فهرست مطالب

بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات - پیاپی 3 (پاییز 1401)

نشریه بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات
پیاپی 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/05
  • تعداد عناوین: 7
|
  • آسیه مرادی*، رضا محمدی صفحات 302-317
    مقدمه

    آگاهی از میزان تنوع ژنتیکی در ژرم پلاسم ها اطلاعات ارزشمندی را در جهت حفظ منابع ژنتیکی و کاربرد آنها را در اختیار به نژادگر قرار می دهد. دانش بیشتر درباره تنوع ژنتیکی و عوامل ژنتیکی تنوع برای کشف ژن های جدید بسیار سودمند است.

    مواد و روش

    این تحقیق با هدف ارزیابی تنوع ژنتیکی در 20 ژنوتیپ متنوع گندم دوروم شامل ارقام بومی، ارقام اصلاح شده و لاین های اصلاحی با استفاده از 31 آغازگر RAPD و 13 آغازگر ISSR انجام گرفت.

    یافته ها

     بر اساس نتایج حاصل، ژنوتیپ های مورد بررسی بر اساس هر دو نشانگر تنوع قابل توجهی داشتند. در تجزیه و تحلیل RAPD، 31 آغازگر 319 باند را تکثیر کردند که 204 باند از آنها چندشکل  بود و درصد نوارهای چندشکلی 94/63 درصد برآورد شد. در نشانگرهای ISSR، 13 آغازگر 125 باند تولید کردند که 88 باند از آنها چند شکل بود و درصد کل نوارهای چندشکل 4/70 درصد برآورد شد. برآورد تشابه ژنتیکی و تجزیه خوشه ای RAPD و ISSR با استفاده از ضرایب تشابه جاکارد انجام شد. مقادیر ضرایب تشابه جاکارد برای RAPD، از  22/0 تا 90/0 و برای ISSR از 22/0 تا 94/0 متغیر بود که نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی بالا در سطح مولکولی برای ژنوتیپ های مورد بررسی بود. نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای و تجزیه به مختصات اصلی بر اساس هر یک از نشانگرهای RAPD و ISSR ژنوتیپ ها را به چهار گروه تقسیم نمود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که نشانگرهای RAPD و ISSR، نشانگرهای مناسبی جهت مطالعات تنوع ژنتیکی در گندم دوروم می باشند. اما نشانگر ISSRبه دلیل تطابق بیشتر با منشا جغرافیایی، تکرار پذیری بالا و هزینه یکسان با RAPD از ارجحیت بیشتری برخوردار است. نتایج نشان داد که الگوهای گروه بندی ژنوتیپ های گندم دوروم عمدتا به دلیل منشا جغرافیایی آنها نیست. این نتایج بیانگر این است که گروه بندی توده های متعلق به مناطق جغرافیایی مختلف در گروه های مشابه احتمالا به دلیل جریان ژن در بین مناطق از طریق تبادل تدریجی گندم بین کشاورزان باشد، همچنین ممکن است به دلیل گزینش قبلی برای برخی از ویژگی های زراعی در توده های مورد استفاده برای تحمل به تنش های محیطی باشد.

    نتیجه گیری:

    بر اساس نتایج به دست آمده از هر دو نشانگر، ژنوتیپ شماره 20 (Stj3//Bcr/lks4) رفتاری کاملا متفاوت با بقیه ژنوتیپ ها داشت، به طوریکه در بررسی به کمک هر یک از نشانگرها در گروهی جداگانه قرار گرفت. بنابراین می توان از این ژنوتیپ به عنوان یکی از والدین در تلاقی با سایر ژنوتیپ ها در مطالعات آتی استفاده نمود.

    کلیدواژگان: گندم دوروم، تجزیه کلاستر، نشانگر ISSR، نشانگر RAPD
  • مسعود محبی، محمداقبال قبادی*، حمیدرضا چقازردی صفحات 318-334

    مقدمه :

    امروزه تیمار بذر با استفاده از تنظیم کننده های رشد و یا مواد مغذی به دلیل تاثیر قابل توجه بر رشد، عملکرد و همچنین ایجاد مقاومت به بیماری ها و آفات کاربرد زیادی پیدا کرده است. براین اساس، در تحقیق حاضر، اثر تیمار بذر با سالیسیلیک اسید، هیومیک اسید و روی بر دو رقم گندم دوروم در شرایط دیم مورد بررسی قرار گرفت. 

    مواد و روش ها

    این پژوهش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، در سال زراعی 99-1398 اجرا شد. عوامل آزمایش شامل دو رقم گندم دوروم (ساجی و ذهاب) و تیمارهای بذر (سالیسیلیک اسید، هیومیک اسید، روی، سالیسیلیک اسید + هیومیک اسید، سالیسیلیک اسید + روی، هیومیک اسید + روی، سالیسیلیک اسید + هیومیک اسید + روی و شاهد) بودند. تیمارهای بذر قبل از کاشت به صورت بذرمال با غلظت یک میلی مولار سالیسیلیک اسید، روی (دو درصد) و پودر هیومیک اسید (95 درصد) به ترتیب به نسبت یک کیلوگرم یا لیتر به 100، 100 و 300 کیلوگرم بذر اعمال شدند. صفات مورد بررسی شامل محتوی رنگدانه های فتوسنتزی، سطح برگ پرچم در مرحله آبستنی (کد 45 مقیاس زادکس)، عملکرد و اجزای عملکرد و درصد پروتیین دانه در زمان رسیدگی بودند. 

