه و هدف

    جنس پونه سا (Nepeta L.) متعلق به خانواده نعناعیان، دارای گونه های دارویی و اسانس دار بسیار ارزشمندی است که تاکنون بالغ بر 250 گونه از این جنس در جهان و 67 گونه از ایران گزارش شده است. تحقیق حاضر به منظور ارایه یک روش سریع و کارآمد برای کالوس زایی و باززایی این گونه دارویی با استفاده از بذر برای ریزازدیادی و استفاده در سایر روش های اصلاحی انجام شده است.

    مواد و روش ها

      به منظور بررسی کالوس زایی، بذر این گیاه در محیط کشت پایه MS حاوی غلظت های مختلف تنظیم کننده های رشدی 2,4-D و BAP (صفر، 1، 2، 3 و 4 میلی گرم در لیتر) کشت شد. به منظور بررسی باززایی، از تنظیم کننده ی رشدی IBA  و BAP (صفر، 1 و 2 میلی گرم در لیتر) و برای بررسی ریشه زایی از محیط های کشت مختلف 1/2MS, MS (بدون زغال فعال و با زغال فعال)، با تنظیم کننده رشدی IBA (صفر، 1 و 2 میلی گرم در لیتر) استفاده شد.

    یافته ها

    در آزمایش کالوس زایی حدود 10 روز پس از کشت بذور اولین نشانه های تشکیل کالوس مشاهده شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس بر کالوس زایی نشان دهنده بی معنی بودن تاثیر اثر اصلی تنظیم کننده رشد BAP و اثر متقابل 2,4-D × BAP بر کالوس زایی،حجم کالوس و درصد جنین زایی بود. در آزمایش باززایی از کالوس، کالوس های ایجاد شده در محیط MS حاوی سطوح مختلف تنظیم کننده رشدی IBA وBAP جهت باززایی غیر مستقیم قرار داده شدند. اندازه کالوس ها بعد از دو هفته افزایش یافت و برخی از ریزنمونه ها شروع به کالوس زایی نموده و تعدادی از آن ها هم باززا شدند. نتایج حاصل از تجزیه واریانس در باززایی غیر مستقیم نشان داد که در محیط MS حاوی سطوح مختلف BAP در سطح احتمال 5 درصد، اختلاف معنی داری وجود دارد ولی در اثر متقابل تنظیم کننده های رشدی اختلاف معنی داری مشاهده نشد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس تاثیر تیمارهای مختلف بر ریشه زایی هم نشان داد که اثر غلظت های مختلفIBA  و محیط کشت MS در سطح احتمال 1 درصد روی این صفت  معنی دار است. بنابراین در بین تیمارهای بکار رفته امکان پیدا کردن تیماری که تاثیر بهتری از بقیه دارد وجود دارد.

    نتیجه گیری

    سطوح مختلف 2,4-D تاثیر متنوعی روی کالوس زایی داشت و در تمام سطوح استفاده شده ی 2,4-D، کالوس زایی مشاهده شد اما بالاترین درصد کالوس زایی(90 درصد)، کالوس های جنین زا (63درصد) و بزرگترین کالوس ها (به میزان 18/4 براساس مقیاس هوکر و نی برز) در محیط کشت تکمیل شده با 1 میلی گرم در لیتر 2,4-D مشاهده شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس بر باززایی نشان داد با توجه به اینکه اثر متقابل دو تنظیم کننده رشدی IBA  و BAP  معنی دار نشد بنابراین استفاده از یکی از این تنظیم کننده رشدی می تواند مفید باشد. بالاترین درصد باززایی و ظهور گیاه چه از کالوس (88/9درصد) در محیط MS با تنظیم کننده ی رشدی IBA در غلظت 2 میلی گرم بر لیتر حاصل شد. بالاترین درصد ریشه زایی (100درصد) در محیط 1/2MS  حاوی تنظیم کننده ی رشدی IBA در غلظت 1 میلی گرم در لیتر تولید شد. در نهایت برخلاف گزارش هایی مبنی بر ضعف در سازگاری گیاهان حاصل از کشت بافت، بیش از 80 درصد از گیاهچه ها در محیط سازگار شدند.

    کلیدواژگان: باززایی، پونه سای کوهی، ریزنمونه، کالوس، 2، 4-D، IBA
  • زهرا مهدوی، ورهرام رشیدی*، مهرداد یارنیا، سعید اهری زاد، مظفر روستایی صفحات 9-21
    مقدمه و هدف

    تنش خشکی یکی از مهمترین تنش های محیطی است که تولید گندم‌ را با محدودیت رو به رو ساخته و بازده تولید این گیاه را در مناطق خشک و نیمه خشک به طور قابل ملاحظ ه ای کاهش داده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی واکنش 15 ژنوتیپ گندم بهاره به تنش خشکی و معرفی ژنوتیپ های برتر برای کشت در مناطق با کمبود آب انجام گرفت.

    مواد و روش ها

    به منظور گروه بندی و مطالعه تنوع ژنتیکی در ژنوتیپ های پیشرفته گندم بهاره در شرایط تنش کم آبی، در طی دو سال زراعی از 1395 تا 1397، 15 ژنوتیپ گندم بهاره در دو شرایط نرمال و واجد تنش کم آبی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار، در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز بررسی شدند. تنش خشکی از مرحله گرده افشانی با قطع آبیاری اعمال شد. صفات مورد ارزیابی شامل صفات مورفولوژی، فیزیولوژی و اجزای عملکرد بود.

    یافته ها

    بر اساس نتایج تجزیه واریانس مرکب اثر متقابل سه جانبه (ژنوتیپ، شرایط آبیاری و سال) برای اکثر صفات مورد بررسی، بجز شاخص کلروفیل، کارتنویید و کلروفیل b معنی دار بود که حاکی از واکنش متفاوت ژنوتیپ ها در دو شرایط واجد تنش و نرمال در دو سال آزمایش می باشد. همچنین اثر متقابل دو جانبه ژنوتیپ و تنش آبی برای اکثر صفات به استثنای تعداد سنبله، طول سنبله و کارتنویید معنی دار بود و بر این اساس مقایسه میانگین این سه صفت مذکور در متوسط شرایط انجام شد. از نظر صفت عملکرد دانه ژنوتیپ های URBWYT4، URBWYT1 و ERWYT4 در شرایط واجد تنش و URBWYT3، گنبد، کریم و مروارید در شرایط نرمال بیشترین مقادیر را به خود اختصاص دادند. گروه بندی ژنوتیپ ها با استفاده از روش Ward و بر اساس تمامی صفات با داده های استاندارد شده منجر به تخصیص ژنوتیپ ها در دو خوشه مجزا در هر دو شرایط واجد تنش و نرمال شد که نتایج حاصل از تابع تشخیص نیز این گروه بندی ها را تایید کرد. ژنوتیپ های ERWYT1، URBWYT3، URBWYT5، URBWYT4، ERWYT5، URBWYT1، URBWYT2، ERWYT4 و ERWYT2 در شرایط نرمال و مروارید، ERWYT1، ERWYT2، URBWYT2، ERWYT3 و URBWYT4 در شرایط واجد تنش در گروه برتر از نظر تمام صفات مورد مطالعه قرار گرفتند.

    نتیجه گیری

    بر این اساس دو ژنوتیپ مروارید و ERWYT3 را به عنوان ژنوتیپ های برتر برای هر دو شرایط می توان معرفی نمود.

    کلیدواژگان: تابع تشخیص، تجزیه خوشه ای، تنش خشکی، عملکرد دانه، گندم بهاره
  • حسن نجار، مجید طاهریان*، محمدرضا رمضانی مقدم، مسعود اسکندری تربقان صفحات 22-30
    مقدمه و هدف

    پنبه (Gossypium spp.) از مهمترین محصولات کشاورزی در جهان به شمار می‏آید و از جمله گیاهان  زراعی است که ارتباط بین دو بخش کشاورزی و صنعت را فراهم نموده و نقش بسیار با ارزشی در اقتصاد کشورها ایفا می‏نماید. اهداف این پژوهش شامل بررسی تنوع صفات زراعی و مورفولوژیک، تشخیص صفات موثر بر عملکرد وش و نهایتا گروه بندی ارقام پنبه تتراپلویید کشور بود.

    مواد و روش ها

    40 ژنوتیپ مختلف پنبه شامل ارقام تجاری، وارداتی و دورگ در سال زراعی 96-1395 در مزرعه ایستگاه تحقیقات کشاورزی کاشمر در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار کشت و بررسی شدند. صفات تعداد غوزه باز و بسته، قطر طوقه، عملکرد چین اول، عملکرد چین دوم، عملکرد کل، وزن غوزه، تعداد غوزه، تعداد و طول شاخه های رویا و زایا، ارتفاع بوته و زودرسی محصول اندازه گیری شدند.

    یافته ها

    با توجه به نتایج آمار توصیفی، صفات تعداد غوزه باز و بسته، عملکرد وش، زودرسی و وزن غوزه بیشترین دامنه و ضریب تغییرات را به خود اختصاص دادند که نشان دهنده تنوع فنوتیپی این صفات در ژنوتیپ های مورد مطالعه بود. تجزیه خوشه ای از لحاظ صفات مورد مطالعه، ژنوتیپ ها را در سه گروه اصلی قرارداد. به منظور بررسی صحت گروه بندی تجزیه خوشه ای، از  تابع تشخیص نیز استفاده شد. نتایج تابع تشخیص نیز نشان داد که ژنوتیپ ها به درستی گروه بندی شده اند و میزان موفقیت تابع تشخیص در شناسایی گروه ها زیاد بود که به ترتیب 89/3، 100 و 71/4 درصد از ژنوتیپ ها در گروه های خود به درستی گروه بندی شده اند. همچنین بر  اساس نتایج تابع تشخیص کانونیک مهمترین صفات تاثیر گذار بر عملکرد وش ژنوتیپ های پنبه، شامل درصد زودرسی، تعداد غوزه بسته و وزن غوزه بودند. هر دو روش تجزیه خوشه ای و تابع تشخیص ژنوتیپ های مورد بررسی را در سه گروه مجزا قرار دادند به نحوی که نتایج تابع تشخیص نشان داد که ژنوتیپ ها در روش تجزیه خوشه ای به درستی گروه بندی شده اند  ژنوتیپ های گروه 1 که شامل 28 ژنوتیپ بود، کمترین میانگین ارتفاع بوته را به خود اختصاص داد و به همراه گروه 2 دارای کمترین میانگین تعداد غوزه بسته نیز بود. همچنین ژنوتیپ‏های گروه اول و گروه دوم دارای بیشترین میانگین عملکرد وش و زودرسی بودند.  از طرفی گروه دوم که 5 ژنوتیپ را در بر می گرفت، کمترین میزان میانگین صفات وزن غوزه و درصد کیل را دارا بود.

    نتیجه گیری

    براساس مجموع نتایج، انتخاب ژنوتیپ های گروه اول برای برنامه های به نژادی در جهت افزایش عملکرد وش از طریق صفات وزن غوزه، زودرسی و درصد کیل می تواند ما را در رسیدن به این هدف یاری کند.

    کلیدواژگان: پنبه آپلند، تنوع فنوتیپی، صفات زراعی، گروه بندی
  • سید الیاس میرنوری، رضا شیرزادیان خرم آباد، لیلا خزائی* صفحات 31-42
    مقدمه و هدف

    تنش های غیرزیستی بویژه خشکی اثر منفی بر رشد و تولید محصول دارد. گیاهان واکنش های مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در شرایط تنش خشکی در سطح سلولی و موجود کامل نشان می دهند. سطوح تحمل به تنش خشکی و مکانیسم های محافظتی آنتی اکسیدانت برای گیاهچه های 41 ژنوتیپ موتانت (M3) حاصل از ماده جهش زای اتیل متان سولفونات (EMS) روی رقم برنج هاشمی بررسی شدند.

    مواد و روش ها

    تنش خشکی در کشت هیدروپونیک با پلی اتیلن گلیکول  6000 (PEG 6000) در سطح 10- بار به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. در این آزمایش صفات مورفولویکی، محتوی رطوبت نسبی، پایداری غشاء سلولی، پرولین و آنزیم های آنتی اکسیدانت مورد بررسی قرار گرفتند.

    یافته ها

    همه ژنوتیپ های مورد مطالعه کاهش قابل توجهی در پارامترهای رشدی تحت تنش نشان دادند. بر اساس شاخص های مورفو فیزیولوژیکی، دو موتانت M29  و M122  به عنوان ژنوتیپ های موتانت امیدبخش متحمل به تنش خشکی معرفی شدند. این موتانت ها حداکثر افزایش را در طول ریشه بدون تغییر معنی دار در وزن ریشه و حجم ریشه در مقایسه با والد مادری در شرایط تنش نشان دادند و همچنین بهترین کارکرد را برای شاخص های فیزیولوژیکی مانند محتوی آب نسبی، پایداری غشای سلولی و محتوی پرولین در تنش آب تحت شرایط هیدروپونیک از خود نشان دادند. همزمان، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی کاتالاز، پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز در ژنوتیپ های موتانت متحمل به خشکی بطور قابل توجهی در زمان تنش خشکی افزایش یافته، در حالی که با تنش خشکی در ژنوتیپ های موتانت حساس به خشکی کاهش داشته است. همچنین ژنوتیپ های موتانت M106 و M31 نیز با داشتن حداقل کارکرد در سطح تنش به عنوان حساس ترین ژنوتیپ معرفی شدند.

    نتیجه گیری

    در این تحقیق مشخص شد، تجمع پرولین، افزایش زیست توده ریشه، افزایش پایداری غشاء و آنزیم های آنتی اکسیدانی مانند POX، APX وCAT در شرایط تنش خشکی در تحمل به خشکی نقش دارند و می توانند در غربالگری برای تحمل به خشکی استفاده شوند. ژنوتیپ های موتانت شناسایی شده در این مطالعه برای تشریح بیشتر تحمل به تنش خشکی در برنج،  مفید خواهند بود.

