فهرست مطالب

فصلنامه تحقیقات غلات
سال دوازدهم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محسن تواضع، داود حبیبی، فرید گل زردی*، محمدنبی ایلکایی، فرزاد پاک نژاد صفحات 115-133
    مقدمه

    کمبود منابع آب آبیاری در کشور طی سال های اخیر باعث کاهش عملکرد گیاهان زراعی و تهدید امنیت غذایی شده است و بنابراین لازم است راهکارهایی برای تولید گیاهان زراعی ضمن صرفه جویی در مصرف آب اندیشیده شود. یکی از راهکارهای افزایش تولید با منابع محدود آب آبیاری، کشت گیاهان زراعی متحمل به خشکی با کارایی مصرف آب بالا می باشد. سورگوم با ویژگی های منحصر به فردی که دارد (از جمله تحمل به تنش های محیطی به ویژه خشکی و گرما، سیستم ریشه ای عمیق و گسترده، مسیر فتوسنتزی چهارکربنه و...) به عنوان یکی از گیاهان زراعی مهم در مناطق خشک و نیمه خشک جهان شناخته می شود. استفاده از روش های آبیاری مناسب نیز به عنوان یکی دیگر از راهکارهای افزایش تولید گیاهان زراعی با منابع محدود آب شناخته شده است. در این راستا روش های آبیاری جویچه ای یک درمیان و قطره ای نواری به عنوان راهکارهای نوین مدیریت آبیاری در کشور با نتایج مطلوبی مورد استفاده قرار گرفته اند. هدف از مطالعه حاضر، بررسی اثر رژیم ها و روش های مختلف آبیاری بر عملکرد، ویژگی های مورفولوژیک، بهره وری آب و تحمل به خشکی ارقام آزادگرده افشان و هیبرید سورگوم علوفه ای بود.

    مواد و روش ها

    این آزمایش به صورت فاکتوریل اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج طی سال های زراعی 1398 و 1399 اجرا شد. ترکیب چهار روش آبیاری (جویچه ای معمول، یک درمیان ثابت، یک درمیان متغیر و قطره ای نواری تیپ) و سه سطح تنش خشکی (آبیاری کامل، تنش متوسط و تنش شدید، به ترتیب شامل تامین 100، 75 و 50 درصد کمبود رطوبت خاک) به صورت فاکتوریل به عنوان عامل اصلی و دو رقم سورگوم (هیبرید اسپیدفید و رقم آزادگرده افشان پگاه) به عنوان عامل فرعی مورد بررسی قرار گرفتند. صفات ارزیابی شده در این آزمایش، عملکرد علوفه سیلویی، عملکرد و درصد ماده خشک، کارایی مصرف آب آبیاری، بهره وری اقتصادی آب آبیاری (بر اساس ارزش ناخالص و خالص تولید محصول)، نسبت برگ به ساقه، ارتفاع بوته و شاخص های تحمل به تنش خشکی بودند. با توجه به همگن بودن واریانس خطاهای آزمایشی طی دو سال، داده ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS 9.1 مورد تجزیه واریانس مرکب قرار گرفتند و برای مقایسه میانگین ها نیز از روش توکی در سطح احتمال پنج درصد استفاده شد. برای محاسبه شاخص های تحمل به تنش و تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) بر اساس این شاخص ها نیز از نرم افزار آنلاین IPASTIC استفاده شد.

    یافته های تحقیق

    نتایج نشان داد که تنش خشکی در تمام روش های آبیاری مورد بررسی سبب کاهش عملکرد علوفه سیلویی، عملکرد ماده خشک و ارتفاع بوته و افزایش کارایی مصرف آب برای تولید علوفه و ماده خشک، درصد ماده خشک و نسبت برگ به ساقه شد. بیش ترین عملکرد علوفه سیلویی و ماده خشک (به ترتیب 11/79 و 19/17 تن در هکتار) و حداکثر بهره وری اقتصادی آب بر اساس ارزش خالص تولید محصول (18854 ریال بر مترمکعب) از رقم پگاه تحت آبیاری کامل و روش قطره ای نواری حاصل شد، در حالی که حداکثر کارایی مصرف آب برای تولید علوفه سیلویی و ماده خشک (به ترتیب 53/34 و 88/7 کیلوگرم بر مترمکعب) و بیش ترین بهره وری اقتصادی آب بر اساس ارزش ناخالص تولید محصول (60542 ریال بر مترمکعب) در هیبرید اسپیدفید تحت تنش شدید و روش قطره ای نواری ثبت شد. بیش ترین نسبت برگ به ساقه (715/0) در روش آبیاری یک درمیان ثابت تحت تنش شدید حاصل شد و میزان این صفت در رقم پگاه حدود 6/8 درصد بیش تر از هیبرید اسپیدفید بود. بر اساس شاخص های تحمل به تنش، رقم پگاه تحت روش های آبیاری جویچه ای معمول و قطره ای نواری تیپ و هیبرید اسپیدفید تحت آبیاری یک درمیان ثابت، تحمل به خشکی بیش تری نشان دادند در حالی که در روش آبیاری یک درمیان متغیر تفاوت معنی داری بین ارقام مشاهده نشد.