    یافته ها

    بر اساس نتایج تجزیه واریانس، اثر رقم، تیمارهای بذر و اثرات متقابل بین آنها بر صفات مورد بررسی به جز تعداد سنبله در واحد سطح معنی دار بود. عملکرد دانه در گندم دوروم رقم ذهاب به طور معنی داری بالاتر از رقم ساجی بود. عملکرد دانه دو رقم در تمام تیمارهای بذری نسبت به تیمار شاهد بیشتر بود. در رقم ذهاب عملکرد دانه در تیمارهای بذری تقریبا یکسان بود، ولی در رقم ساجی بیشترین عملکرد دانه در تیمار بذری با مصرف روی (5033 کیلوگرم در هکتار) به دست آمد و سایر تیمارهای بذری اثرات یکسانی داشتند. بین دو رقم اختلاف معنی داری از نظر درصد پروتیین دانه دیده نشد، ولی بیشترین و کمترین مقدار پروتیین دانه در تیمارهای بذری سالیسیلیک اسید + هیومیک اسید و شاهد به ترتیب با 14/13 و 11/12 درصد مشاهده شد. در زمان آبستنی، اثرات رقم و تیمار بذر بر سطح برگ پرچم و محتوی رنگدانه های فتوسنتزی (به جز کاروتنوییدها) معنی دار بودند. رقم ذهاب بر رقم ساجی از نظر صفات سطح برگ پرچم و محتوی رنگدانه های فتوسنتزی برتری داشت. 

    نتیجه گیری

    طبق نتایج این پژوهش، گندم دوروم رقم ذهاب دارای عملکرد بالاتری نسبت به رقم ساجی بود. اثر تیمارهای بذر با سالیسیلیک اسید، هیومیک اسید، روی و ترکیب این تیمارها، نسبت به شاهد اثرات مثبت و معنی داری بر عملکرد دانه داشتند.

    کلیدواژگان: پروتئین دانه، ذهاب، رنگیزه های فتوسنتزی، ساجی
  • ویدا مرادی، ناصر کریمی، مهران فلک ناز* صفحات 335-357

    مقدمه:

     فلزات سنگین به گروهی از فلزات یا شبه فلزات اطلاق می شود که چگالی اتمی آن ها بیشتر از 4 یا 5 گرم بر سانتیمتر مکعب است. آنچه که امرزوه باعث نگرانی در مورد آلودگی های محیط زیست شده است، تجمع مواد زاید شیمیایی در خاک می‎باشد. مس اگرچه یک عنصر ریزمغذی برای گیاهان محسوب می شود، اما در غلظت های بالا سمی است. این عنصر باعث تاثیر بر خصوصیات ساختاری، مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی در گیاهان می گردد. امروزه از تکنیک گیاه پالایی به عنوان یک روش مناسب برای پاک سازی و زدودن آلودگی های آب، خاک و هوا استفاده می کنند. بیش از 400 گونه گیاه بیش انباشتگر، شناسایی شده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش به منظور بررسی اثر فلز سنگین مس بر برخی از پارامترهای فیزیولوژیک، مورفولوژیک و بیوشیمیایی گیاه آژیلوپس تایوشی، اثر غلظت های مختلف مس (صفر، 5، 25 و 125 میکرومولار) بر 37 ژنوتیپ آژیلوپس تایوشی در قالب طرح آگمنت در گلخانه دانشکده علوم دانشگاه رازی مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که با افزایش غلظت مس، میزان کلروفیل b، کاروتنویید، پایداری غشاء سلول، قطر دانه، محتوای نسبی آب برگ، آب حفظ شده برگ و عملکرد تک بوته کاهش پیدا کردند؛ درحالی که کلروفیل کل، کلروفیل a، کربوهیدرات، پرولین، تلفات نسبی آب برگ، طول ریشه و وزن ریشه به طور معنی دار افزایش یافتند. از نظر پارامترهای بیوشیمیایی، ژنوتیپ های 11، 58 و 85 با داشتن بیشترین مقادیر شاخص های مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی مقاوم به فلز مس بودند که در بین آنها ژنوتیپ 58 با بیشترین میزان عملکرد به عنوان ژنوتیپ مقاوم شناخته شد.ژنوتیپ های 23، 28، 30، 52، 99 و 123 بیشتر از بقیه ژنوتیپ ها تحت تنش مس قرار گرفتند، که در بین آنها ژنوتیپ 99 با کمترین عملکرد به عنوان حساسترین ژنوتیپ معرفی می گردد..

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده، به نظر می رسد که برخی ژنوتیپ های گیاه آژیلوپس تایوشی مقاوم به فلز سنگین مس بوده و می توان آن ها را جهت گیاه پالایی در مناطق آلوده به مس توصیه نمود.

    کلیدواژگان: آژیلوپس تائوشی، بیش انباشتگر، گیاه پالایی، مس
  • هوشمند صفری*، پریا افضلی، علیرضا اطمینان، هومن شیروانی، لیدا فریدونی صفحات 358-374

    مقدمه:

     تنوع ژنتیکی در جوامع گیاهی، پایه و اساس برنامه های اصلاحی می باشد؛ به‎طوری‏که در روش های متداول اصلاحی، جمعیت های مطلوب از داخل یک توده دارای تنوع ژنتیکی، انتخاب می گردد.