    کلیدواژگان: اتیل متان سولفونات، آنزیم، برنج، پرولین، تنوع، جهش، خشکی
  • زینب کریم زاده نگاری، سید رسول صحافی*، مریم دهجی پور حیدرآبادی صفحات 43-52
    مقدمه و هدف

    تنش شوری یکی از مهم‏ترین عوامل محدود کننده ‏ی رشد و تولید گیاهان در مناطق خشک و نیمه خشک از جمله ایران است.

    مواد و روش‏ ها

    به ‏منظور ارزیابی واکنش برخی از اکوتیپ‏ های ماشک تلخ به تنش شوری در مرحله جوانه‏ زنی آزمایشی به ‏صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه ‏های دانشکده کشاورزی دانشگاه ولی‏عصر (عج) رفسنجان در سال 1398 اجرا گردید. تعداد هشت اکوتیپ ماشک تلخ در چهار سطح شوری (30، 50، 70 و 90 میلی ‏مولار) با کلرید سدیم مورد بررسی قرار گرفتند. صفات مورد بررسی شامل طول ساقه ‏چه، طول ریشه‏ چه، وزن تر ساقه‏ چه، وزن تر ریشه‏ چه، وزن خشک ساقه‏ چه، وزن خشک ریشه‏ چه، درصد جوانه‏ زنی، سرعت جوانه‏ زنی و شاخص بنیه بذر بود.

    یافته‏ ها

    نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بین سطوح تنش و اکوتیپ‏ ها از نظر اکثر صفات مورد بررسی تفاوت معنی‏داری وجود داشت. با توجه به نتایج مقایسات میانگین صفات ارزیابی شده، با افزایش میزان شوری از 30 میلی‏ مولار به 50، 70 و 90 میلی‏ مولار، تمامی صفات کاهش معنی‏داری را نشان دادند. در تجزیه به مولفه‏ های اصلی بر مبنای صفات مورد مطالعه به تنش به ‏ترتیب 76/7، 82/5، 88/6 و 89/5 درصد از تغییرات در سطوح 30، 50، 70 و 90 میلی‏ مولار توسط مولفه ‏های اول و دوم قابل توجیه بود. تجزیه خوشه ‏ای بر اساس صفات ارزیابی شده در سطوح 30، 50، 70 و 90 میلی مولار، اکوتیپ ‏های مورد بررسی را در گروه‏ های جداگانه طبقه ‏بندی کرد.

    نتیجه‏ گیری

    در مجموع بر طبق نمودار تحلیل بای‏پلات و تجزیه خوشه‏ ای، اکوتیپ داش‏بلاغ متعلق به استان زنجان از لحاظ تحمل به تنش در سطوح مختلف شوری برتر از سایر اکوتیپ‏ ها در این آزمایش تعیین شد و می‏ تواند در برنامه ‏های به ‏نژادی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تجزیه به مولفه های اصلی، تجزیه کلاستر، شاخص بنیه بذر، شوری، ماشک تلخ
  • مریم کارونی، آرش فاضلی* صفحات 53-62
    مقدمه و هدف

    ارتقاء کیفیت گندم نان موضوع مهمی است که سالیان سال ذهن محققان زیادی را به خود جلب کرده است که در چند دهه اخیر روش های مختلفی برای  ارزیابی این هدف توسعه یافته است. یکی از مهمترین اهداف در برنامه های اصلاحی گندم، اصلاح برای کیفیت نانوایی گندم می باشد. پروتیین  های واکسی که مسیول  بیان آنزیم GBSS  در گندم هستند نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین را در نشاسته کنترل می کنند،  این پروتیین ها در گندم های هگزاپلویید توسط سه ژنWx-D1, Wx-B1 ,Wx-A1   کنترل می شوند و نقش کلیدی در کیفیت آرد گندم دارند . هدف از این تحقیق بررسی تنوع نوکلیوتیدی ژن  Wx-B1 در ارقام  زراعی و وحشی و نیز بررسی روابط فیلوژنتیکی بین گندم و اجداد آنها بر اساس ژنهای واکسی می باشد.

     مواد و روش ها

    در مطالعه حاضر روابط فیلو ژنتیکی ژن  Wx-B1 در 34 نمونه شامل 4 گونه آژیلوپس و 28 رقم گندم زراعی و 2 گونه گندم وحشی در دانشگاه ایلام با استفاده از تکنیکPCR   و توالی یابی مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج  هم ردیف سازی توالی ها برای ژن  Wx-B-seq1و Wx-B-seq2 نشان داد که نواحی حفاظت شده بسیار بالایی بین گندم های زراعی و وحشی وجود دارد، هر چند در برخی نواحی تنوع تک نوکلیوتیدی بین گندم های زراعی و وحشی وجود دارد، نتایج ماتریس تشابه ژن  Wx-B-seq1نشان داد که بیشترین فاصله مربوط به رقم سرداری و کمترین فاصله مربوط به نمونه Aegilops.umbellulata بود. ماتریس تشابه ژن Wx-B-seq2 نشان داد که این ژن در ارقام زراعی بجز شاهی تغییرات چندانی ندارد، در حالی که دو نمونه گندم وحشی  T.boeticum و T.dicoccooides فاصله ژنتیکی خیلی زیادی را در مقایسه با ارقام زراعی نشان می دهند.  نتایج ماتریس جایگزینی برآورد حداکثر   درست نمایی برای ژنهای   Wx-B-seq1 و Wx-B-seq2  نشان داد که بیشترین و کمترین سهم جانشینی نوکلیوتیدی بترتیب از نوع پورینی و پیریمیدنی می باشد. همچنین، نتایج خوشه بندی با روش UPGMA  برای ژن های   Wx-B-seq1  و  Wx-B-seq2  نمونه ها را به ترتیب به دو گروه و سه گروه اصلی تقسیم نمود. 

    نتیجه گیری

    نتایج کلی نشان می دهد که تنوع مشاهده شده در نمونه های وحشی و اجداد گندم های زراعی می تواند کاندیدای خوبی جهت بررسی مطالعات بعدی باشد که آیا این تغییرات منجر به محتوای پروتیینی خواهد شد یا خیر؟

    کلیدواژگان: آمیلوز، توالی یابی، ژن واکسی، کیفیت، گندم
  • مهدی یزدی زاده، لیلا فهمیده*، قاسم محمدی نژاد، محمود سلوکی، بابک ناخدا، فاطمه ابراهیمی صفحات 63-75
    مقدمه و هدف

    ارزن دم روباهی به عنوان یک محصول چند منظوره دارای پتانسیل های مغذی و دارویی است. این مطالعه با هدف بررسی و مقایسه تنوع مجموعه ژرم پلاسم گسترده ی ارزن دم روباهی (134 ژنوتیپ) براساس 14 صفت زراعی مورد مطالعه انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق بذور 134 ژنوتیپ ارزن دم روباهی که شامل مجموعه گسترده ژرم پلاسم ارزن دم روباهی می باشد، از پژوهشکده فناوری تولیدات گیاهی، قطب علمی تنش های محیطی غلات دانشگاه شهید باهنر کرمان تهیه شد. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار و تحت شرایط نرمال طی سال زراعی 1396 اجرا شد. صفات زراعی شامل: درصد جوانه زنی بذر ارتفاع گیاه، تعداد برگ در بوته، طول برگ پرچم، عرض برگ پرچم، تعداد پنجه، طول خوشه، عملکرد دانه، تعداد گیاهان روی خط، عملکرد علوفه، وزن بذور بوته برتر، وزن هزار دانه، شاخص برداشت و عملکرد بیولوژیکی اندازه گیری شد و سپس داده های حاصله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف ژنوتیپ های مورد مطالعه از نظر تمامی صفات به غیر از صفات عرض برگ و تعداد گیاهان روی خط در سطح 1 درصد معنی دار بود. بر آورد ضریب همبستگی بین صفات نشان داد که عملکرد دانه و عملکرد علوفه با تمامی صفات  به استثنای عرض برگ همبستگی مثبت و معنی داری داشتند، همچنین صفت عملکرد دانه با عملکرد بیولوژیک و عملکرد علوفه بیشترین همبستگی مثبت و معنی دار (به ترتیب 0/97 و 0/94) داشت. در ادامه نتایج تجزیه به مولفه های اصلی نشان داد که 4 مولفه اصلی اول بیش از 75/62 درصد از واریانس کل صفات را توجیه کردند و مولفه های اول تا چهارم  به ترتیب 49/80، 9/87 و 8/32 و 7/54 درصد از کل واریانس را به خود اختصاص داده اند. براساس نتایج تجزیه خوشهای، ژنوتیپها به 4 گروه ژنوتیپی تقسیم شدند و ژنوتیپهای موجود در گروه اول از لحاظ عملکرد علوفه و عملکرد بذر نسبت به بقیه گروه ها برتری داشتند.

    نتیجه گیری

    در مجموع ژنوتیپها از نظر صفات اندازه گیری شده به طور قابل توجهی متفاوت بودند که این مطلب بیانگر وجود تنوع قابل توجه در میان ژرم پلاسم مورد مطالعه بود. با توجه به اینکه برخی ژنوتیپها در خوشه اول (160، 68، 15، 23، 72، 73، 39، 170، 57 و 122) از نظر عملکرد بذر و عملکرد علوفه از برتری قابل توجهی برخوردار بودند، لذا می توانند برای مطالعات آتی اصلاح نباتات به عنوان ژنوتیپهای برتر در برنامه های به نژادی و انتخاب به منظور افزایش عملکرد علوفه و دانه ارزن دم روباهی مورد توجه و استفاده قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: تجزیه کلاستر، تنوع ژنتیکی، عملکرد دانه، عملکرد علوفه، همبستگی فنوتیپی
  • عیسی انصاری فرد، خداداد مصطفوی*، محمود خسروشاهلی، محمدرضا بی همتا، حسین رامشینی صفحات 76-85
    مقدمه و هدف

    ارزیابی تاثیرات محیط های مختلف بر عملکرد دانه هیبریدهای آفتابگردان (Helianthus annuus L.) و تعیین ژنوتیپ های برتر و پایدار در مکان های مختلف به عنوان الگویی برای پایداری و سازگاری با محیط مورد توجه است.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی پایداری عملکرد دانه در 12 ژنوتیپ آفتابگردان، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی (RCBD) در پنج منطقه (کرج، بیرجند، فیروزآباد، کاشمر، اراک)  و در دو سال زراعی 98-1397 در سه تکرار مورد آزمایش قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس در سطح احتمال  1% حاکی از آن بود که تمام ژنوتیپ ها از نظر عملکرد دارای اختلاف معنی داری با هم بودند. نتایج مقایسه میانگین نیز نشان داد که ژنوتیپ Zaria   نسبت به سایر ژنوتیپ ها به عنوان ژنوتیپ برتر و ژنوتیپ Progress  کمترین میزان رتبه را به خود اختصاص داد. بر اساس تجزیه واریانس مدل AMMI اثر محیط، اثر ژنوتیپ و اثر متقابل ژنوتیپ × محیط به ترتیب در سطح احتمال 1% و 5% معنی دار بود و دو مولفه اول اثرمتقابل در مجموع بیش از 80 درصد از واریانس داده ها را توجیه نمود (IPC1=52.4%, IPC2=27.9%). مدل AMMI1 نشان داد ژنوتیپ Zaria  به دلیل داشتن کمترین میزان اولین مولفه اصلی اثر متقابل به عنوان ژنوتیپ پایدار شناسایی شد. مدل AMMI2 مشخص نمود که ژنوتیپ های Zargol و Master  در اراک، ژنوتیپ های  SHF81-90 و  Zariaدر کاشمر، ژنوتیپ ‍‍های Progress،Gabur ،Favorite  و Record  در بیرجند و ژنوتیپ های Armaverski،  Azargol  و Lakumka در کرج و فیروزآباد دارای سازگاری خصوصی بودند. بر اساس روش های پارامترهای پایداری (واریانس محیطی، ضریب تغییرات، اکووالانس ریک، واریانس شوکلا، شیب رگرسیون، روش ابرهارت و راسل و ضریب تشخیص) ژنوتیپ Zargol به عنوان ژنوتیپ پایدار و ژنوتیپ SHF81-90 به عنوان ژنوتیپ ناپایدار شناسایی شدند.

    نتیجه گیری

    به طور کلی ژنوتیپ های Zaria  و Zargol به عنوان پایدارترین ژنوتیپ ها و ژنوتیپ های SHF81-90 به عنوان ژنوتیپ ناپایدار شناسایی شد. نتایج همبستگی بین پارامترهای پایداری نیز حاکی از آن بود که پارامترهای واریانس محیطی و ضریب تغییرات با پارامترهای ابرهارت و راسل، واریانس شوکلا و اکووالانس ریک دارای همبستگی مثبت و معنی داری بودند.

    کلیدواژگان: آفتابگردان، پایداری، عملکرد دانه، مدل AMMI، همبستگی
  • حمیده مهدی خانی، قربانعلی نعمت زاده*، نادعلی باقری، عمار افخمی قادی صفحات 86-96
    مقدمه و هدف

    عملکرد ارقام هیبرید 20 تا 30 درصد نسبت به ارقام متداول بیشتر است. از طرفی مهمترین چالش برای اصلاحگران هیبرید بویژه در ایران، انتخاب ژنوتیپ های والدینی است که دارای ژن برگرداننده باروری بوده و نهایتا منجر به هتروزیس شود. پژوهش حاضر با ارزیابی صفات ریخت شناسی 19 ژنوتیپ برنج و همبستگی سه آغازگر  مولکولی SSR مرتبط با ژن برگرداننده باروری Rf3 و Rf4  اجرا گردید.