    نتیجه گیری

    به منظور صرفه جویی در مصرف آب ضمن دستیابی به عملکرد علوفه و بهره وری آب مناسب، روش آبیاری قطره ای با تامین 75 درصد کمبود رطوبت خاک قابل توصیه می باشد. در صورتی که امکان اجرای سیستم آبیاری قطره ای وجود نداشته باشد، روش آبیاری جویچه ای یک درمیان متغیر می تواند ضمن کاهش حجم آب مصرفی، عملکرد علوفه مناسبی تولید کند.

    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، آبیاری یک درمیان، رقم آزادگرده افشان، عملکرد ماده خشک، کم آبیاری، هیبرید
  • سیده فاطمه دانیالی*، محمد مقدم واحد، سید سیامک علوی کیا، مجید نوروزی صفحات 135-146
    مقدمه

    کمبود آب نسبت به سایر تنش های غیر زیستی، مهم ترین عامل محدود کننده رشد و تولید در تمامی گیاهان زراعی به ویژه گندم است. بررسی چگونگی واکنش گیاهان زراعی تحت شرایط تنش، بهترین راه کار برای مقابله با تنش خشکی به منظور تولید ارقام زراعی متحمل به تنش و بهبود عملکرد تحت این شرایط به شمار می رود. چالش اصلاح برای تحمل به تنش خشکی در تمامی گیاهان زراعی، دستیابی به یک روش سریع غربال گری ژنوتیپ ها و بهبود ژنتیکی عملکرد در این شرایط دشوار محیطی است. هدف از اجرای این آزمایش، شناسایی ژنوتیپ های پرمحصول و متحمل به تنش کم آبی در یک جمعیت نسل چهارم گندم نان بود.

    مواد و روش ها

    مواد گیاهی این آزمایش، 90 ژنوتیپ نسل چهارم حاصل از تلاقی بین دو رقم گندم نان (آرتا، یک رقم بهاره حساس به تنش های شوری و خشکی، و ارگ، یک رقم متحمل به تنش های شوری و خشکی) بود. این ژنوتیپ ها به همراه والدین در قالب کرت های خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار تحت دو شرایط آبیاری و قطع آبیاری در مرحله گرده افشانی در سال زراعی 1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز مورد ارزیابی قرار گرفتند. ارزیابی ژنوتیپ ها با استفاده همزمان از شاخص تحمل به تنش (STI) بر اساس صفات مرتبط با عملکرد شامل عملکرد دانه (STI-Y)، وزن سنبله (STI-S)، وزن هزار دانه (STI-1000) و شاخص برداشت (STI-HI) و شناسایی روابط میان این شاخص در صفات مربوطه توسط تجزیه بای پلات ژنوتیپ × صفت انجام شد. در انتها بر مبنای روابط موجود در بای پلات، ژنوتیپ های با عملکرد بالا و متحمل به تنش کم آبی رتبه بندی و شناسایی شدند.

    یافته های تحقیق

    نتایج حاصل از بای پلات نشان داد که دو مولفه اصلی اول به ترتیب 46 و 26 درصد و در مجموع 72 درصد از تغییرات کل داده ها را در جمعیت مورد مطالعه توجیه کردند. زاویه بسته بین بردارهای STI-Y،  STI-S و STI-HI وجود همبستگی مثبت بین این صفات را نشان داد، در حالی که زاویه باز بین صفات STI-Y و STI-HI با STI-1000 نشان دهنده وجود همبستگی منفی بین این صفات بود. در مقابل، بین بردارهای STI-S و STI-1000 زاویه قایمه مشاهده شد که بیانگر عدم وجود همبستگی بین این دو صفت بود. در مجموع، با توجه به روابط موجود در بای پلات و بر مبنای ترکیب بردارهای صفات STI-Y و STI-1000 ، ژنوتیپ های شماره 84، 45، 89 و 15 که دارای عملکرد بالاتر و تحمل بیش تر به تنش کم آبی بودند، شناسایی و معرفی شدند.