    مواد و روش ها

    تنوع ژنتیکی 13 ژنوتیپ از گونه Agropyron intermedium با استفاده از نشانگر ISSR و پروتیین های محلول برگ در آزمایشگاه زیست فناوری مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمانشاه در سال 1399 مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    بر اساس نتایج تجزیه مولکولی داده های پروتیین، تعداد 15 باند مشاهده شد که فقط در چهار باند از آن‎ها، چند شکلی مشاهده شد. بیشترین تعداد باند، مربوط به ژنوتیپ 12G با 15 باند و کمترین آن، مربوط به ژنوتیپ های 4G و 5G با 11 باند بود. در مجموع، پروتیین های برگ توانایی تفکیک درون گونه ای مناسبی نداشتند. با این حال، با توجه به ماتریس تشابه و تجزیه خوشه ای برای پروتیین های محلول برگ، ژنوتیپ ها در سه گروه قرار گرفتند. گروه اول شامل ژنوتیپ های 4G، 5G، 9G و 11G بود. گروه دوم را ژنوتیپ های 1G، 2G، 3G، 6G، 10G و 12G تشکیل دادند و در نهایت گروه سوم شامل ژنوتیپ های 7G، 8G و 13G بود. ژنوتیپ های گروه اول بیشترین فاصله ژنتیکی را با ژنوتیپ های گروه دوم داشتند. آغازگرهای ISSR در مجموع توانستند 86 باند تولید کنند که از این تعداد، 10 باند یک شکل مشاهده شد و سایر باندها چندشکل بودند. میانگین تعداد باند تولید شده توسط هر آغازگر برای 13 ژنوتیپ برابر 17/7 بود. آغازگرهای IS11، IS12 و IS14 بیشترین تعداد باند (10 باند) و آغازگرهای IS3، IS9 و IS15 کمترین تعداد باند (5 باند) را نشان دادند. بر اساس مارکر ISSR، چندشکلی مطلوبی در بین ژنوتیپ ها مشاهده شد و آغازگرهای IS3، IS5، IS9، IS10، IS11 و IS14 به عنوان آغازگرهای مناسب جهت بررسی های تنوع درون گونه ای در Ag. intermedium، تعیین شدند. با توجه به تجزیه خوشه ای بر اساس داده های حاصل از آغازگرهای ISSR، ژنوتیپ ها در سه گروه قرار گرفتند. گروه اول شامل ژنوتیپ های 1G، 2G، 3G و 5G بود. متوسط ضریب تشابه برای ژنوتیپ های این گروه برابر 667/0 بود. ژنوتیپ های 9G، 11G، 12G و 13G در گروه دوم قرار گرفتند که متوسط ضریب تشابه برای این سه ژنوتیپ برابر 656/0 بود. گروه سوم شامل ژنوتیپ های 4G، 6G، 7G، 8G و 10G با متوسط ضریب تشابه 660/0 بود. در مجموع، بر اساس نشانگر ISSR، ژنوتیپ های 2G و 5G دارای بیشترین فاصله ژنتیکی با ژنوتیپ های 6G، 7G، 8G و 10G بودند.

    نتیجه‎ گیری: 

    ژنوتیپ های 7G و 8G دارای بیشترین فاصله با ژنوتیپ 5G بودند. از این‎رو، این دو ژنوتیپ به دلیل دارا بودن فاصله ژنتیکی، مواد ژنتیکی مناسبی برای برنامه های اصلاحی و استفاده از هتروزیس به منظور دست یابی به ارقام با ویژگی های برتر بوده و پیشنهاد می گردد از آن‎ها در مطالعات بعدی استفاده گردد.

    کلیدواژگان: علف گندمی کرکدار، تنوع ژنتیکی، پروتئین های محلول، نشانگر ISSR
  • مهدی رحیمی* صفحات 375-389

    مقدمه :