    مواد و روش ها

    این ژنوتیپ ها در سال 1398 در مزرعه پژوهشی پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شد. صفات کمی و زراعی به ویژه عملکرد شلتوک ارزیابی شد. استخراج DNA با روش CTAP با کمی تغییر، از نمونه های برگی انجام گردید. از سه نشانگر SSR همبسته با دو ژن اصلی RF3 شامل نشانگرهای RM490 و RM 3148 و ژن RF4 همبسته با نشانگرRM171  برای شناسایی ژن‎های برگرداننده باروری در برنج استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج مقایسات میانگین ژنوتیپ های برنج نشان داد که، ژنوتیپ P15-6 با 118/33 زودرس ترین و تمامی ژنوتیپ های خارجی با دوره رسیدگی 150 روزه جزء دیر رس ترین بوده است. بیشترین میزان عملکرد ژنوتیپ ها (بالای 700 گرم در متر مربع) مربوط به ژنوتیپ های ندا، IR 86403-5-5-2-1-1-1-1-1R، P15-6، P12-5-3-3-2-2-1، P12-5-3-3-2-1-1 و P8-7-2-1-4-2-1-1 بوده که به دلیل داشتن تعداد پنجه بارور، تعداد خوشه بارور، وزن هزار دانه و باروری خوشه بالا بوده است. در نتایج تجزیه خوشه ای  ارقام والدینی در سه گروه تفکیک شداند که در گروه اول (متوس ط رس، طول خوشه بلند، تعداد دانه پر بالا، و طول دانه بلند) رقم جلودار، در گروه دوم (بیشترین باروری خوشه، وزن هزار دانه و عملکرد شلتوک بالا) رقم ندا به همراه چهار لاین دیگر و تمامی ارقام خارجی در گروه سوم (دیررس، طول دانه کوتاه و تراکم بالای دانه) قرار گرفته اند. تجزیه به مولفه های اصلی، صفات مورد مطالعه را به چهار مولفه اصلی با مقادیر ویژه بالای یک تقسیم نمودند که مجموعا 82/61 درصد تغییرات داده ها را توجیه نموده است که این چهار مولفه ارزش بیشتری داشته و ارتباط بین صفات را بیان می کند. در مجموع الگوی باندی سه نشانگر نشان داد ژنوتیپ های IR 68078-15-2-1-2-2-R،IR65622-151-1-2-2-2-R  و NSIC RC434 دارای ژن برگرداننده باروری بودند.

    نتیجه گیری

    جمع بندی هر 3 نشانگر SSR نشان داد که ژنوتیپ های P9-7-1-1-1، P11-6-2-1-1-1، P14-1 وP15-2  با دو نشانگر RM3148، RM490، دارای ژن Rf3 هستند و هیچ از ژن های Rf4 را دارا نبوده و علت اینکه برخی ژنوتیپ ها با نشانگر RM3148 دارای ژن Rf تشخیص داده شده است ولی با نشانگر RM490 تشخیص داده نشد می تواند به دلیل کراسینگ اور بین ژن مورد نظر و نشانگر باشد بنابراین ژنوتیپ هایی که دارای ژن برگرداننده باروری تشخیص داده شدند بعنوان لاین های برگرداننده باروری بوده و قابلیت بکارگیری در برنامه برنج هیبرید را دارند.

    کلیدواژگان: باروری خوشه، برنج هیبرید، تجزیه کلاستر، نشانگرهای مولکولی
  • زهره حاجی برات، عباس سعیدی* صفحات 97-105
    مقدمه و هدف

    پروتیین های NFXL1 و NFXL2 دارای موتیف های انگشت روی شامل (موتیف اتصال DNA و انگشت (PHD هستند که به طور بالقوه برهم کنش پروتیین را واسطه گری می کنند. ژن های NF-X نقش مهمی در پاسخ به سیگنالینگ دفاعی با استفاده از هورمون های گیاهی دارد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، 12 ژن NF-X در جو، ذرت و گندم انتخاب شدند. ساختار ژن، الگوهای دوبرابرشدگی و درخت فیلوژنتیک برای 12 فاکتور رونویسی NF-X در سه گونه مورد آنالیز قرار گرفت. همچنین، تجزیه و تحلیل مقایسه ای برای شناسایی ارتولوگ ها و پارالوگ های NF-X در ژنوم ذرت، جو و گندم انجام شد.

    یافته ها

    درخت فیلوژنتیک NF-X از جو و ذرت و گندم به  دو گروه تقسیم بندی شدند. آنالیز ساختاز ژنی نشان داد که تعداد اگزون ژن های NF-X بین 1 تا 13متغیر است. آنالیز سینتنی ژن های NF-X جو، ذرت و گندم نشان داد که شباهت TaNFXL1.2 با  HvNFXL1و HvNFXL2  باTaNFXL1.3 ، TaNFXL2،TaNFXL2.1  و ZmNFXL1  با ZmNFXL1.1   بیش از 90٪ می باشد. آنالیز ژن های NF-X  نشان داد که دوبرابرشدگی تاندوم و دوبرابرشدگی سگمنتال نقش مهمی در گسترش ژنوم جو و ذرت و گندم دارد. با این حال، تعداد دوبرابرشدگی تاندوم و سگمنتال، نشان داد که این عوامل از عوامل اصلی در تکامل ژن های NF-X هستند. این اولین مطالعه برای مقایسه ژن های NF-X در سه گونه گیاهی است،. پیش بینی عناصر تنظیمی نشان داد کهNF-YC ،NF-YB ،NF-YA ، bHLH ، myb / SANT ، WRKY ، Dof  و Trihelix  بالاترین فراوانی را در ناحیه آغازگر ژن های NF-X داشتند. ژن های HvNF-X2 و ZmNF-X2 و TaNF-X2 بالاترین تعداد سیس المنت ها را به خود اختصاص دادند. آنالیز بیان ژن های NF-X نشان داد که این ژن ها تقریبا در تمامی مراحل رشدی افزایش بیان نشان دادند.

    نتیجه گیری

    یافته های ما می تواند به عنوان منبع مفیدی برای مطالعات آینده ژن های NF-X در مطالعات مقایسه ای بین گونه های مختلف گیاهی در نظر گرفته شود. هدف از این مطالعه، شناسایی و توصیف ژن های NF-X در سه گونه از طریق روش تجزیه و تحلیل ژنوم بود. ژن هایHvNFX1 ،  HvNF-X2 و ZmNFXL1.1  بیان ژن را در تمام مراحل رشدی نشان دادند. ساختار ژن در اکثر پروتیین های هر گروه مشابه بود که با طبقه بندی فیلوژنتیک ژن های NF-X مطابق بود.

    کلیدواژگان: آنالیز سینتنی، دمین روی، ساختار ژنی، فاکتور رونویسی NF-X، مراحل رشدی
  • لیلا تیموری راد، امیر فیاض مقدم، بابک عبدالهی مندولکانی*، اسماعیل وهبی صفحات 106-116
    مقدمه و هدف

    گندم نان (Triticum aestivum L.) یکی از مهم ترین محصولات اصلی تغذیه ای در جهان است. با وجود تلاش ها در جهت بهبود کیفیت گندم، سطح ریزمغذی ه ای آن هنوز پایین تر از حد مطلوب برای تغذیه انسان قرار دارد. به ویژه کمبود روی (Zn) یک مشکل گسترده تغذیه ای  در کشورهایی است که به طور عمده به رژیم غذایی وابسته به غلات متکی می باشند. بنابراین تحقیق حاضر به منظور مطالعه و بررسی الگوی بیان ژن های کدکننده عوامل رونویسی bZIP56، WRKY1 و NAM-B1 تحت شرایط کمبود روی در گندم نان اجرا شد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق، دو رقم گندم هامون (روی-کارا) و هیرمند (روی-ناکارا) در شرایط کمبود و کفایت روی (به ترتیب صفر و پنج میلی گرم روی در کیلوگرم) خاک کشت و نمونه برداری از برگ و ریشه گیاهان در دو مرحله 30 روز بعد از جوانه زنی (رویشی) و 30 درصد گلدهی (زایشی) انجام گرفت و بیان نسبی ژن های کد کننده عوامل رونویسی فوق الذکر  در شرایط کمبود روی نسبت به شرایط کفایت آن با استفاده از روش Real time PCR مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیش ترین میزان افزایش بیان نسبی ژن های bZIP56 (بیش از 77 برابر کنترل) و WRKY1 (بیش از 20 برابر کنترل)، در ریشه رقم روی-کارا (هامون) در مرحله زایشی مشاهده شد. همچنین میزان بیان هر دو ژن در برگ رقم هامون در مرحله رویشی نیز بطور قابل توجهی نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت. بیشترین میزان بیان نسبی ژن کد کننده عامل رونویسی NAM-B1 (بیش از 54 برابر کنترل) در برگ رقم روی -ناکارای هیرمند در مرحله زایشی مشاهده شد. همچنین میزان بیان این ژن در ریشه و برگ رقم روی-کارای هامون به ترتیب در مراحل زایشی و رویشی بطور قابل توجهی نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    بطور کلی با توجه به افزایش بیان نسبی رونوشت های هر سه ژن کد کننده عوامل رونویسی مورد مطالعه در مرحله زایشی در ریشه رقم روی-کارا، احتمالا هر سه ژن در فعال سازی و القای رونوشت برداری ژن های دخیل در جذب روی در ریشه در شرایط کمبود روی در انتهای دوره رشدی مشارکت دارند. بنابراین می توان از این ژن ها در در برنامه های اصلاحی بهبود کیفیت دانه و غنی سازی زیستی گندم نان برای تولید ارقام روی-کارا استفاده کرد.

    کلیدواژگان: عوامل رونویسی، کمبود روی، گندم نان، واکنش زنجیره ای پلیمراز در زمان واقعی
  • منیژه سبکدست*، جمشید مرادی صفحات 117-126
    مقدمه و هدف

    تنش خشکی یکی از مهم ترین عوامل مهم محدودکننده رشد گیاهان به شمار می رود. اسید سالیسیلیک یک ترکیب فنلی تولید شده توسط گیاه است که نقش مهمی در تنظیم فرایندهای مختلف گیاه دارد. تحقیقات نشان داده است که کاربرد خارجی اسید سالیسیلیک می تواند تحمل گیاه در برابر برخی تنش های غیرزنده از جمله تنش اسمزی، خشکی، شوری، ازن و اشعه ماورای بنفش را افزایش دهد. هدف از اجرای این پژوهش بررسی برهم کنش تنش خشکی و محلول پاشی اسید سالیسیلیک بر برخی پارامترهای فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی در ژنوتیپ های لوبیا بود.

    مواد و روش ها

    این پژوهش در سال 1400-1399 به صورت فاکتوریل در در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه گروه زراعت و اصلاح نباتات واقع در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران اجرا شد. سطوح مختلف خشکی در دو سطح 80% و 50% ظرفیت زراعی، فاکتور ژنوتیپ شامل دو ژنوتیپ لوبیای معمولی (ناز و 167) برگزیده از آزمون مزرعه ای و عامل اسید سالیسیلیک در دو سطح شامل عدم مصرف اسید سالیسیلیک (شاهد) و محلول پاشی اسید سالیسیلیک (به میزان 1میلی مولار) مورد مطالعه قرار گرفتند. پس از اعمال تیمارها صفاتی مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد تنش خشکی موجب کاهش معنی داری در نشت یونی و افزایش معنی داری در میزان نشت یونی، پراکسید هیدروژن و مالون دی آلدیید در هر دو ژنوتیپ گردید. این تغییرات تحت تنش خشکی در ژنوتیپ ناز به مراتب بیشتر از ژنوتیپ 167 بود. محلول پاشی  برگی اسید سالیسیلیک موجب کاهش میزان مالون دی آلدیید، نشت یونی و پراکسید هیدروژن و افزایش میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان، پرولین و محتوای نسبی در تمام سطوح خشکی گردید. کاهش این تغییرات در محلول پاشی برگی توسط سالسیلیک اسید در ژنوتیپ ناز به مراتب بیشتر از ژنوتیپ 167 بود.

    نتیجه گیری

    نتایج پژوهش نشان داد که محلول پاشی برگی اسید سالیسیلیک توانست با حفظ بهتر وضعیت آبی برگ)محتوای نسبی آب برگ گیاه(، حفظ بهتر پایداری غشاء سلولی)با کاهش نشت یونی و مالون دی آلدهید(، افزایش بیشتر میزان محلول پرولین و همچنین افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی (سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، اسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز) در هر دو ژنوتیپ لوبیا تحت شرایط تنش خشکی، باعث کاهش تاثیرات منفی تنش خشکی شده و درنتیجه گیاه را مقاوم تر می سازد. بنابراین،با توجه به نتایج این پژوهش کاربرد محلول پاشی برگی 1 میلی مولار سالسیلیک اسید برای کاهش اثرات منفی تنش خشکی در لوبیا پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: استرس خشکی، پایداری غشاء، پرولین، لوبیا، سوپر اکسید دیسموتاز
  • کمال پیغام زاده*، محمود تورچی، زهرا سادات شبر صفحات 127-137
    مقدمه و هدف

    عارضه اختلال در غلاف بندی نوع ویژه ای از رشد همراه با ناهنجاری در تشکیل گل و غلاف است که در آن گیاهان سویا مدت ها پس از رسیدگی غلاف ها، سبز باقی می مانند و منجر به کاهش شدید عملکرد می گردد. به منظور بررسی و شناسایی پروتیین های دخیل در تظاهر عارضه اختلال در غلاف بندی سویا، پروفایل بیان پروتیین های گیاهان سالم و مبتلا به عارضه اختلال در غلاف بندی سویا در دو رقم کتول و گرگان 3 بر اساس رهیافت های پروتیومیک و بیوانفورماتیک مورد مقایسه قرار گرفتند.

    مواد و روش ها

    برای این منظور نمونه های برگی گیاهان سالم و مبتلا از دو رقم فوق در مرحله گلدهی انتخاب و پروتیین آنها به روش TCA/Acetone استخراج شد. سپس تفکیک پروتیین ها و تجزیه افتراقی آنها به ترتیب با استفاده از ژل الکتروفورز دو بعدی و طیف سنجی جرمی nESI-LC-MS/MS انجام شد.