    نتیجه گیری

    نتایج این آزمایش منجر به شناسایی ژنوتیپ های برتر و امیدبخش با پتانسیل عملکرد بالاتر و تحمل بیش تر به تنش کم آبی شد. ژنوتیپ های شماره 84، 45، 89 و 15 که برتر از والد متحمل به تنش خود بودند، بعد از مراحل خالص سازی می توانند به عنوان ژنوتیپ های مناسب و مطلوب جهت کشت در محیط های نرمال و دارای تنش کم آبی معرفی شوند. از این ژنوتیپ ها می توان به عنوان پایه های والدینی متحمل به تنش کم آبی در برنامه های به نژادی آینده نیز استفاده کرد.

    کلیدواژگان: برهمکنش ژنوتیپ× محیط، تنش خشکی، شاخص تحمل به تنش، عملکرد دانه
  • مهدی احیائی، خداداد مصطفوی*، فرشاد بختیار، عبدالله محمدی صفحات 147-165
    مقدمه

    تولید ارقام دارای عملکرد بالا و پایدار مهم ترین هدف برنامه های اصلاحی محصولات زراعی از جمله گندم می باشد. عملکرد نهایی هر محصول به وسیله پتانسیل ژنوتیپ (G)، اثر محیط (E) و اثر متقابل ژنوتیپ × محیط (GE) تعیین می شود. روش های متعددی برای مطالعه اثر متقابل ژنوتیپ × محیط و تعیین ژنوتیپ های پایدار ارایه شده است که به طور کلی می توان آنها را به دو دسته اصلی تک متغیره و چندمتغیره تقسیم کرد. روش های تک متغیره تصویر کاملی از ماهیت پیچیده و چندبعدی اثر متقابل GE ارایه نمی کنند، از این رو استفاده از روش های چندمتغیره برای رفع این مشکل پیشنهاد شده است. در بین روش های چندمتغیره، دو روش AMMI و GGE-Biplot از اهمیت بیش تری برخوردار هستند. هدف از این آزمایش، بررسی اثر متقابل ژنوتیپ × محیط برای عملکرد دانه 20 ژنوتیپ گندم و شناسایی ژنوتیپ های پایدار و پر محصول بود.

    مواد و روش ها

    مواد گیاهی این آزمایش، 20 ژنوتیپ گندم نان شامل 18 لاین گندم آبی و دو رقم شاهد رخشان و بهاران بود که به منظور بررسی پایداری عملکرد دانه، در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در پنج ایستگاه منطقه معتدل کشور (کرج، کرمانشاه، زرقان، بروجرد و مشهد) طی دو سال زراعی 1399-1398 مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای بررسی اثر متقابل ژنوتیپ × محیط و ارزیابی پایداری ژنوتیپ ها، از دو روش چندمتغیره AMMI و GGE-Biplot استفاده شد. از نرم افزار R برای تجزیه داده های آزمایش به روش AMMI و رسم نمودار های مربوطه و از نرم افزار Genstat برای تجزیه داده ها به روش گرافیکی GGEبای پلات استفاده شد.

    یافته های تحقیق

    نتایج تجزیه واریانس مرکب داده ها نشان داد اثر متقابل ژنوتیپ × سال و ژنوتیپ × سال × مکان در سطح احتمال یک درصد معنی دار بودند. بر اساس نتایج تجزیه AMMI اثر محیط، ژنوتیپ و اثرمتقابل ژنوتیپ × محیط معنی دار بودند. بر اساس دو مدل ,AMMI1  AMMI2 ، پارامتر ارزش پایداری AMMI (ASV) و شاخص انتخاب پایداری (GSI) ژنوتیپ 12 با عملکرد 27/8 تن در هکتار به عنوان بهترین ژنوتیپ تعیین شد. بررسی چند ضلعی GGE بای پلات منجر به شناسایی سه ابرمحیط شد که در بین این محیط ها، محیط بروجرد بیشترین قدرت نمایندگی و تمایزکنندگی را در بین محیط های مختلف داشت. ژنوتیپ های شماره 12 و 9 علاوه بر داشتن عملکرد بالا از پایداری عملکرد بالاتری برخوردار بودند. ژنوتیپ های شماره 12 و 9 نزدیکترین ژنوتیپ ها به ژنوتیپ ایده آل (ژنوتیپ مطلوب و پایدار) بودند و ژنوتیپ های 5، 7 و 18 بعد از آن در رتبه های بعدی قرار گرفتند. بر اساس نتایج حاصل از هر دو روش ژنوتیپ 12 به عنوان پایدار ترین ژنوتیپ شناسایی شد.