    تنش کم آبی یکی از رایج ترین تنش های محیطی است که موجب محدود شدن تولیدات کشاورزی شده است. بنابراین، انجام تحقیقات پیرامون بررسی تحمل کم آبی در گیاهان زراعی، دارای اهمیت بالایی است.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه 15 ژنوتیپ ذرت (پنج والد و 10 هیبرید حاصل از تلاقی آن ها) در دو آزمایش جداگانه شامل شرایط نرمال (دور آبیاری پنج روز) و کم آبی (دور آبیاری هشت روز) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان در سال 1396 مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات مقادیر کلروفیل های a و b، پرولین، پروتین و قندهای احیاکننده در دو شرایط نرمال و کم آبی اندازه‎گیری شدند.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس مرکب برای تمامی صفات مورد مطالعه، اختلاف معنی داری را در سطح احتمال یک درصد بین ژنوتیپ ها (والدین و هیبریدها) و همچنین بین دو سطح آبیاری نشان داد. اثر متقابل ژنوتیپ ×تنش برای تمامی صفات معنی دار بود و بدین معنی است که ژنوتیپ ها واکنش های متفاوتی تحت تنش کم آبی نشان داده اند. تنش کم آبی باعث کاهش معنی دار کلروفیل های a و b و کارتنویید، قندهای احیاکننده و پروتین و افزایش میزان پرولین گردید. بیشترین میزان کارتنویید مربوط به ژنوتیپ 8 (80/1 میلی‎گرم بر گرم وزن تر) تحت شرایط نرمال بود و در شرایط تنش کم آبی، بیشترین میزان کارتنویید مربوط به ژنوتیپ 3 (96/2 میلی‎گرم بر گرم وزن تر) بود. نتایج به دست آمده از مقایسه میانگین ها نشان داد که میزان پروتیین تحت تاثیر سطوح مختلف تنش کم آبی قرار گرفته است که بیشترین میزان پروتیین در شرایط نرمال مربوط به ژنوتیپ 5 (00668/0 میلی‎گرم بر گرم وزن تر) بود و در شرایط تنش همان ژنوتیپ (ژنوتیپ 5) بیشترین مقدار (0070/0 میلی‎گرم بر گرم وزن تر) را داشت. گروه بندی لاین ها و هیبریدها در شرایط تنش کم آبی با روش وارد انجام شد و ضریب کوفنتیک این روش برابر با 77/0 بود و ژنوتیپ ها را در سه گروه قرار داد. همچنین بر اساس میانگین صفات، گروه بندی ژنوتیپ های ذرت با روش UPGMA و ضریب کوفنتیک برابر با 72/0، توانست ژنوتیپ ها را در دو گروه قرار دهد.

    نتیجه گیری

    عدم تحمل ژنوتیپ های ذرت نسبت به تنش کم آبی می تواند به دلیل تخریب کلروفیل، کاهش قندهای احیا کننده و پروتیین و همچنین افزایش ناکافی میزان پرولین صورت گرفته باشد که این تغییرات بیوشیمیایی، باعث ایجاد حساسیت ژنوتیپ های ذرت به تنش کم آبی شده است. همچنین ژنوتیپ های 4، 5، 9 و 11 می توانند به دلیل تحمل بیشتر کم آبی در برنامه های به نژادی آینده مورد بررسی بیشتر قرار گیرند.

    کلیدواژگان: لاین ذرت، هیبریدها، تنش خشکی، کارتنوئید، پرولین، قندهای احیاکننده
  • برکت اله ربانی، محمود خرمی وفا*، محسن سعیدی، محمود باقری، لیلا زارعی صفحات 390-413
    مقدمه

    کینوا (Chenopodium quinoa Willd) یک شبه غله دو لپه ای است که به خانواده Amaranthaceae تعلق دارد. کینوا گیاهی بسیار مقاوم به شرایط نامطلوب محیطی است که در برابر تنش های زنده و غیرزنده مقاومت بالایی را از خود نشان می دهد. بذر کینوا دارای ارزش غذایی بالاتری نسبت به بسیاری از دانه های غلات بوده و حاوی پروتیین با کیفیت بالاتر و مقادیر زیادی از کربوهیدرات ها، چربی، ویتامین ها و مواد معدنی است که هم در غذای انسان و هم برای تغذیه حیوانات استفاده می شود. سازگاری بالای این محصول با شرایط مختلف آب و هوایی، باعث افزایش عملکرد انواع مختلف آن در کشورهای خارج از آمریکای جنوبی شده است. وجود ترکیبات مغذی دانه کینوا از جمله ترکیب اسید آمینه، مواد معدنی و ویتامین ها سبب شده است، تحقیقات بیشتری در خصوص ویژگی های آن انجام شود.

    مواد و روش ها

    این آزمایش با هدف بررسی صفات زراعی (شامل ارتفاع بوته، طول خوشه، تعداد دانه در بوته، عملکرد بوته، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت) و عناصر معدنی دانه کینوا (شامل روی، آهن، منگنز، سدیم، کلیسم، پتاسیم و فسفر) به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه در سال زراعی 1397 - 1398 اجرا شد. در این آزمایش، تاریخ کاشت (15 اسفند، 15 فروردین و 15 اردیبهشت) به عنوان کرت اصلی، تراکم بوته (40 و 60 بوته در متر مربع) و ژنوتیپ های (Q29، Titicaca و Red Carina) به عنوان عامل های اول و دوم در کرت های فرعی قرار گرفتند.

    یافته ها:

     نتایج آزمایش نشان داد که عملکرد دانه در تاریخ کاشت فروردین (5/2297 کیلوگرم در هکتار) به طور معنی داری بیشتر از تاریخ کاشت اسفند (5/1484 کیلوگرم در هکتار) و اردیبهشت (7/2137 کیلوگرم در هکتار) بود. تاثیر تیمارهای مورد مطالعه بر عناصر معدنی دانه کینوا غیر معنی دار بود. مقایسه میانگین برای تراکم بوته نشان داد که تراکم 60 بوته در متر مربع در مقایسه با تراکم 40 بوته در متر مربع از عملکرد دانه بیشتری برخوردار بود. نتایج تجزیه همبستگی کانونیک نشان داد که معنی دار شدن آماره ویلکس لمدا (Wilk's lambda) در سطح احتمال پنج درصد در ارتباط با تابع اول، حاکی از وجود همبستگی معنی دار بین دو گروه صفات مورد مطالعه است.

