بررسی برهمکنش ژنوتیپ-محیط در ژنوتیپ های چغندرقند (.Beta vulgaris L) برای گزینش بهینه

برهمکنش ژنوتیپ-محیط پدیده ای است که به تفاوت پاسخ ژنوتیپ ها در محیط های مختلف اشاره دارد و بر پیشرفت برنامه های اصلاحی تاثیر می گذارد. این پدیده برای به نژادگران اهمیت خاصی دارد، زیرا انتخاب و ارزیابی ژنوتیپ های برتر را دشوار می کند. شناخت این پدیده به به نژادگران این امکان را می دهد تا در ارزیابی و انتخاب ژنوتیپ ها دقت بیشتری کرده و ژنوتیپ هایی را انتخاب کنند که با شرایط محیط هدف سازگار هستند. همچنین، برهمکنش ژنوتیپ-محیط می تواند فرصت هایی را برای به نژادگران فراهم کند تا ژنوتیپ هایی را انتخاب کنند که برهمکنش مثبت با محیط خاصی دارند یا عملکرد مناسبی در محیط های مختلف نشان می دهند. در نتیجه، با کشت ژنوتیپ ها در محیط های مختلف، می توان پاسخ های ژنوتیپی را ثبت کرد و ژنوتیپ های برتر و پایدار را انتخاب کرد. در مطالعه حاضر سعی شد تا مجموعه ای از هیبریدهای چغندرقند با هدف بررسی تاثیر برهمکنش ژنوتیپ- محیط بر پتانسیل تولید کمی ریشه و شکر سفید و نیز تعیین سازگاری آن ها، در محیط های با شرایط متفاوت کشت گردند و ضمن به کارگیری روش های آماری مختلف، هیبریدهای موفق شناسایی شوند.

در پژوهش انجام شده، 18 ژنوتیپ چغندرقند شامل 15 هیبرید داخلی و سه شاهد خارجی بودند که قبلا برای افزایش مقاومت به بیماری های ریزومانیا، ریزوکتونیا و نماتد مولد سیست تولید شده بودند. ارزیابی های فنوتیپی در دو سال متوالی (1401 و 1402) در دو ایستگاه تحقیقات کشاورزی در کرج و کرمانشاه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. در طول فصل زراعی، مبارزه با علف های هرز، آبیاری، مصرف کود و سایر فعالیت های مدیریتی مزرعه انجام شد. پس از حصول داده های مربوط به عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید، تجزیه و تحلیل های آماری صورت پذیرفت.

میانگین مربعات اثر اصلی ژنوتیپ نشان داد که تفاوت معنی داری از نظر عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید بین ژنوتیپ های آزمایشی وجود دارد. اثرات برهمکنش سال×مکان و ژنوتیپ×سال×مکان در سطح احتمال یک درصد برای هر دو صفت عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید و ژنوتیپ×سال در سطح احتمال پنج درصد بر روی عملکرد شکر سفید تفاوت معنی داری ایجاد کردند. این نتایج نشان می دهند که تغییرات محیطی و ژنتیکی ممکن است عملکرد ژنوتیپ ها را در محیط های مختلف تحت تاثیر قرار دهد و باعث تفاوت های معنی دار در عملکرد ریشه و شکر سفید ژنوتیپ ها بین محیط ها شود. با استفاده از روش GGE بای پلات، مشخص شد که مولفه های اصلی اول و دوم به‎ترتیب 93/44 و 3/85 درصد و در مجموع 97/29 درصد از تغییرات عملکرد ریشه را تبیین کردند. در خصوص عملکرد شکر سفید، مولفه های اول و دوم به‎ترتیب 95/10 و 2/54 درصد و در مجموع 97/64 درصد از تغییرات را توجیه نمودند. با توجه به اینکه دو مولفه اصلی اول و دوم نقش مهمی در واریانس داده ها داشتند، بای پلات های مربوطه می توانند به خوبی تغییرات ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ×محیط را توضیح دهند. بای پلات همبستگی بین محیط ها نشان داد که از نظر عملکرد ریشه بین محیط های آزمایشی همبستگی مثبتی وجود دارد، همچنین بین شرایط محیطی کرج در سال 1402 و کرمانشاه در سال 1401 همبستگی مثبت کاملی برقرار است. بای پلات عملکرد شکر سفید نیز حاکی از همبستگی مثبت بین محیط های کرج و کرمانشاه بود. بر اساس بای پلات چندضلعی در دو مکان کرج و کرمانشاه در هر دو سال آزمایش، ژنوتیپ های 18، 15، 12، 14 و 8 بهترین ژنوتیپ ها از نظر عملکرد ریشه بودند. از نظر عملکرد شکر سفید در چهار محیط تحت بررسی ژنوتیپ های 18، 15 و 14 برتر بودند. بای پلات بررسی هم زمان پایداری و عملکرد نشان داد که ژنوتیپ های 18، 15، 12 و 14 دارای بیشترین میزان عملکرد ریشه و ژنوتیپ های 18، 15 و 14 دارای بیشترین میزان عملکرد شکر سفید و پایداری بودند و به عنوان بهترین ژنوتیپ ها شناخته شدند. بر اساس بای پلات ژنوتیپ ایده آل فرضی، از نظر عملکرد ریشه ژنوتیپ های 15، 12 و 14 و از نظر عملکرد شکر سفید ژنوتیپ های 18، 15، 14، 10 و 12 با توجه به اینکه کم ترین فاصله را با ژنوتیپ ایده آل فرضی داشتند، به عنوان بهترین ژنوتیپ ها معرفی شدند. با استفاده از شاخص پایداری چندمتغیره و اعمال فشار گزینشی 20 درصد، ژنوتیپ 16 به عنوان رتبه اول و ژنوتیپ های 10، 9 و 6 به عنوان رتبه های بعدی پایدارترین ژنوتیپ ها انتخاب شدند. مقایسه ارزش صفات در ژنوتیپ های منتخب نشان داد که ارزش صفات عملکرد ریشه و درصد قند ناخالص افزایش یافته و ارزش پتاسیم، نیتروژن آمینه و سدیم کاهش یافته است و در مجموع، ژنوتیپ های انتخابی باعث بهبود و پیشرفت در تمامی صفات مورد مطالعه شده اند. از طرفی تمامی صفات در ژنوتیپ های منتخب از وراثت پذیری بالایی برخوردار بودند.

نتایج به دست آمده نشان داد که برهمکنش های محیطی و ژنتیکی می توانند عملکرد ژنوتیپ ها را در شرایط مختلف تحت تاثیر قرار دهد و باعث ایجاد اختلافات معنی دار در عملکرد آن ها شود. در مجموع، ژنوتیپ های 18، 15، 14 و 10 به عنوان پایدارترین ژنوتیپ ها انتخاب شدند.