    یافته ها

    تجزیه و تحلیل نتایج ژل الکتروفورز دو بعدی نشان داد که سطح بیان 5 تا از 155 لکه پروتیینی در رقم کتول و 11 تا از 143 لکه پروتیینی در رقم گرگان 3 در گیاهان سالم و مبتلا به طور معنی داری تغییر یافت. آنالیز افتراقی پروتیین ها با تغییر بیان معنی دار باnESI-LC-MS/MS  نشان داد که در پاسخ به این عارضه بیشتر پروتیین های درگیر در فعالیت های تنظیم سلولی، تولید انرژی، متابولیسم، انتقال سیگنال، نسخه برداری و ترجمه ژن و نیز تقسیط و ذخیره سازی پروتیین ها شرکت دارند.

    نتیجه گیری

    در میان پروتیین های شناسایی شده احتمالا پروتیین های 14-3-3 like protein، OEE2 ، زیر واحد بزرگ رابیسکو و پروتیین NACA ممکن است از جمله تنظیم کننده های کلیدی عارضه اختلال در غلاف بندی سویا باشند.

    کلیدواژگان: پروتئوم سویا، پروتئولیز سلولی، رابیسکو، ژل الکتروفورز دو بعدی، طیف سنجی جرمی، فنوتیپ سبز
  • داود رودی*، غلامرضا قدرتی، نرجس کازرانی، بهرام مسعودی صفحات 138-147
    مقدمه و هدف

    تنش آبی بخصوص تنش خشکی آخر فصل رشد، از مهمترین تنش های محیطی است که به تولید دانه روغنی کلزا(Brassica napus L.) در ایران خسارت وارد می کند. بسیاری از پژوهشگران بر استفاده از ژنوتیپ های پایدار و متحمل به خشکی به عنوان راهکاری برای کاهش عملکرد دانه ناشی از این تنش تاکید دارند.

    مواد و روش ها

    به منظور شناسایی ژنوتیپ های با عملکرد بالا و پایدار، این طرح با مقایسه عملکرد تعداد 24ژنوتیپ از سه گونه کلزا (Brassica napus)، شلغم روغنی (B. rapa) و خردل هندی (B. juncea) در دو سال زراعی، در یک مکان و در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با 3 تکرار در دو شرایط آبیاری نرمال و تنش خشکی در موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج انجام شد. هر ژنوتیپ در یک پلات 6 متر مربعی کشت گردید و آبیاری در مراحل مختلف رشدی شامل زمان کاشت، استقرار بوته، ساقه روی، گلدهی و پرشدن دانه در شرایط نرمال انجام شد و در شرایط تنش خشکی از آبیاری در مرحله پرشدن دانه اجتناب گردید. در زمان رسیدگی کامل، عملکرد دانه دو ردیف وسط اندازه گیری شد. پس از تجزیه واریانس ساده و مرکب داده ها، از آماره های ضریب رگرسیون، واریانس انحراف از رگرسیون، واریانس پایداری شوکلا و اکووالانس ریک برای ارزیابی میزان پایداری عملکرد دانه استفاده شد. و درنهایت به منظور تحلیل بهتر اثرات متقابل ژنوتیپ با محیط از تجزیه مدل GGE-biplot استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که عملکرد دانه تحت تاثیر فاکتورهای محیطی قرار گرفت. بر اساس کلیه پارامترهای پایداری مورد محاسبه، ژنوتیپ های کلزا شماره 4 ، 6، 8 و 10 به ترتیب با میانگین عملکرد دانه 2725، 2820، 3079 و 2729 کیلوگرم در هکتار انتخاب شد که دارای عملکرد بیشتر از میانگین کل، اکووالانس ریک و واریانس پایداری شوکلا پایین تر، ضریب رگرسیون معادل یک و واریانس انحراف از خط رگرسیون پایین بود. همچنین ژنوتیپ های کلزا شماره 3 و 17 با میانگین عملکرد دانه 2660و 2751 کیلوگرم در هکتار و  خردل هندی شماره 23 (BP.18) با میانگین عملکرد 2958 دارای پایداری متوسط خوبی می باشند.  از نظر رتبه کلی عملکرد دانه، لاین خردل هندی شماره 23  با میانگین عملکرد 2958 کیلوگرم در هکتار پس از لاین های کلزا شماره 8 و 16 با میانگین عملکرد 3079 و 3071 در جایگاه سوم قرار گرفت.
     

    نتیجه گیری

    هر چند که لاین کلزا شماره 8 در این آزمایش از برتری عملکرد و پایداری بالایی برخوردار بود اما این نتایج نشان دهنده پایداری و برتری نسبی عملکرد لاین خردل هندی شماره 23 نیز هست. گونه خردل هندی دارای شاخصه های مثبتی مانند مقاومت به آفات، زودرسی، تحمل به ریزش و مقاومت به خشکی می باشد می توانند در مناطقی از کشور که احتمال وقوع تنش خشکی وجود دارد به بهره برداران معرفی گردد.

    کلیدواژگان: اثر متقابل ژنوتیپ- محیط، پارامترهای پایداری، تنش رطوبتی، خردل هندی، شلغم روغنی، کلزا
  • شیرزاد ایراهیمی، امیر فیاض مقدم، بابک عبدالهی مندولکانی*، سمانه علیاری صفحات 148-157
    مقدمه و هدف

    گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum L.) یکی از مهم ترین گیاهان زراعی متعلق به خانواده  Solanaceae می باشد. گوشتی بودن میوه از صفات مهم موثر در کیفیت میوه گوجه فرنگی بوده و توارث کمی دارد. از جمله ژن های دخیل در گوشتی بودن میوه گوجه فرنگی ژن های پکتین استراز 1 (PE1) و پلی گالاکتوروناز (PG) می باشد. با توجه به نقش مهم این ژن ها در کیفیت میوه گوجه فرنگی، شناسایی چندشکلی های تک نوکلیوتیدی (SNPs) در مناطق کد کننده این ژن ها برای تولید نشانگرهای عملکردی مرتبط با سفتی میوه ضروری می باشد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه 96 ژنوتیپ از 12 جمعیت جمع آوری شده از مناطق مختلف استان آذربایجان غربی (ایران) و ترکیه در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه کشت شد. برای شناسایی SNPها در ژن های PE1 و PG، آغازگرهای اختصاصی با استفاده از نرم افزار FastPCR برای تکثیر قطعاتی از مناطق کدکننده این ژن ها در 96 ژنوتیپ گوجه فرنگی طراحی شد. برای هضم قطعات تکثیر شده دو ژن از آنزیم های برشی Pst1 و TruI استفاده شد. با توجه به عدم وجود چندشکلی در الگوهای برشی حاصل از هضم آنزیمی، چهار فرد از جمعیت های مختلف انتخاب و قطعه تکثیری در این افراد خالص سازی و  توالی یابی شد. بعد از بازیابی قطعه تکثیری هر ژن، شناساییSNPها با استفاده از همردیفی توالی های هر ژن با نرم افزار Clustal Omega انجام گرفت.

    یافته ها

    بر اساس نتایج همردیفی، در ژن PE1 چهار SNP شناسایی شد که 75 درصد آنها از نوع همجنس با فراوانی 50 درصد A/G، 25 درصد  T/C و 25 درصد جهش ها از نوع نا همجنس  C/A بود. در ژن PG شش SNP شناسایی شد که 66/7 درصد آنها از نوع همجنس با فراوانی 33/3 درصد A/G، 3/33 درصد  T/C و 3/32 درصد جهش ها از نوع نا همجنس با فراوانی 16/16 درصد T/A و 16/16 درصد G/C  بود.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نتایج مطالعه حاضر نشان داد که میانگین تعداد SNPها در هر 100 جفت باز از اگزون ژن های PE1 و PG به ترتیب 1/22 و 0/41 است. همچنین فراوانیSNP ها در ژن PG کمتر از PE1 بود. تعداد کم SNP های مشاهده شده در اگزون های هر دو ژن نشانگر حفاظت شدگی مناطق کد کننده این ژن ها در طول تکامل گوجه فرنگی می باشد. همچنین SNP های شناسایی شده در مطالعه حاضر می تواند در برنامه های اصلاحی گوجه فرنگی برای معرفی نشانگرهای عملکردی مرتبط با سفتی میوه مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تنوع تک نوکلئوتیدی، ژن پکتین استراز 1، ژن پلی گالاکتوروناز، گوشتی بودن میوه، گوجهفرنگی
  • یاسر ولی الهی بیشه، وحید اکبرپور*، محمدعلی بهمنیار صفحات 158-168
    مقدمه و هدف

    شوری خاک یکی از مهم ترین عوامل کاهنده عملکرد گیاهان بوده و بر بسیاری از فعالیت های فیزیولوژیکی و متابولیکی گیاهان تاثیر می گذارد و از این طریق سبب کاهش رشد و عملکرد آن ها می شود. مدیریت مواد غذایی نقش مهمی در کاهش تنش شوری در شرایط مختلف محیطی دارد. کلسیم و گوگرد از عناصر مهم برای افزایش مقاومت گیاهان به شوری می باشند.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف پلی سولفید کلسیم (شاهد (صفر)، 30 و 25، 20، 15 لیتر در هکتار) در سطوح مختلف شوری (4 و 3، 2، 1 دسی زیمنس بر متر) بر عناصر غذایی خاک و برخی خصوصیات رشدی گیاه ریحان (Ocimum basilicum (Genovese cultivar))، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در سال 1397 در گلخانه و در شهر قایم شهر اجرا شد. صفات اندازه گیری شده در این آزمایش شامل ارتفاع بوته، طول شاخه جانبی، تعداد شاخه های جانبی، تعداد برگ، سطح برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی و برخی عناصر خاک (درصد ماده آلی، هدایت الکتریکی خاک، فسفر، پتاسیم و گوگرد قابل جذب، کلسیم، منیزیم، سدیم و کلر محلول) بود.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیشترین وزن خشک اندام هوایی تا 27/2 گرم در بوته در تیمار شوری یک دسی زیمنس بر متر همراه با کاربرد 30 لیتر در هکتار پلی سولفید کلسیم به دست آمد. شوری منجر به کاهش معنی داری در وزن خشک اندام هوایی و سایر صفات رویشی مانند تعداد شاخه، سطح برگ و ارتفاع بوته گردید که در این صفات در شرایط عدم کاربرد پلی سولفید کلسیم، بیشترین کاهش مشاهده شد. این در حالی است که کاربرد پلی سولفید کلسیم در اغلب سطوح شوری تاثیر مثبتی بر این صفات داشتند. بااینکه بیشترین تاثیر پلی سولفید کلسیم بر سطح برگ و وزن خشک اندام هوایی مربوط به شوری 2 دسی زیمنس بر متر بود، ولی بیشترین تاثیر پلی سولفید کلسیم بر ارتفاع بوته، تعداد برگ در بوته و طول ساقه متعلق به سطح شوری 4 دسی زیمنس بر متر مشاهده شد. با کاربرد پلی سولفید کلسیم، میزان پتاسیم، روی، آهن و مس محلول خاک کاهش یافت، درحالی که میزان کلسیم، منگنز و کلر محلول خاک افزایش یافت. شوری اثر منفی بر میزان فسفر، روی و گوگرد محلول خاک داشت، ولی بر حلالیت دیگر عناصر تاثیری نداشت.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که کاربرد پلی سولفید کلسیم می تواند تا حدی تاثیر شوری را در سطوح مختلف بر خصوصیات رشدی گیاه ریحان کاهش دهد.

    کلیدواژگان: تیمار کودی، تنش، ریحان، عناصر ماکرو
  • امین نامداری*، پیام پزشکپور، اصغر مهربان، امیر میرزایی، بهروز واعظی صفحات 169-176
    مقدمه و هدف

    شناسایی ژنوتیپ هایی با عملکرد بالا و سازگاری به دامنه گسترده ای از محیط ها یکی از هدف های عمده در برنامه های به نژادی گیاهان زراعی می باشد.

    مواد و روش ها

    به منظور ارزیابی پایداری عملکرد ژنوتیپ های پیشرفته عدس، 14 ژنوتیپ برگزیده از آزمایش های گذشته به همراه دو رقم شاهد گچساران و سپهر، در چهار منطقه گچساران، خرم آباد، مغان و ایلام، طی دو سال زراعی 98-97 و 99-98، مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور ارزیابی پایداری عملکرد ژنوتیپ ها و برهمکنش ژنوتیپ در محیط، از مدل اثرهای اصلی افزایشی و اثرهای متقابل ضرب پذیر (AMMI) استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس AMMI، برهمکنش ژنوتیپ و محیط را بسیار معنی دار نشان داد. تجزیه برهمکنش ژنوتیپ- محیط به مولفه های اصلی نشان داد که مولفه های اول و دوم نزدیک به 70 درصد (به ترتیب 42/7 و 27 درصد) برهمکنش ژنوتیپ- محیط را توجیه می کنند. محاسبه آماره پایداری AMMI (ASV) نشان داد که از بین ژنوتیپ های آزمایشی، ژنوتیپ های 9، 8، 1 و 12 کمترین مقدار  ASVو بالاترین پایداری را دارند. در میان این ژنوتیپ ها، تنها ژنوتیپ 9، واجد عملکردی بالاتر از شاهد برتر (رقم سپهر) بود. تحلیل بای پلات های AMMI 1 و AMMI 2 نشان داد که ژنوتیپ های 9 و 10، ژنوتیپ هایی با عملکرد بالاتر از میانگین و پایداری مطلوب، می باشند، در حالی که ژنوتیپ های 11 و 5 ناپایدارترین ژنوتیپ ها از حیث عملکرد دانه هستند. ژنوتیپ 11 با عملکرد بالا، فاقد سازگاری عمومی بوده و سازگاری خصوصی به محیط 1 و تا حدی 2 نشان داد که به منطقه گچساران مربوط می شوند و ژنوتیپ 5 سازگاری خصوصی به منطقه خرم آباد نشان داد. ژنوتیپ های 12 و 8 با وجود پایداری مناسب، عملکردی کمتر از میانگین نشان دادند. بر پایه نمودار بای پلات دو مولفه اول، محیط های 8 و 7 (ایلام) در کنار 2 و 4 بیشترین سهم را در برهمکنش ژنوتیپ- محیط داشتند.