    نتیجه گیری:

     نتایج این ارزیابی نشان داد که در بین عناصر معدنی دانه، روی (Zn) و فسفر (P) بیشترین همبستگی با تابع کانونی مربوطه را داشتند. از بین صفات زراعی، بیشترین همبستگی بین صفات وزن هزار دانه و طول خوشه با تابع کانونی اول بود. ازین‎رو، می توان از گیاهان دارای مقادیر بالاتر دو صفت وزن هزار دانه و طول خوشه، برای گزینش دانه های با مقدار روی و فسفر بالاتر استفاده نمود.

    کلیدواژگان: همبستگی کانونیک، زمان کاشت، عناصر معدنی، کینوا
  • رضا محمدی*، رضا حق پرست صفحات 414-445

    گندم دوروم دومین گونه زراعی مهم گندم و دهمین محصول زراعی مهم دنیا است که حدود شش درصد سطح زیر کشت گندم را شامل و تولید سالانه آن بین 37 تا 40 میلیون تن می باشد. کشورهای با شرایط آب‎و‎هوای مدیترانه ای، بزرگترین تولیدکنندگان گندم دوروم و بزرگترین مصرف کننده محصولات و فرآورده‎های آن هستند. از لحاظ تاریخی، گندم دوروم به محیط های کم‎بارش و با بارندگی متغیر و با تنش گرمایی انتهای فصل رشد، مانند شرایط مدیترانه، سازگار است. در واقع، کشورهای حوزه مدیترانه (الجزایر، ترکیه، ایتالیا، مراکش، سوریه، تونس، فرانسه، اسپانیا و یونان) تقریبا 50 درصد سطح زیرکشت و تولید جهانی گندم دوروم را تشکیل می‎دهند. خارج از منطقه مدیترانه، کانادا، مکزیک، ایالات متحده آمریکا، روسیه، قزاقستان، آذربایجان و هند، تولیدکنندگان بزرگ گندم دوروم هستند که سه کشور اول، مهم‎ترین آن‏ها می‏باشند.گندم دوروم از لحاظ ژنتیکی، مورفولوژیک و فیزیولوژیک، متفاوت از گندم نان است و از لحاظ ترکیبات شیمیایی، میزان پروتیین، املاح و ویتامین ها و رنگدانه های کاروتنوییدی نیز غنی تر از گندم نان  است. گندم دوروم با دانه سخت شیشه ای و زردرنگ، علاوه بر تامین یک منبع مهم انرژی، دامنه وسیعی از املاح و ویتامین ها، پروتیین و گلوتن، رنگدانه بتا-کاروتن (ترکیبات آنتی اکسیدان و ضد سرطان) و همچنین کربوهیدرات های ساده، مواد معدنی و سایر ترکیبات غذایی ضروری در رژیم غذایی انسان را تامین می نماید. گندم دوروم با داشتن درصد بالای پروتیین (14-12 درصد وگاهی تا 22 درصد) در مقایسه با برنج (7 درصد) و گندم نان (10 تا 12درصد)، از جمله مهمترین مواد غذایی است. در گندم دوروم، میزان کلسیم، آهن، منیزیم، فسفر، پتاسیم، روی و مس، به مراتب بالاتر از میزان این عناصر در گندم نان و برنج قهوه ای و سفید می‎باشد. بالا بودن میزان این عناصر در دانه گندم دوروم، بیانگر اهمیت ارزش غذایی این محصول نسبت به محصولات ذکر شده است که بخش عمده ای از سبد غذایی مصرف کننده را تامین می کنند. علاوه بر سمولینای گندم دوروم که در تهیه محصولات خمیری از قبیل ماکارونی، پاستا، لازانیا و نودل به کار می رود، از گندم دوروم در تهیه محصولات دیگری همچون بلغور، کوسکوس، فریکه و نان نیز استفاده می گردد. هدف از این مقاله مروری، بررسی توزیع جغرافیایی و میزان تولید گندم دوروم در مناطق مختلف دنیا، معرفی ارزش غذایی و فرآورده‎های حاصل از آن و طرز تهیه آن‎ها و همچنین بررسی ارزش اقتصادی این محصول ارزشمند می باشد. همچنین ارقام اصلاح شده جدید گندم دوروم با ویژگی های زراعی مناسب معرفی خواهند شد.

    کلیدواژگان: گندم دوروم، ارزش غذایی، سازگاری اقلیمی، محصولات تولیدی
|
  • Asieh Moradi *, Reza Mohammadi Pages 302-317
    Introduction

    Knowledge of the amount of genetic diversity in germplasms provides plant breeders with valuable information for the effective preservation of genetic resources and their use. More knowledge about genetic diversity and genetic factors of diversity is very beneficial for exploring new genes. Maintaining such diversity and using it in breeding programs is one of the main principles of biological conservation and genetic breeding of crop plants.

    Materials and methods

    This research was conducted to evaluate the genetic diversity in 20 different durum wheat genotypes, including landraces, improved cultivars, and breeding lines using RAPD and ISSR molecular markers. In this research, 31 RAPD primers and 13 ISSR primers were used to evaluate the genetic diversity in durum wheat genotypes.

    Results

    Based on the results, the studied genotypes had significant diversity based on both molecular markers. In RAPD analysis, 31 primers amplified 319 bands, of which 204 bands were polymorphic and the percentage of polymorphic bands was estimated at 63.94%. In ISSR markers, 13 primers produced 125 bands, of which 88 bands were polymorphic and the total percentage of polymorphic bands was estimated at 70.4%. Genetic similarity and cluster analysis of RAPD and ISSR were estimated using the Jaccard coefficient. For RAPD, the similarity index values ​​ranged from 0.22 to 0.90, and for ISSR from 0.22 to 0.94, which indicated the presence of high genetic diversity at the molecular level for the studied genotypes. The results of cluster analysis and principal coordinate analysis based on each of the RAPD and ISSR markers grouped genotypes into four groups. The results of the research showed that RAPD and ISSR markers are suitable markers for genetic diversity studies in durum wheat. But the ISSR marker is preferable due to its greater compatibility with the geographical origin, high reproducibility, and the similar cost as RAPD. The results showed that the grouping patterns of durum wheat genotypes are not mainly due to their geographical origins. The results indicated that the grouping of populations in different geographical regions in similar groups is probably due to the gene flow between regions through the gradual exchange of grains between farmers. This could also be due to the previous selection for sum agronomical traits in the populations for tolerance to environmental stresses.

    Conclusion

    Based on both markers, genotype # 20 (Stj3//Bcr/lks4) showed a different response from the other genotypes, so it was placed in a separate group in the analysis based on each of the markers. Therefore, this genotype can be used as one of the parents in crossing with other genotypes in subsequent studies.

    Keywords: Durum wheat, Cluster Analysis, ISSR marker, RAPD marker
  • Masoud Mohebbi, MohammadEghbal Ghobadi *, HamidReza Chaghazardi Pages 318-334
    Introduction

    Nowadays, seed treatment with growth regulators or nutrients is widely used in the seed industry due to its significant effect on growth and yield, as well as resistance to diseases and pests. Therefore, in the present research, the effects of seed treatments with salicylic acid, humic acid, and zinc on two durum wheat cultivars were investigated under rainfed conditions.

    Materials and methods

    This research was conducted as a factorial experiment based on a randomized complete blocks design (RCBD) with three replications in the research farm of the Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran, in 2019-2020. Factors included two cultivars of durum wheat (Saji and Zahab) and seed treatments (salicylic acid, humic acid, zinc, salicylic acid + humic acid, salicylic acid + zinc, humic acid + zinc, salicylic acid + humic acid + zinc, and control). Seed treatments were applied before sowing with a concentration of one millimolar (mM) salicylic acid solution, zinc solution (2%), and humic acid powder (95%) at the ratio of one kg or lit to 100, 100, and 300 kg of seeds, respectively. The investigated traits included the content of photosynthetic pigments and flag leaf area in the boot stage (code 45 on the Zadoks growth scale) and yield and yield components and seed protein percentage at the ripening stage.

    Results

    The results of the analysis of variance showed that the effect of cultivars, seed treatments, and interactions between them was significant on the studied traits (except the number of spikes per square meter). The grain yield in durum wheat cv. Zahab was significantly higher than Saji. The grain yield of two cultivars in all seed treatments was higher than the control. Grain yield in Zahab was almost the same in all of the seed treatments, but in Saji, the highest grain yield was obtained in seed treatment with zinc usage (5033 kg. ha-1), and other seed treatments had the same effects. There was no significant difference between the two cultivars in terms of seed protein percentage, but the highest and lowest amount of seed protein was observed in salicylic acid + humic acid and control seed treatments with 13.14 and 12.11%, respectively. At the boot stage, the effects of cultivar and seed treatment on flag leaf area and the content of photosynthetic pigments (except carotenoids) were significant. Zahab cv. was superior to Saji in terms of flag leaf area and photosynthetic pigment content.

    Conclusion

    Based on the results of this research, durum wheat cv. Zahab had a better performance than Saji. The effect of seed treatments with salicylic acid, humic acid, zinc, and the combination of these treatments had positive and significant effects on the grain yield compared to the control.

    Keywords: Seed protein, Zahab, Photosynthetic pigments, Saji
  • Vida Moradi, Naser Karimi, Mehran Falaknaz * Pages 335-357
    Introduction

     Heavy metals refer to a group of metals or semi-metals whose atomic density is greater than 4 or 5 grams per cubic centimeter. What has caused concern about environmental pollution today is the accumulation of the chemical waste in the soil. Although copper is a micro-element for plants, it is toxic at high concentrations. This element causes structural, morphological, physiological, and biochemical changes in plants. Today, the phytoremediation technique is used as a suitable method for cleaning and removing water, soil, and air pollution. More than 400 species of overgrown plants have been identified. Studies have shown that Aegilops tauschii is a drought-resistant plant. Since, the stress of heavy metals can cause secondary drought stress.

    Material and Method

    This research was performed to investigate the effect of the heavy metal copper on some physiological, morphological, and biochemical parameters of Aegilops tauschii. Therefore, the effect of different concentrations of copper (zero, 5, 25, and 125 micromolar) was studied on the physiological, biochemical, and morphological characteristics of 37 genotypes of Aegilops tauschii in the greenhouse condition.