    نتیجه گیری

    در مجموع ژنوتیپ های 9 و 10 با عملکرد بالا و پایداری مناسب، واجد سازگاری عمومی به محیط های آزمایشی بودند.

    کلیدواژگان: بای پلات، برهمکنش ژنوتیپ و محیط، سازگاری خصوصی، سازگاری عمومی
  • عظیم خزائی*، فرید گل ‎زردی، محمد شاهوردی، لیلا نظری، احمد قاسمی، سید علی طباطبائی، عبدالله شریعتی، حسن مختارپور صفحات 177-185
    مقدمه و هدف

    با توجه به گسترش خشکسالی ها و کمبود علوفه در کشور لازم است ارقام جدید سورگوم علوفه ای معرفی شوند. بررسی اثر متقابل ژنوتیپ-محیط با هدف انتخاب ژنوتیپ برتر یکی از مهم ترین مراحل برنامه‏ های به نژادی به شمار می ‏رود. در این برنامه ها ارزیابی میزان سازگاری ژنوتیپ های مختلف نسبت به شرایط محیطی گوناگون از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

    مواد و روش ها

    تعداد 10 لاین امیدبخش سورگوم علوفه ‏ای در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در هفت منطقه (بروجرد، زابل، سنندج، شیراز، کرج، گرگان و یزد) به مدت دو سال (98-1397) بررسی شدند. جهت بررسی پایداری عملکرد و سازگاری ژنوتیپ ها، از روش AMMI استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثر سال، مکان، سال × مکان، ژنوتیپ، سال × ژنوتیپ، مکان × ژنوتیپ و سال × مکان × ژنوتیپ بر عملکرد علوفه تر و خشک در سطح احتمال یک درصد معنی‏ دار بود. معنی دار بودن اثر متقابل محیط × ژنوتیپ نشان دهنده عکس‏ العمل متفاوت ژنوتیپ‏ها در محیط ‏های مختلف می باشد. نتایج تجزیه امی (AMMI) نشان داد که شش مولفه اصلی اثر متقابل ژنوتیپ و محیط برای عملکرد علوفه تر و خشک در سطح احتمال یک درصد معنی‏دار بودند. برای عملکرد علوفه تر اولین مولفه اصلی اثر متقابل (IPCA1) بیشترین سهم (26/6 درصد) را در بیان اثر متقابل ژنوتیپ-محیط داشت و مولفه‏ های اصلی دوم تا هفتم با به ترتیب 18/4، 17، 15/7، 10/5، 7/5 و 4/3 درصد در درجات بعدی اهمیت قرار داشتند. برای عملکرد علوفه خشک اولین مولفه اصلی اثر متقابل (IPCA1) بیشترین سهم (21/8 درصد) را در بیان اثر متقابل ژنوتیپ-محیط داشت و مولفه‏ های اصلی دوم تا هفتم با به ترتیب 8/19، 7/14، 14، 1/11، 1/10 و 5/8 درصد در جایگاه بعدی اهمیت قرار گرفتند. در مجموع سهم تجمعی هفت مولفه اصلی برای عملکرد علوفه تر 98 درصد و برای عملکرد علوفه خشک 97 درصد محاسبه گردید. از لحاظ عملکرد علوفه تر لاین‏ های KFS10، KFS12 و KFS17 دارای کمترین مقادیر IPCA1 بودند که به‏ عنوان لاین های پایدار با سازگاری عمومی بالا معرفی می‏ شوند. از لحاظ ارزش پایداری امی (ASV) برای عملکرد علوفه تر، لاین KFS10 به ‏عنوان پایدارترین لاین تعیین شد. از لحاظ عملکرد علوفه خشک لاین‏ های KFS2، KFS3، KFS9 و KFS17 دارای کمترین مقادیر IPCA1 بودند که به عنوان لاین های پایدار با سازگاری عمومی بالا معرفی می ‏شوند. لاین KFS2 از لحاظ عملکرد علوفه خشک دارای کمترین مقدار ASV بود.

    نتیجه گیری

    به طورکلی لاین KFS18 با عملکرد علوفه تر و خشک بالا (به ترتیب 121/1 و 32/04 تن در هکتار)، IPCA1 پایین و همچنین تولید علوفه مطلوب در اکثر محیط‏ ها (با توجه به بای‏پلات مدل AMMI) به‏ عنوان ژنوتیپ برتر شناسایی می‏ شود.

    کلیدواژگان: بای پلات، پایداری، ژنوتیپ، سازگاری عمومی، عملکرد علوفه خشک
  • علی صارمی راد، محمدرضا بی همتا*، علی ملیحی پور، خداداد مصطفوی، هادی علی پور صفحات 186-196
    مقدمه و هدف

    گندم در تغذیه جامعه بشری به ویژه در کشورهای جهان سوم دارای اهمیت ویژه ای است. زنگ ساقه یا زنگ سیاه شایع ترین، گسترده ترین و ویرانگرترین بیماری مزارع گندم در ایران و سراسر جهان به شمار می رود. دامنه خسارت این بیماری با توجه به شدت آن می تواند از کاهش عملکرد تا نابودی کامل مزارع متغیر باشد. توسعه ژنوتیپ های دارای ژن مقاومت به بیماری زنگ سیاه یکی از راهکارهای مهم برای مقابله با این بیماری مخرب محسوب می شود. شناسایی منابع مقاومت و وارد نمودن آن ها در برنامه های به نژادی موجب تولید ژنوتیپ های مقاوم می گردد.

    مواد و روش ها

    تعداد 89 رقم تجاری گندم نان به همراه شاهد حساس موراکو با هدف شناسایی ارقام مقاوم به زنگ سیاه در مرحله گیاهچه ای نسبت به شش نژاد قارچ عامل بیماری در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو تکرار تحت مطالعه قرار گرفت. کلیه مراحل ارزیابی گیاهچه ای در گلخانه های تحقیقاتی واحد پاتولوژی بخش تحقیقات غلات موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج طی سال 1398 انجام شد. در مدل گرافیکی GGE biplot هر یک از نژاد های بیماری (PKTTF، PKSTC، PKSTF، PTRTF، TTTTF و PTTTF) به عنوان یک محیط تلقی گردیدند و تجزیه گرافیکی بر اساس مقادیر منفرد پاسخ ارقام نسبت به نژادها انجام شد.

    یافته ها

    نژادهای PKTTF، PKSTC، PKSTF، PTRTF و TTTTF بیشترین میزان همبستگی را روی نمودار داشتند، به همین دلیل یک گروه بزرگ را به وجود آوردند؛ ارقام پیشتاز، سیوند، عدل، پیشگام، نیک نژاد و الوند در برابر نژادهای این گروه دارای واکنش مقاومت بالایی بودند. نژاد PTTTF به تنهایی گروه دوم را تشکیل داد و ارقام هامون، مرودشت، زرین، گهر، داراب 2 و سبلان در برابر این نژاد از واکنش مقاومت بالایی برخوردار بودند. نمودار بای پلات رتبه بندی ارقام بر اساس میانگین تیپ آلودگی و پایداری حاکی از این بود که ارقام پیشتاز و عدل دارای واکنش مقاومت پایدار نسبت به هر شش نژاد بیماری می باشند، نتایج این نمودار توسط نمودار رتبه بندی ارقام از نظر مقاومت بر طبق رقم ایده آل فرضی نیز تایید شد. رتبه بندی شدت بیماری زایی نژادهای تحت بررسی بر اساس نژاد فرضی، موید بیماری زایی بالای نژاد PTTTF بر روی ارقام تحت مطالعه بود. ترتیب بیماری زایی سایر نژادها از بیشترین به کم ترین عبارت از PKTTF، TTTTF، PTRTF، PKSTF و PKSTC بود.

    نتیجه گیری

    روش چندمتغیره گرافیکی GGE بای پلات در بررسی مقاومت ارقام تجاری گندم موثر بود و اطلاعات ارزشمندی را در خصوص شناسایی ارقام برخوردار از ژن های مقاومت به بیماری زنگ سیاه ارایه کرد که با وارد نمودن این ارقام به برنامه های به نژادی، می توان گام موثری در جهت توسعه ارقام حایز مقاومت در برابر این بیماری طی نمود و به مقابله ژنتیکی با آن پرداخت.

    کلیدواژگان: بیماری زایی و گندم، حساسیت، زنگ سیاه، مقاومت
  • رحیم غزی، لیلا نژادصادقی*، خسرو مهدی خانلو، داریوش نباتی احمدی صفحات 197-205
    مقدمه و هدف

    تنش غرقابی یک پدیده جهانی بوده که رشد و بقای نیشکر را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد و می تواند منجر به کاهش عملکرد گیاه بین 15 تا 45 درصد گردد. 

    مواد و روش ها

    سه واریته تجاری نیشکر به منظور ارزیابی و شناسایی متحمل ترین واریته به تنش غرقابی بررسی شدند. آزمایش به صورت  فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با دو فاکتور (اولین عامل مربوط به تنش غرقابی در سه سطح بدون تنش، 7 روز و 14 روز غرقابی و دومین عامل واریته های تجاری نیشکر  شامل سه واریته CP48-103، CP69-1062 وCP73-21) و در سه تکرار در شرایط کنترل شده گلخانه ای اجرا شد. 

    یافته ها

    نتایج مقایسه میانگین نشان داد تنش غرقابی توانست ارتفاع بوته ها را کاهش دهد و باعث شود ارتفاع بوته ها در واریته های مختلف بین 5/6 درصد (واریته CP73-21) تا 16 درصد (CP48-103) کاهش یابد. براساس نتایج مقایسه میانگین بیشترین کاهش وزن اندام های هوایی مربوط به واریته CP48-103 بود. وزن تازه ریشه در گیاهان تحت تنش نسبت به شاهد افزایش نشان داد. اثر متقابل تنش و واریته نشان دهنده  تغییرات وزن تازه ریشه تحت سطوح مختلف تنش (در سطح احتمال 5 درصد) بود. در گیاهان شاهد ریشه هوایی تشکیل نشد اما در گیاهان تحت تنش با افزایش مدت زمان تنش، رشد و وزن ریشه های هوایی افزایش نشان داد. دامنه تغییرات وزن ریشه های هوایی تحت تنش 7 روز بین 2/3 گرم  تا 5/7 گرم متغیر بود. تحت تنش 14 روز نیز دامنه تغییرات بین 3/8 گرم تا 8/7 گرم مشاهده گردید. پیری و مرگ برگ ها تحت تاثیر معنی دار تنش و واریته (در سطح 1 درصد) قرار گرفت. تنش 7 روز سبب 20 درصد و تنش 14 روز سبب 27 درصد مرگ و میر برگ ها شد. با افزایش مدت زمان تنش محتوای رطوبت نسبی برگ کاهش یافت و بیشترین کاهش در تنش 14 روز اتفاق افتاد. در تنش 7 روز محتوای رطوبت نسبی برگ 3/2 درصد و در تنش 14 روز 5/3 درصد کاهش نشان داد. بیشترین میزان کلروفیل a، b و کارتنویید در تیمار شاهد و کمترین آن در تیمار 14 روز ثبت شد. با افزایش مدت زمان تنش هدایت روزنه ای کاهش بیشتری نشان داد. در تنش 7 روز  بیشترین کاهش هدایت روزنه ای به میزان 27/7 درصد و کمترین میزان کاهش به میزان 18/4 درصد بود. تحت تنش 14 روز نیز کاهش هدایت روزنه ای بین 41 تا 52 درصد مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    میان پاسخ سه واریته به دوره های تنش غرقابی متمایز بود، واریته های CP69-1062 و CP73-21 در مقایسه با و واریته CP48-103 سازگاری بهتری نسبت به تنش غرقابی از خود نشان دادند.

    کلیدواژگان: تنش های غیرزیستی، صفات مورفوفیزیولوژیک، کمبود اکسیژن
|
  • Fahime Nazarzade, Abdollah Mohammadi*, Mahmood Khosro Shahli Pages 1-8
    Introduction and Objective

     Nepetaceae genus (Nepeta L.) is a medicinal and valuable Essence species that belongs to the Lamiaceae family. More than 250 species of this genus reported in the world but you can find 67 species of them in Iran. The present study conducted to provide a quick and efficient method for callus induction and plantlet regeneration of this medicinal plant with using seeds as an explant.

    Material and Methods

      For evaluation of callus induction, seeds of this plant cultured in MS medium supplemented with 2, 4-D and BA in 5 levels (0, 1,2,3,4 mg. l-1). For regeneration of calli, we used MS medium supplemented with IBA and BAP in 3 levels (0, 1, 2 mg.l-1). In order to optimization of rooting, 1/2MS, MS without Charcoal and 1/2MS with charcoal media that all of them supplemented with 3 levels of IBA (0, 1, 2 mg. l-1) were used.

    Results

    After 10 days of culture, the callus were indued. The results showed BAP and BAP × 2,4-D didn't have significant effects on calli inducton, calli volume and regenerable calli. In regeneration treatments interaction between growth regulators couldn’t affect but BAP alone affect the explants regeneration. Different concentration of IBA in MS medium affect the rooting of explants and we tried to find the best medium for this purpose.  

    Conclusion

     Explants in all treatments were produced Callus but The largest callus (18.4 with Hooker and Nabors scale) and highest regenerable callus percentage (63%) were showed on the MS medium supplemented with 1mg/l 2, 4-D. The highest percentage of callus regeneration and seedling emergence (88.9%) were showed in the MS medium supplemented with 2 mg.l-1 IBA .The highest percentage of rooting (100%) were showed in 1/2 MS containing 1mg.l-1 IBA Despite of some research about difficulties of  the hardening off this plant,  in this research over than 80% of plantlets be survive in greenhouse.