    Result

     The results showed that increasing copper concentrations decreased the amount of chlorophyll b, carotenoid, cell membrane stability, seed diameter, relative leaf water content, leaf retained water and single plant yield; while total chlorophyll, chlorophyll a, carbohydrate, proline, relative leaf water loss, root length, and root weight increased significantly. In terms of biochemical parameters, Genotypes 11, 58, and 85 with the highest values of morphological, physiological, and biochemical indices were resistant to copper. Among the mentioned genotypes, Genotype 58 with the highest yield as a resistant genotype, and Genotype 23, 28, 30, 52, 99 and 123 were subjected to copper stress more than other genotypes based on the morphological, physiological and biochemical indicators, among which Genotype 99 with the lowest yield could be introduced as the most sensitive genotype.

    Conclusion

    According to the results, it seems that some genotypes of Aegilops tauschii were resistant to the heavy metal copper. Resistant genotypes could be recommended for phytoremediation in copper-contaminated areas.

    Keywords: Aegilops Tauschii, Overcrowding, Phytoremediation, Copper
  • Hooshmand Safari *, Paria Afzali, Alireza Etminan, Hooman Shirvani, Lida Fereidooni Pages 358-374
    Introduction

     Genetic diversity in plant communities is the basis of breeding programs, and in conventional breeding programs, desirable populations are selected from within a population with high genetic diversity.

    Materials and methods

     The genetic diversity for 13 genotypes of Agropyron intermedium was studied by ISSR markers and soluble leaf proteins in the biotechnology laboratory of Kermanshah Agricultural Research and Education Center in 2019.

    Results

     Based on the results of molecular data analysis of proteins, 15 bands were observed, and polymorphism was seen in only four of them. The highest number of bands were related to genotype G12 with 15 bands and the lowest ones were related to G4 and G5 genotypes with 11 bands. In general, the leaf proteins did not have the ability to differentiate within the species. Although, based on the similarity matrix and cluster analysis for soluble leaf proteins, the genotypes were divided into three groups. The first group included genotypes G4, G5, G9, and G11. The second group consisted of genotypes G1, G2, G3, G6, G10, and G12. finally, the third group included genotypes G7, G8, and G13. The first group had the greatest genetic distance from the second group. In total, the ISSR primers were able to produce 86 bands, of which 10 bands were monomorphic and the other bands were polymorphic. The average number of bands produced by each primer for 13 genotypes was 7.17 bands. The primer of IS11, IS12, and IS14 showed the highest number of bands (10 bands), and IS3, IS9, and IS15 showed the lowest number of bands (5 bands). A desirable polymorphism between genotypes was observed based on ISSR markers and the primers of IS3, IS5, IS9, IS10, IS11, and IS14 were determined for the intraspecific diversity study of Ag. intermedium as desirable primers. According to the cluster analysis based on the data obtained from the ISSR primers, the genotypes were placed into three groups. The first group consisted of genotypes G1, G2, G3, and G5, and the average similarity coefficient for the genotypes of this group was 0.667. Genotypes G9, G11, G12, and G13 comprised the second group, and the average similarity coefficient for these three genotypes was 0.656. The third group included genotypes G4, G6, G7, G8, and G10 with an average similarity coefficient of 0.660. In addition, based on the ISSR marker, the genotypes G2 and G5 had the highest genetic distance with the genotypes G6, G7, G8, and G10.

    Conclusion

     Genotypes G7 and G8 had the greatest distance with genotype G5. Therefore, due to their genetic distance, these two genotypes are suitable genetic materials for breeding programs and the use of heterosis in order to obtain cultivars with superior characteristics, and it is suggested to use them in future studies.

    Keywords: Agropyron intermedium, Genetic variation, Soluble proteins, ISSR marker
  • Mehdi Rahimi * Pages 375-389
    Introduction

    Water deficit stress is one of the most common environmental stresses which has limited agricultural production. So, research on the water deficit tolerance in crops is very important.

    Materials and methods

     In this study, 15 corn genotypes (five parents and 10 hybrids resulting from their crossing) were evaluated in two separate experiments including normal conditions (irrigation cycle of 5 days) and water deficit (irrigation cycle of 8 days) based on randomized complete blocks design with two replications in the Research Farm of Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran during 2017. The chlorophylls a and b, proline, protein, and reducing sugars traits were estimated in normal and water deficit conditions.

    Results

    The results of combined variance analysis showed a significant difference at the probability level of 1% for all the studied traits between genotypes (parents and hybrids) and also between two stress conditions. The interaction effect of genotype×stress was significant for all traits, which means that genotypes have shown different reactions under water deficit stress. The water deficit stress caused a significant decrease in chlorophylls a and b, carotenoids, reducing sugars and protein, and an increase in the amount of proline. The highest amount of carotenoids was related to genotype 8 (1.80 mg/gfw) under normal conditions, and the highest amount of carotenoids was related to genotype 3 (2.96 mg/gfw) under water deficit conditions. The mean comparison results showed that the amount of protein was affected by water deficit stress, that the highest amount of protein in normal conditions was related to Genotype 5 (0.00668 mg/gfw) and the water deficit conditions, the same genotype (Genotype 5) also had the highest value (0.0070 mg/gfw). The grouping of genotypes under water deficit conditions was performed by Ward's method, and the cophenetic coefficient of this method was equal to 0.77 and categorized the genotypes into three groups. Also, based on the average traits, the grouping of corn genotypes by the UPGMA method and Cophentic coefficient equal to 0.72 was able to place the genotypes in two groups.