    Keywords: Callus, IBA, Nepeta pogonosperma, Regeneration, 2, 4-D
  • Zahra Mahdavi, Varahram Rashidi*, Mehrdad Yarnia, Saeed Aharizad, Mozaffar Rostaei Pages 9-21
    Introduction and Objective

    Drought stress is one of the most important environmental stresses that has limited the production of wheat and has significantly reduced the production efficiency of this plant in arid and semi-arid regions. The aim of this study was to investigate the response of 15 spring wheat genotypes to drought stress and to introduce the best genotypes for cultivation in areas with water shortage.

    Material and Methods

    In order to study of genetic diversity in advanced spring wheat genotypes based on some morphological, physiological and agronomic traits, 15 spring wheat genotypes by using randomized complete block design (RCBD) in three replications under two non-stress and water-deficit stress conditions were examined at research field of Islamic Azad University, Tabriz Branch, Iran during 2016-2017 and 2017-2018 crop years. The morphological, physiological and yield component were assayed.

    Result

    Based on results of the combined variance analysis, the interaction effects of genotype, irrigation conditions and year were significant for most of the studied traits, except chlorophyll index, carotenoid and chlorophyll b, that indicating the different reactions of genotypes under two non-stress and water-deficit stress conditions. Also, the interaction effects of genotype and water conditions were significant on studied characters except of spike number, spike length and carotenoid. Under water deficit stress the genotypes of URBWYT4, URBWYT1 and ERWYT4 showed the highest seed yield, and URBWYT3, Gonbad, Karim, and Morvarid showed the maximum seed yield in normal condition. Cluster analysis using Ward method based on studied traits with standardized data led to the allocation of genotypes in two separate clusters in both non-stress and water-deficit stress conditions. Also the results of the discrimination function analysis confirmed the genotypes grouping of cluster analysis. According to cluster analysis the genotypes of ERWYT1, URBWYT3, URBWYT5, URBWYT4, ERWYT5, URBWYT1, URBWYT2, ERWYT4 and ERWYT2 in non-stress condition and Morvarid, ERWYT1، ERWYT2، URBWYT2، ERWYT3 and URBWYT4 under water-deficit stress were elite genotypes.

    Conclusion

    according to obtained results the two genotypes of Morvarid and ERWYT3 can be introduced as the best genotypes for both studied conditions.

    Keywords: Cluster analysis, Discriminant function, Drought stress, Grain yield, Spring wheat
  • Hassan Najjar, Majid Taherian*, Mohammad Reza Ramazani Moghadam, Masood Eskandari Torbaghan Pages 22-30
    Introduction and Objective

    Cotton (Gossypium spp.) is one of the most important agricultural products in the world. It is one of the crops that have provided the connection between the two sectors of agriculture and industry and it plays a very valuable role in the economies of countries. The objectives of this study were to investigate the diversity of agronomic and morphological traits, to identify the traits affecting the seedcotton yield and finally the grouping of tetraploid cotton cultivars in the country.

    Material and Methods

    40 different cotton genotypes including commercial, imported and hybrid cultivars were cultivated and studied in the farm of Kashmar Agricultural Research Station in 2016-2017 in a randomized complete block design with three replications. The traits of number of open and closed bolls, crown diameter, first harvest yield, second harvest yield, total yield, and boll weight, number of bolls, number and length of vegetative and reproductive branches, plant height and early maturity of the crop were measured.

    Results

    According to the results of descriptive statistics, the number of open and closed bolls, seedcotton yield, early maturity and boll weight had the highest range and coefficient of variation which showed the phenotypic variation of these traits in the studied genotypes. Cluster analysis in terms of the studied traits divided the genotypes into three main groups. In order to check the accuracy of cluster analysis grouping, the detection function was used. The results of the detection function also showed that the genotypes were correctly grouped and the success rate of the detection function in identifying the groups was high that 89.3, 100 and 71.4 percent of the genotypes were properly grouped in their groups, respectively. Also, based on the results of the canonical detection function, the most important traits affecting the seedcotton yield of cotton genotypes were early maturity, number of closed bolls and boll weight. Both cluster analysis and detection function methods were divided the studied genotypes into three separate groups. In a way the results of the detection function showed that the genotypes were correctly grouped in the cluster analysis method. The genotypes of group 1 that included 28 genotypes, had the lowest average of plant height and along with group 2, it also had the lowest average number of closed bolls. Also, the genotypes of the first group and the second group had the highest mean of seedcotton yield and early maturity. On the other hand, the second group, which included 5 genotypes, had the lowest mean of the traits boll weight and percentage of fibers.

    Conclusion

    Based on the total results, the selection of the first group of genotypes for breeding programs to increase its seedcotton yield through boll weight, early maturity and fibre percentage traits can help us to achieve this goal.

    Keywords: Agronomic traits, Grouping, Phenotypic variation, Upland cotton
  • Seyed Elyas Mirnouri, Reza Shirzadian-Khoramabad, Leila Khazaie* Pages 31-42
    Introduction and Objective

     Abiotic stresses, especially drought, have a negative effect on crop growth and production. Plants display a variety of hysiological and biochemical responses both at the cellular and whole organism level upon sensing drought stress. Drought tolerance levels and antioxidant protection mechanisms were evaluated for 41 mutant genotypes seedlings (M3) induced of the ethyl methanesulfonate on Hashemi rice cultivar.

    Material and Methods

    Drought was imposed in hydroponic culture with polyethylene glycol 6000 (PEG 6000) at the level of -10 bar using factorial experiment as completely randomized design. In this experiment the morphological characteristics of relative humidity content, electrolyte leakage, proline and antioxidant enzymes were investigated.

    Results

     All the studied genotypes showed apparent decreases in growth characteristics under drought stress. Based on different morpho- physiological parameters, two genotypes M29 and M122 were identified as promising drought tolerant mutant genotypes. They exhibited the maximum increase in root length without any significant changes in its root weight and root volume compared with the parent under stress and also showed better performance for various physiological parameters such as relative water content, cell membrane stability and proline content upon water stress under hydroponic conditions. Concomitantly, the activity of antioxidant enzymes catalase, peroxidase and ascorbate peroxidase in the drought-tolerant mutant genotypes increased markedly during drought stress, while decreased by drought stress in the drought sensitive mutant genotypes. Also, M31 and M106 mutant genotypes were introduced as the most susceptible genotype with minimum performance at stress level.

    Conclusion

     In this study it was found, proline accumulation, increase of root biomass, increase of membrane stability and antioxidant enzymes such as POX, APX and CAT during water stress are contributing to drought tolerance conditions and could be used in screening for drought tolerance. The mutant genotypes identified in this study will be useful for further dissection of water stress tolerance in rice.

    Keywords: Diversity, Drought, Enzyme, Ethyl methanesulfonate, Mutation, Prolin, Rice
  • Zeinab Karimzadeh Negari, Seyyed Rasoul Sahhafi*, Maryam Dahajipour Heidarabadi Pages 43-52
    Introduction and Objective

    Salinity stress is one of most important factors limiting the growth and production of plants in arid and semi-arid regions of the world such as Iran.

    Material and Methods

    In order to evaluate the response of some bitter vetch (Vicia ervilia L.) ecotypes to salinity stress at germination stage an experiment was conducted as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications in the laboratories of Faculty of Agriculture at Vali-e-Asr University of Rafsanjan in 2019. Eight bitter vetch ecotypes were evaluated at four salinity levels (30, 50, 70 and 90 mM of NaCl). Shoot length, root length, shoot fresh weight, root fresh weight, shoot dry weight, root dry weight, germination percentage, germination rate and seed vigor index were measured.

    Results

    The results of variance analysis showed significant effects of salinity and ecotype on the most evaluated traits. According to the results of mean comparison of the studied traits, with increasing salinity from the 30 mM to 50, 70 and 90 mM, all traits showed significant decrease. Principle components analysis based on the evaluated traits for salinity stress showed 76.7, 82.5, 88.6 and 89.5 percentages of the changes by the first and second components, respectively, at the 30, 50, 70 and 90 mM NaCl. Cluster analysis based on the measured traits at 30, 50, 70 and 90 mM levels classified the studied ecotypes in separate groups.

    Conclusion

    Regarding to byplot and cluster analysis, Dashbolagh ecotype in terms of tolerance to stress in different levels of salinity were superior to other ecotypes in this experiment and could be used in breeding programs.

    Keywords: Bitter vetch, Cluster analysis, Principle components analysis, Seed vigor index, Salinity​​​​​​​
  • Maryam Karooni, Arash Fazeli* Pages 53-62
    Introduction and Objective

    Improving the quality of bread wheat is an important issue. It has attracted the attention of many researchers over the years, and in recent decades, various methods have been developed to evaluate this goal. One of the most important goals in wheat breeding programs is to improve the quality of wheat bakery. Waxy proteins that responsible for the expression of GBSS enzyme in wheat that control the ratio of amylose to amylopectin in starch, These proteins in hexaploid wheat are controlled by three genes, Wx-D1, Wx-B1, Wx-A1 and those have a key role in quality of wheat flour. The goal of this study was to investigate the nucleotide diversity of Wx-B1 gene in wild and crop cultivars and also to investigate the phylogenetic relationships between wheat and their ancestors based on waxy genes.

    Material and Methods

    In the present study, the phylogenetic relationships of the waxy B gene in 34 samples including 4 species of Aegilops genus and 28 cultivars of wheat and 2 species of wild wheat were evaluated using PCR and sequencing techniques  in Ilam university.

    Results

    Sequences alignment results of Wx-B-seq1 and Wx-B-seq2 genes showed there are very high conserved regions between crop and wild wheat, although in some regions there is single nucleotide diversity between crop and wild wheat. The results of similarity matrix of Wx-B-seq1 showed the highest distance was related to Sardari cultivar and the lowest distance was related to Aegilops.umbellulata sample. The similarity matrix of the Wx-B-seq2 gene showed this gene did not change much in crop cultivars except Shahi cultivar, while the two wild wheat samples T.boeticum and T.dicoccooides showed a very large genetic distance compared to the crop cultivars. The results of the substitution matrix estimation based on the maximum likelihood method for Wx-B-seq1 and Wx-B-seq2 genes showed the highest and lowest contributions of nucleotide substitution are purine and pyrimidine, respectively. Also, UPGMA clustering results for Wx-B-seq1 and Wx-B-seq2 genes divided the samples into two and three main groups, respectively.

    Conclusion

    The overall results show that the diversity observed in wild samples and The ancestors of crop wheat can be a good candidate for further studies to determine whether these changes will lead to protein content or not.

    Keywords: Quality, Sequencing, Waxy gene, Amylose, Wheat
  • Mehdi Yazdizadeh, Leila Fahmideh*, Ghasem Mohammadi-Nejad, Mahmood Solouki, Babak Nakhoda, Fatemeh Ebrahimi Pages 63-75
    Introduction and Objective

     Foxtail millet, as a multi-purpose crop, enjoys nutritious and remedial properties. This research was aimed at identifying diversity and the investigated based on 14 agronomic traits in a wide range of foxtail millet germplasms (134 genotypes).

    Material and Methods

     In this research a total of 134 seeds of foxtail millet genotypes corresponding to a wide range of foxtail millet germplasms were procured by Research and Technology Institute of Plant Production (RTIPP) affiliated to the Shahid Bahonar University of Kerman. This experiment was designed as a randomized complete block with three replications under normal condition in 2017. Agronomic traits include: seed germination percentage, plant height, number of leaves per plant, flag leaf length, flag leaf width, number of tillers, panicle length, seed yield, number of plants per line, forage yield, seed weight of superior plant, 1000-seed weight , Harvest index and biological yield were measured  and the data were then analyzed.

    Results

     Analysis of variance (ANOVA) indicated that the differences between the studied genotypes were significant for all traits except for flag leaf width and the number of plants on the line was significant. According to the phenotypic correlation coefficients, the seed and forage yields had positive and significant correlations with all investigated traits except for the flag leaf width.
    Also, the seed yield had the highest correlations with forage and biological yields (0.97 and 0.94, respectively). Then, principal components analysis showed that the first four main principal components could justify explained more than 75.62% of the total variance of the traits, and the first to fourth components explained 49.89, 9.87, 8.32, and 7.54% of the total variance, respectively. Based on the cluster analysis, all genotypes were categorized into four groups. Compared to other groups, the first group of genotypes had superior seed and forage yields.

    Conclusion

     In general, genotypes had significant differences in terms of the investigated traits. These results indicated the presence of a wide range of diversity in the investigated germplasm of foxtail millet. Besides, the common genotypes held in the first group (G160, G68, G15, G23, G72, G73, G39, G170, G57, G122) had significant superiority in terms of seed and forage yields under condition.Therefore, they can be considered and used for future studies of plant breeding as superior genotypes in breeding and selection programs in order to increase the forage and grain yield of fox tail millet.

    Keywords: Cluster analysis, Forage yield, Genetic diversity, Seed yield, Phenotypic correlation
  • Isa Ansarifard, Khodadad Mostafavi*, Mahmoud Khosroshahli, Mohammad Reza Bihamta, Hossein Ramshini Pages 76-85
    Introduction and Objective

    Evaluation of the effects of different environments on grain yield of sunflower hybrids (Helianthus annuus L) and determination of superior and stable genotypes in different places is considered as a model for stability and adaptation to the environment.

    Material and Methods

    In order to investigate the interaction of yield stability on 12 sunflower hybrids, an experiment was conducted in a randomized complete block design (RCBD) with three replications in five regions (Karaj, Birjand, Firooz-Abad, Kashmar and Arak).

    Results

    The evaluation of variance analysis in 1% probability indicated that the genotypes effect was significant for kernel yield. Also, the data collected from mean value showed that genotype Zaria is the most desirable genotype and genotype Progress the most undesirable. According to AMMI method variance analysis environment effect, genotype effect and genotype × environment interaction in 1% and 5% probability level was significant and the first two factors have covered more than 80% of data variance totally (IPC1= 52.4%, IPC2= 27.9%). AMMI1 model clarified due to having the least first main factor in interaction, genotype Zaria have known as the stable genotype. AMMI2 model shows that genotypes Zargol and Master in Arak, genotypes SHF81-90 and Zaria in Kashmar, genotypes Gabur, Favorite, Record and Progress in Birjand, genotypes Armaverski, Azargol, Lakumka in Karaj and Firooz-Abad have specific adaptation. Based on stability parameters (environmental variances, coefficient of variation, wrick's ecovalance, Shukla variances, regression coefficient, Eberhart and Russell) genotype Zargol recognized as the stable genotype and genotype SHF81-90 as the unstable.

    Conclusion

    Genotypes Zaria and Zargol identified as the most stable genotypes and genotype SHF81-90 as the unstable genotype generally. The result of stability parameters correlation describes that environmental variance and coefficient values parameters have positive and significant correlation with Eberhart and Russell, Shukla variance and Wricke's ecovalence parameters.

    Keywords: AMMI model, Correlation, Grain yield, Stability, Sunflower​​​​​​​
  • Hamideh Mahdikhani, Ghorbanali Nematzadeh*, Nadali Bagheri, Ammar Afkhami Pages 86-96
    Introduction and Objective

    Yield of hybrid cultivars is 20 to 30% higher than conventional cultivars. On the other hand, the most important challenge for hybrid breeders, especially in Iran, is the selection of parental genotypes that have fertility restorer genes and ultimately lead to heterosis.

    Material and Methods

    The present study was performed by evaluating the morphological traits of 19 rice genotypes and the linked of three SSR molecular primers related to Rf3 and Rf4 genes. These genotypes were planted in 2019 in the research farm of Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan in a randomized complete block design with three replications. Quantitative and agronomic traits, especially paddy yield, were evaluated. DNA extraction was performed by CTAP method with modification from leaf samples. Three SSR markers linked with two major RF3 genes including RM490 and RM 3148 markers and RF4 gene linked with RM171 marker were used to identify fertility restorer genes in rice.

    Results

    The results of comparing the mean of rice genotypes showed that P15-6 genotype with 118.33 was the earliest and all foreign genotypes with a maturity of 150 days were the latest. The highest yield of genotypes (above 700 g / m2) is related to Neda genotypes, IR 86403-5-5-2-1-1-1-1-1-1R, P15-6, P12-5-3-3-2- 2-1, P12-5-3-3-2-1-1 and P8-7-2-1-4-2-1-1, which due to the number of fertile tiller, the number of fertile panicle, 1000-seed weight and panicle fertility has been high. In the results of cluster analysis, parental cultivars were divided into three groups: in the first group (medium yield, long cluster length, high number of full seeds, and long grain length) the Jelodar cultivar, in the second group (maximum cluster fertility, 1000-seed weight and high paddy yield) Neda cultivar along with four other lines and all foreign cultivars are in the third group (late, short grain length and high grain density). Principal component analysis divided the studied traits into four main components with eigenvalues ​​above one, which in total explained 82.61% of the data changes, which these four components are more valuable and express the relationship between the traits. In total, the band pattern of three markers showed that IR 68078-15-2-1-2-2-R, IR65622-151-1-2-2-2-R and NSIC RC434 genotypes had fertility restorer genes.

    Conclusion

    Summary of all 3 SSR markers showed that genotypes P9-7-1-1-1, P11-6-2-1-1-1, P14-1 and P15-2 with two markers RM3148, RM490, have Rf3 gene and haven’t Rf4 genes and the reason that some genotypes have been identified as Rf gene with RM3148 marker but not detected with RM490 marker may be due to crossover between the desired gene and marker, so genotypes with fertility restorer gene are fertility restorer lines and can be used in hybrid rice program.

    Keywords: Cluster analysis, Hybrid rice, Molecular markers, Panicle fertility
  • Zohreh Hajibarat, Abbas Saidi* Pages 97-105
    Introduction and Objective

    NFXL1 and NFXL2 proteins have NF-X1 type zinc fingers domains, DNA binding, and PHD finger motifs, which potentially mediate its protein interactions. NF-X genes play an important role in response to defense signaling using plant hormones.

    Material and Methods

    In this study, 12 NF-X genes were selected in barley, maize and wheat. The gene structures, duplication patterns, phylogenetic tree, developmental of the 12 NF-X transcription factors in nine species were analyzed to further investigate the functions of these factors. In the present study, a comparative analysis was performed to identify orthologs and paralogues of NF-X in the genomes of maize, barley and wheat.

    Results

    The phylogenetic tree of NF-X from H.vulgare and Z.mays revealed two groups based on their homology and the exon numbers of NF-X genes, ranging from 1 to 13. According to the synteny analysis, NF-X genes of barley, maize and wheat revealed high similarity, which TaNFXL1.2 with HvNFXL1; HvNFXL2 with TaNFXL1.3, TaNFXL2, TaNFXL2.1; TaNFXL1 with TaNFXL1.1, TaNFXL1.3; ZmNFXL1 with ZmNFXL1.1 genes revealed similarity more than %90. Prediction cis-elements showed that NF-YB; NF-YA; NF-YC, bHLH, myb/SANT, WRKY, Dof, and Trihelix had maximum frequency in the promoter region of NF-X genes.  The HvNF-X2, ZmNF-X2 and TaNF-X2 genes had the highest number of cis-elements. Analysis of NF-X genes showed that tandem duplication and segmental duplication play an important role in the development of barley, maize and wheat genomes. NF-X gene expression analysis showed that these genes were up-regulated in almost all developmental stages. However, the number of tandem and segmental duplication showed that these factors are major factors in the evolution of NF-X genes. Since this is the first study to compare NF-X genes in three species, our findings could be considered as useful source for future NF-X genes studies in comparative studies among different plant species.

    Conclusion

    The aim of this study was to identify and characterize NF-X genes in nine species via in silico genome-wide analysis approach. HvNFX1, HvNF-X2, and ZmNFXL1.1 genes showed that gene expression in all development stages. The gene structure in most proteins in each group was similar, which validated the NF-X transcription factors phylogenetic classification.

    Keywords: Developmental stages, Gene structure, NF-X transcription factor, Synteny analysis, Zn-domain
  • Leyla Teymouri Rad, Amir Fayaz Moghaddam, Babak Abdollahi Mandoulakani*, Esmaeil Wehbi Pages 106-116
    Introduction and Objective

    Bread wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important nutritional products in the world. Despite efforts to improve the quality of wheat, its micronutrient level is still below the optimal level for human nutrition. Zinc (Zn) deficiency in particular is a widespread problem of human nutrition in countries that rely heavily on cereal-based diets. Hence, the current investigation was performed to investigate the expression pattern of genes encoding transcription factors bZIP56, WRKY1 and NAM-B1 under Zn deficiency conditions in bread wheat.

    Material and Methods

    In this investigation, two Zn-efficient (Hamoon) and –inefficient (Hirmand) bread wheat cultivars were planted under Zn deficiency (0) and adequacy (5 mg Zn / kg soil) conditions and the relative expression of the above-mentioned genes was measured in root and leaf of the cultivars in Zn deficiency conditions at two growth stages: one month after germination (vegetative stage) and 30% of heading (reproductive stage) using real time PCR technique.

    Results

    The results reveled the highest expression of bZIP56 (more than 77-fold) and WRKY1 (more than 20-fold) in roots of Zn-efficient (Hamoon) cultivar at vegetative stage. Also, the expression of these genes in the leaves of Hamoon at vegetative stage was considerably increased compared to control plants. The highest expression of NAM-B1 (more than 54-fold) was observed in the leaves of Zn-inefficient (Hirmand) cultivar at reproductive stage. The expression of this gene in the roots and leaves of Zn-efficient (Hamoon) cultivar was also enhanced remarkably at both reproductive and vegetative stages, compared to control plants.

    Conclusion

    In conclusion, regarding the enhanced expression of the three studied genes at vegetative stage in the roots of Zn-efficient cultivar, they are probably involved in the activation of the transcription of the genes involved in Zn uptake in the roots under Zn deficiency conditions. Therefore, these genes could be used in the seed quality improvement and biofortification breeding programs of bread wheat for producing Zn-efficient cultivars.

    Keywords: Bread wheat, Real time PCR, Transcription factors, Zn deficiency
  • Manije Sabokdast*, Jamshid Moradi Pages 117-126
    Introduction and Objective

    Drought stress is one of the most important factors limiting plant growth. Salicylic acid is a phenolic compound produced by plants that plays an important role in regulating various plant processes. Research has shown that external application of salicylic acid can increase plant tolerance to some abiotic stresses such as osmotic stress, drought, salinity, ozone and ultraviolet rays. The aim of this study was to investigate the interaction of drought stress and foliar application of salicylic acid on some physiological and biochemical parameters in bean genotypes.

    Material and Methods

    To investigate the effect of salicylic acid on the physiological and biochemical trait of bean genotypes under drought stress, a factorial experiment based on randomized complete block design with three replicates was performed at 2020 in the research greenhouse of Agronomy and Plant Breeding, of the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran in Karaj. The treatments included two genotyps of common bean (167drought tolerant and Naz drought sensitive), two levels of drought stress, 80% of field capacity (as control), and 40% of field capacity (severe drought stress) as well as two concentrations of salicylic acid 0, 1 mM. After applying the treatments, various physiological and biochemical traits were evaluated.

    Results

    The results showed that drought stress significantly reduced ion leakage and significantly increased ion leakage, hydrogen peroxide and malondialdehyde in both genotypes. These changes under drought stress were far greater in Naz genotype than in genotype 167. Foliar application of salicylic acid reduced the amount of malondialdehyde, ion leakage and hydrogen peroxide and increased the activity of antioxidant enzymes, proline and relative content at all drought levels. The reduction of these changes in leaf foliar application by salicylic acid in Naz genotype was much greater than genotype 167.

    Conclusion

    The results showed that that foliar application of salicylic acid was able to maintain the leaf water status (relative leaf water content), maintain cell membrane stability (by reducing ion and malondialdehyde leakage), increase the amount of compatible solutions (proline) as well as increasing the Antioxidant enzymes activity (superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase) in both bean genotypes and thus, reduce the negative effects of drought stress and make the plant more resistant. Therefore, the foliar application of 1 mM salicylic acid can be used to reduce the destructive effects of drought stress on bean genotypes.

    Keywords: Common bean, Drought stress, Membrane stability, Prolins, Superoxide dismutase
  • Kamal Payghamzadeh*, Mahmood Toorchi, Zahra Sadat Shobbar Pages 127-137
    Introduction and Objective

    Pod distortion anomaly (PDA) is a particular type of growth along with flower and pod abnormality in that soybean plants remain green long after pod maturation which caused significantly yield reduction. To identification of proteins that involved in soybean pod distortion anomaly incidence, the proteins expression profiles of PDA and non-PDA soybean cultivars viz. Katul and Gorgan 3 were compared via proteomics and bioinformatics approaches.

    Material and Methods

    Therefore, leaf samples of two cultivars were collected at flowering growth stage and subjected to protein extraction using TCA/acetone extraction method. Protein separation and comparative analysis was performed using two-dimensional gel electrophoresis and nESI-LC-MS/MS mass spectrometery, respectively.

    Results

    The 2-DE analysis revealed that 5 out of 155 protein spots in Katul and 11 out of 143 protein spots in Gorgan 3 had significantly different expression levels in PDA and non-PDA plants. The differential analysis of significantly expressed spots by nESI-LC-MS/MS showed that most of these protein had already been discovered to regulate cellular activities as diverse as energy production, metabolism, signal transduction, gene transcription and translation as well as protein destination and storage.

    Conclusion

    Taken together, it is possible that 14-3-3 like protein, OEE2, ribulose 1, 5 bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunite and NACA proteins are among the most important regulators of  pod distortion anomaly incidence.

    Keywords: Cell proteolysis, Green-stay phenotype, Mass spectrometery, Rubisco, Soybean proteome, Two dimentional gel electrophoresis
  • Davood Roodi*, Gholamreza Ghodrati, Narjes Kazerani, Bahram Masoudi Pages 138-147
    Introduction and Objective

    Water stress particularly during the end of crop growing season causes a great yield loss in the production of oilseed rape (Brassica napus L.) in Iran. Researchers emphasize on the use of stable and water stress tolerant genotypes to alleviate the impact of water stress on the crop yield.

    Materials and Methods

    In order to identify high yielding and stable oil brassica genotypes under drought stress a total of 24 genotypes from three brassica species of Brassica napus, B. rapa and B. juncea, were studied in two moisture conditions (normal and drought stress) in a randomized complete block design for two years in one location; seed and plant improvement institute. Each genotype was planted in a 6-square meter plot and irrigated at different plant growth stages including planting time, seedling establishment, stem elongation, flowering and seed filling. To apply water stress, irrigation was not implemented at seed filling stage. At full maturity, two middle rows of each plot were harvested and seed yield were measured. Following simple and combined data analyzing of variance, univariate statistics, regression coefficient, deviation from regression parameter, Shukla’s stability variance, and Wricke’s ecovalence were used to evaluate the grain yield stability of genotypes. Finally, GGE-biplot analysis was used to better interpret the interaction of genotype with environment.

    Results

    The results showed that seed yield is largely influenced by environmental factors. Based on all stability parameters and biplot analysis, genotypes no. 4, 6, 8 and 10 from B. napus with mean yield of 2725, 2820, 3079 and 2729 kg/ha had higher yield than total mean, lower Wricke’s ecovalence and Shukla’s stability variance, regression coefficient equivalent to one and low deviation from regression parameter, therefore, selected as the most stable genotypes. Furthermore, genotypes no. 3 and 17 form B. napus and no. 23 (BP.18) from B. juncea with mean yield of 2660 and 2751 kg/ha showed moderate yield stability. In terms of mean yield in whole environments, line no. 23 from B. juncea with 2958 kg/ha ranked third after line no. 8 and 16 from B. napus with mean yield of 3079 and 3071 kg/ha.