    Conclusion

    The intolerance of corn genotypes to water deficit stress can be due to the destruction of chlorophyll, the reduction of reducing sugars and protein, as well as the insufficient increase of proline, and these biochemical changes have caused the sensitivity of corn genotypes to water deficit. Also, genotypes 4, 5, 9, and 11 could be investigated in future breeding programs due to their greater water deficit tolerance.

    Keywords: corn line, hybrids, drought stress, carotenoid, proline, reducing sugars
  • Barakatullah Rabbani, Mahmud Khoramivafa *, Mohsen Saeidi, Mahmoud Bagheri, Leila Zarei Pages 390-413
    Introduction

     Quinoa (Chenopodium quinoa Willd) a member of the Amaranthaceae family is a dicotyledon pseudocereal. Quinoa is a plant that is very resistant to unfavorable environmental conditions and shows high resistance to biotic and abiotic stresses. Quinoa seeds have a higher nutritional value than many cereal grains and contain higher quality protein and large amounts of carbohydrates, fat, vitamins, and minerals, which are used both in human food and for feeding animals. The high adaptability of this product to different weather conditions has increased the yield of its various types in countries outside of South America. The existence of nutritious compounds in quinoa seeds, including the combination of amino acids, minerals, and vitamins, has led to more research on the properties of this plant.

    Materials and methods

     The field experiment was conducted to study the relationship between agronomic traits (including plant height, panicle length, number of seeds per plant, plant yield, thousand seed weight, seed yield, biological yield, and harvest index) and mineral elements of quinoa seeds (including Zn, Fe, Mn, Na, Ca, K, and P). The experiment was conducted in the 2018-2019 growing season at the faculty of agriculture, Razi University, Kermanshah with a randomized complete blocks design as a split-plot factorial with three replications. The experimental treatments included three planting dates (March 15, April 15, and May 15) as the main factor and the combination of planting densities (40 and 60 plants/m2) with genotypes (Q29, Titicaca, and Red Carina) as subplot factor.

    Results

     The results of the experiment showed that the seed yield (2297.5 kg/ha) on the sowing date of April was significantly higher than March and May (1484.5 and 2137.7 kg/ha) sowing dates, respectively. The effect of the studied treatments on the mineral elements of quinoa seed was insignificant. The mean comparison for plant density showed that the density of 60 plants/m2 had a higher seed yield than the density of 40 plants/m2. The results of canonical correlation analysis showed that Wilk's lambda statistic was significant at a 5% probability level in the case of the first function, indicating the existence of a significant correlation between the two groups of the studied traits.

    Conclusion

     The results of this evaluation showed that zinc (Zn) and phosphorus (P) had the highest correlation with the corresponding focal function among the mineral elements. Among the agronomical traits, the highest correlation was between the traits of 1000 seed weight and panicle length with the first focal function. Therefore, the plants with higher values of 1000 seeds weight and panicle length, can be used to select seeds with higher amounts of zinc (Zn) and phosphorus (P).

    Keywords: Canonical correlation, Sowing date, mineral elements, quinoa
  • Reza Mohammadi *, Reza Haghparast Pages 414-445

    Durum wheat is the second most important crop of wheat and the tenth most important crop in the world, which includes about 6% of the area under wheat cultivation and its annual production is between 37-40 million tons. Countries with Mediterranean climates are the largest producers of durum wheat and the largest consumers of durum wheat products. Historically, durum wheat is well adapted to a dry area with variable precipitation rates and terminal heat stress, such as the Mediterranean basin. In fact, the countries of the Mediterranean basin (Algeria, Turkey, Italy, Morocco, Syria, Tunisia, France, Spain, and Greece) account for almost 50% of the world's cultivated area and production of durum wheat. Outside this basin, Canada, Mexico, the United States, Russia, Kazakhstan, Azerbaijan, and India are the largest producers of durum wheat, respectively. Durum wheat is genetically, morphologically, and physiologically different from bread wheat, and in terms of chemical compounds, its amount of protein, minerals, vitamins, and carotenoid pigments is higher than bread wheat. Durum wheat with hard vitreous and yellow grains, in addition to providing an important source of energy, possessing a wide range of minerals and vitamins, protein and gluten, beta-carotene pigment (antioxidants and anti-cancer compounds) as well as simple carbohydrates, minerals, and other nutrients compounds that are essential in the human diet. Durum wheat is one of the most important foods with a high percentage of protein (12-14% and sometimes up to 22%) compared to rice (7%) and bread wheat (10 to 12%). In durum wheat, the amount of calcium, iron, magnesium, phosphorus, potassium, zinc, and copper is much higher than the amount of these elements in bread wheat and brown and white rice. The high content of these elements in durum wheat grain indicates the importance of the nutritional value of this product compared to the mentioned products that provide a major part of the consumer's food basket. In addition to semolina, which is used in the preparation of paste products such as macaroni and spaghetti, lasagna, noodle, etc., durum wheat is used in the making of other products such as bulgur, couscous, freekeh, durum wheat bread, etc. In this review article, the aim is to study the geographical distribution and production of durum wheat in different regions of the world, to introduce the nutritional value of the products and their products and their preparation, as well as to study the economic value of this valuable product. Moreover, new-released durum wheat cultivars with appropriate agronomic characteristics will be introduced.

    Keywords: Durum wheat, Nutritional value, climatic adaptation, products