    Conclusion

    Although line no. 8 from B. napus has a high yield and stability, the results of this study also implies that line no. 23 from B. juncea relatively has a good stability and performance under water stress and normal condition. Species B. juncea generally has some good agronomic characteristics such as resistance to drought, seed shattering, and pests and have early maturity that could be introduced to regions with drought stress condition.

    Keywords: Brassica napus, Brassica rapa, Brassica juncea, Genotype-Environment Interaction, Stability Parameters, Water stress
  • Shirzad Ebrahimi, Amir Fayyaz Moghaddam, Babak Abdollahi Mandoulakani*, Samaneh Aliyari Pages 148-157
    Introduction and Objective

    Tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most important crops belonging to the Solanaceae family. The fruit fleshiness is one of the important traits affecting the quality of tomato fruit which quantitatively inherited. Pectin esterase 1 (PE1) and polygalacturonase (PG) are two important genes involved in fruit fleshiness of tomato. Given the important role of these genes in tomato fruit quality, the identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the coding regions of these genes may be necessary to produce functional markers associated with fruit firmness.

    Material and Methods

    In this study, 96 genotypes from 12 populations collected from different regions of West Azerbaijan Province (Iran) and Turkey were grown in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture, Urmia University. To identify SNPs in PE1 and PG genes, specific primers were designed using FastPCR software to amplify fragments of coding regions of these genes in 96 tomato genotypes. Pst1 and TruI enzymes were used to digest the amplified fragments of the two genes. Due to the lack of polymorphisms in the digested patterns of the enzymes used, four individuals from different populations were selected and their amplified fragments were purified and sequenced. After the retrieval of the sequenced fragments, SNPs were identified using multiple alignments of the sequences of the each gene using Clustal Omega.

    Results

    Four SNPs were identified in PE1, of which 75% was transition with a frequency of 50% A/G, 25% T/C, and 25% of the mutations were transversion (C/A). In PG gene, six SNPs were identified, 66.7% of which was transition with a frequency of 33.3% A/G and 33.3% T/C, while 32.3% of mutations was transversion with a frequency of 16.16 16% T/A and 16.16% G/C.

    Conclusion

    In general, the results of the present study showed that the mean number of SNPs per 100 bp of exons of PE1 and PG is 1.22 and 0.41, respectively. Also, the frequency of SNPs in PG gene was less than that of PE1. The low number of SNPs observed in the exons of both genes indicates the conserved status of the coding regions of these genes during tomato evolution. Also, identified SNPs in the current investigation could be used in tomato breeding programs for production of functional markers associated with fruit firmness.

    Keywords: Fruit fleshiness, Single nucleotide diversity, Pectin esterase 1 gene, Polygalacturonase gene, Tomato
  • Yaser Valiollahi Bishe, Vahid Akbarpour*, Mohammad Ali Bahmanyar Pages 158-168
    Introduction and Objective

    Soil salinity is one of the most important factors reducing plant yield and affects many physiological and metabolic activities of plants, thereby reducing their growth and yield. Food management plays an important role in reducing salinity stress in various environmental conditions. Calcium and sulfur are important elements to increase plant resistance to salinity.

    Material and Methods

    To investigate the effect of different levels of calcium polysulfide (control (0), 15, 20, 25 and 30 liters per hectare) at different salinity levels (1, 2, 3 and 4 dS/m) on soil nutrients and some growth attributes of Ocimum basilicum (Genovese cultivar), an experiment was conducted based on factorial in a completely randomized design with three replications in greenhouse at Qaemshahr in 2018. Measurement traits in this experiment included plant height, lateral branch length, number of lateral branches, number of leaf, leaf area, fresh and dry weight of aerial parts and some soil elements (percentage of organic matter, electrical conductivity of soil, phosphorus, potassium and absorbable sulfur, calcium, Magnesium, sodium and chlorine soluble).

    Results

    The results showed that the highest shoot dry weight to 27.2 gram per plant was obtained in 1 dS/m salinity with 30 lit/ha calcium polysulfide treatment. Salinity caused a significant decrease in shoot dry weight and other vegetative traits such as number of branches, leaf area and plant height that in these traits, the highest decrease was observed in the absence of calcium polysulfide. However, application of calcium polysulfide at most salinity levels had a positive effect on these traits. Although the maximum effect of calcium polysulfide on leaf area and shoot dry weight was related to 2 dS/m salinity, but the highest effect of calcium polysulfide was observed on plant height, leaf number per plant and stem length at 4 dS/m salinity. With the application of calcium polysulfide, the amount of potassium, zinc, iron and copper in the soil solution decreased, while the amount of calcium, manganese and chlorine in the soil solution increased. Salinity had a negative effect on the amount of phosphorus, zinc and sulphur in the soil, but it did not affect the solubility of other elements.

    Conclusion

    The results showed that the application of calcium polysulfide can partially reduce the effect of salinity at different salinity levels on the growth attributes of basil.

    Keywords: Basil, Fertilizer treatment, Macro elements, Stress
  • Amin Namdari*, Payam Pezeshkpoor, Asghar Mehraban, Amir Mirzaei, Behruz Vaezi Pages 169-176
    Introduction and Objective

    Identification of high-yield genotypes with adaptation to a wide range of environments is one of the major goals in crop breeding programs.

    Material and Methods

     In order to evaluate the yield stability of advanced lentil genotypes, 14 advanced genotypes along with two local cultivars (Gachsaran and Sepehr), were evaluated in four regions of Gachsaran, Khorramabad, Moghan and Ilam, during two cropping years 2018-2019 and 2019-2020. In order to evaluate the yield stability and genotype*environment interaction, the model of “additive main effects and multiplicative interactions” (AMMI) was used.

    Results

    The results of AMMI analysis of variance showed very significant interaction between genotype and environment. The first two main components of the AMMI model accounted for nearly 70% of GE interaction. ASV statistic in AMMI model showed that genotypes 9, 8, 1 and 12 showed the lowest amount of ASV and therefore the highest stability. Among these genotypes, only genotype 9 , had higher yield than the superior control cultivar (Sepehr). AMMI 1 (PC1 and yield) and AMMI 2 (PC1 and PC2) biplot diagrams showed that genotypes 9 and 10 were identified as genotypes with higher yield and stability (copmared to Sepehr cultivar). Accordingly, genotypes 11 and 5 were the most unstable genotypes. High-yield genotype 11 lacked general adaptation and showed private adaptation to environment 1 and 2 that they belong to Gachsaran region. Genotype 5 showed private adaptation to Khorramabad region. Genotypes 12 and 8 showed lower than average yield despite suitable stability. Based on the biplot diagram of the first two main components, environments 8 and 7 (Ilam) along with 2 and 4 had the largest share in its GE interaction.

    Conclusion

    Overall, G9 and G10 genotypes due to higher grain yield and stability were determined as superior genotypes.

    Keywords: Biplot, GE interaction, General adaptation, Private adaptation
  • Azim Khazaei*, Farid Golzardi, Mohammad Shahverdi, Leyla Nazari, Ahmad Ghasemi, Seyed Ali Tabatabaei, Abdollah Shariati, Hasan Mokhtarpour Pages 177-185
    Introduction and Objective

    Due to the spread of droughts and fodder shortages in the country, it is necessary to introduce new cultivars of forage sorghum. Investigating the genotype-environment interaction to select the superior genotype is one of the most important steps of breeding programs. In these programs, evaluating the compatibility of different genotypes to various environmental conditions is important.

    Materials and Methods

    Ten promising lines of forage sorghum were studied in a randomized complete block design with three replications at seven regions of Iran (Boroujerd, Zabol, Sanandaj, Shiraz, Karaj, Gorgan, and Yazd) for two years (2018-2019). The AMMI method was used to evaluate the yield stability and compatibility of genotypes.

    Results

    The results of combined analysis of variance showed that the effects of year, place, year × place, genotype, year × genotype, place × genotype, and year × place × genotype on the fresh and dry forage yield were significant (p≤0.01). The significant interaction of environment × genotype indicates different reactions of genotypes in different environments. The results of AMMI analysis showed that the six main components of the interaction of environment × genotype were significant for fresh and dry forage yields (p≤0.01). For fresh forage yield, the first main component of interaction (IPCA1) had the largest contribution (26.6%) in the expression of genotype-environment interaction and the second to seventh main components were in the next ranks of importance with 18.4, 17, 15.7, 10.5, 7.5 and 4.3%, respectively. For dry forage yield, the first main component of interaction (IPCA1) had the largest contribution (21.8%) in the expression of genotype-environment interaction and the second to seventh main components were in the next ranks of importance with 19.8, 14.7, 14, 11.1, 10.1 and 8.5%, respectively. In total, the cumulative contribution of the seven main components was 98% for fresh forage yield and 97% for dry forage yield. In terms of fresh forage yield, the KFS10, KFS12, and KFS17 lines had the lowest IPCA1 values, which are introduced as stable lines with high general compatibility. In terms of AMMI stability value (ASV) for fresh forage yield, the KFS10 line was determined as the most stable line. In terms of dry forage yield, the KFS2, KFS3, KFS9, and KFS17 lines had the lowest IPCA1 values, which are introduced as stable lines with high general compatibility. The KFS2 line had the lowest amount of ASV in terms of dry forage yield.

    Conclusion

    Overall, the KFS18 line with high fresh and dry forage yields (121.1 and 32.04 t.ha-1, respectively), low IPCA1, and also optimal forage production in most environments (according to the Biplot model of AMMI) is recognized as a superior genotype.

    Keywords: Biplot, Dry forage yield, Genotype, General compatibility, Stability
  • Ali Saremirad, Mohammad Reza Bihamta*, Ali Malihipour, Khodadad Mostafavi, Hadi Alipour Pages 186-196
    Introduction and Objective

    Wheat is of great importance in the nutrition of human society, especially in third world countries. Stem rust or black rust is the most common, widespread and destructive wheat disease in Iran and around the world. The extent of damage of this disease, depending on its severity, can vary from reduced yields to complete destruction of farms. The development of genotypes with the black rust resistance gene is one of the most important strategies to combat this destructive disease, considering the importance of wheat in the nutrition of human society, especially in third world countries. Identifying sources of resistance to import them in breeding programs leads to the development of resistant genotypes.

    Material and Methods

    89 bread wheat cultivars along with Morocco as susceptible control were studied with the aim of identifying stem rust resistance cultivars in the seedling stage to six races of the disease in randomized complete block design with two replications. All stages of plant assessment were carried out in the Cereal Research Department, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Karaj, Alborz, Iran, in 2019. In the GGE Biplot graphics model, each disease races (PKTTF, PKSTC, PKSTF, PTRTF, TTTTF and PTTTF) were considered as an environment, Therefore, based on the singular value decomposition of cultivars' response to races, graphical analysis was performed.

    Results

    PKTTF, PKSTC, PKSTF, PTRTF and TTTTF were classified into a group based on the degree of correlation between them and Pishtaz, Sivand, Adl, Pishgam, Niknezhad and Alvand cultivars had resistance to those races. PTTTF race was placed in the second group and Hamoon, Marvdasht, Zarrin, Gohar, Darab 2 and Sabalan cultivars showed resistance against this race. Pishtaz and Adl illustrated stable resistance reaction for all six studied races. The severity of virulence of the studied races confirmed the high pathogenicity of PTTTF on the investigated germplasm. The orders of pathogenicity of other races from highest to lowest were PKTTF, TTTTF, PTRTF, PKSTF and PKSTC.

    Conclusion

    The multivariate graphical GGE biplot method was effective in investigating the resistance of commercial wheat cultivars and provided valuable information on the identification of cultivars with genes resistant to black rust disease. By introducing these cultivars in breeding programs, an effective step can be taken to develop cultivars resistant to this disease and to deal with it genetically.

    Keywords: Pathogenicity, Wheat, Stem rust, Resistance, Susceptibility
  • Rahim Ghezzi, Leila Nejadsadeghi*, Khosro Mehdikhanloo, Daryoosh Nabati Ahmadi Pages 197-205
    Introduction and Objective

    Waterlogging is a global phenomenon that drastically reduces the growth and survival of sugarcane, which leads to 15-45 % reduction in yield.

    Material and Methods

    Three commercial varieties of sugarcane were evaluated to identify the most tolerant varieties to waterlogging stress. Factorial experiment in the basis of completely randomized design with two factors (the first factor related to waterlogging stress at three levels without stress, 7 days and 14 days of waterlogging and the second factor of commercial sugarcane varieties including three varieties CP48-103, CP69-1062 and CP73 21) was carried out in three replications under controlled greenhouse condition.

    Results

    The results of mean comparison showed that waterlogging reduce the height of plants. the height of plants in different varieties decreased by 5.6% (CP73-21) to 16% (CP48-103). According to the comparison results, the most shoots weight decrease was related to CP48-103 variety. Fresh root weight was increased in stressed plants compared to the control. The interaction of stress and variety showed changes in fresh root weight under different levels of stress (at 5% probability level). Aerial roots were not formed in control plants, but in stressed plants by increasing duration of stress, growth and weight of aerial roots increased. The range of weight changes of aerial roots under stress for 7 days were between 2.3  to 5.7 g and under 14 days treatment, the range of changes was observed between 3.8 to 8.7 g. Leaf mortality were significantly affected by waterlogging stress and variety (at 1% probability level). 7 days stress caused 20% and 14 days stress caused 27% leaf mortality. Increase duration of stress caused the relative moisture content of leaves decreased and the highest decrease seen in 14 days. In 7 days and in 14 days stress, the RWC decreased by 3.2% and 3.5% respectively. The highest amount of chlorophyll a, b and carotenoids was observed in the control treatment and the lowest in the 14 days treatment. The stomatal conductance showed a decrease by increase duration of stress. At 7 days stress, the highest reduction in stomatal conductance was 27.7% and the lowest reduction was 18.4%. In 14 days stress condition, stomatal conductance decreased by 41% to 52%.

    Conclusion

    The response of the three varieties to duration of waterlogging stress was different. CP69-1062 and CP73-21 varieties showed better adaptation to waterlogging stress compared to CP48-103.

    Keywords: Abiotic stresses, Morphophysiological traits, Oxygen deficiency