    نتیجه گیری

    نتایج AMMI، شاخص پایداری امی (ASV) و شاخص پایداری ژنوتیپ (GSI) در مقایسه با نتایج GGEبای پلات نشان داد تمامی این شاخص ها از پتانسیل خوبی برای ارزیابی پایداری عملکرد ژنوتیپ ها برخوردار هستند، با این وجود نتایج GGEبای پلات در بررسی سازگاری و پایداری عملکرد ژنوتیپ ها در محیط های مختلف به دلیل سهولت در تفسیر نتایج گرافیکی کارآتر و کاربردی تر می باشد.

    کلیدواژگان: ابرمحیط، اثر متقابل ژنوتیپ × محیط، پارامتر ارزش پایداری، ژنوتیپ ایده آل، گندم نان
  • سمیراء جوادی باغی، محمد کریم معتمد*، فاطمه قربانی پیرعلیدهی صفحات 167-185
    مقدمه

    برنج یکی از مهم ترین غلات و گیاهان زراعی دنیا است که منحصرا برای انسان کاشت می شود و غذای اصلی بیش از نیمی از جمعیت جهان را تشکیل می دهد. این محصول مهم، نقشی اساسی در تامین امنیت غذایی کشور و هم چنین اقتصاد کشاورزی استان گیلان دارد، زیرا هر ساله بیش از 193 هزار بهره بردار در اراضی حاصل خیز و مستعد استان گیلان، برنج کاری می کنند. هدف از اجرای این تحقیق، بررسی عوامل موثر بر دستیابی به شاخص های کشاورزی پایدار در تولید برنج استان گیلان بود. نتایج این تحقیق می تواند باعث ایجاد فرصت های مناسب، افزایش درآمد و نهایتا رفاه نسبی شالی کاران گیلانی شود.

    مواد و روش ها

    این تحقیق در مقطع زمانی 1401-1400 در استان گیلان و شهرستان رشت انجام شد. جامعه آماری این تحقیق شالی کاران شهرستان رشت و کارشناسان سازمان جهاد کشاورزی استان گیلان بودند. حجم نمونه برای شالی کاران با استفاده از فرمول کوکران 383 محاسبه شد و برای جامعه آماری کارشناسان نیز 70 تن انتخاب شدند.  نمونه گیری شالی کاران به صورت چند مرحله ای انجام و نمونه ها به صورت تصادفی ساده از هر روستا انتخاب شدند. در مورد کارشناسان نیز نمونه گیری به صورت تمام شمار انجام شد. ابزار اصلی جمع آوری اطلاعات مورد نیاز این تحقیق، پرسش نامه محقق ساخته بود که روایی آن توسط 10 نفر از اساتید دانشگاه و کارشناسان سازمان جهاد کشاورزی تایید و پایایی آن با استفاده از آلفای کرونباخ، 81/0 محاسبه شد. متغیرهای تحقیق به پنج دسته متفاوت شامل ویژگی های مدیریتی، اقتصادی، اکولوژیک، استفاده از فن آوری و مشارکت اجتماعی تفکیک و اثر آنها در دستیابی به کشاورزی پایدار کشت برنج در استان گیلان بررسی شد.

    یافته های تحقیق

    نتایج حاصل از برآورد آماره های توصیفی نشان داد که سطح تحصیلات حدود 40 درصد از جامعه آماری این تحقیق، دیپلم است. 54 درصد از شالی کاران مالک زمین های شالی خود بودند، میانگین سطح زیر کشت هر شالی کار 1/1 هکتار و میزان رضایت مندی شالی کاران از کشت برنج 7/67 درصد بود. نتایج به دست آمده از آماره های تحلیلی نیز نشان داد که ویژگی های مورد مطالعه در این تحقیق، تاثیر متفاوتی بر دستیابی به کشاورزی پایدار در تولید برنج داشتند، به طوری که ویژگی های مدیریتی و اقتصادی از دیدگاه کارشناسان تاثیرگذاری زیاد و از دیدگاه شالی کاران تاثیرگذاری متوسط، ویژگی های فن آوری و نوآوری از دیدگاه کارشناسان این تحقیق تاثیر گذاری زیاد و از دیدگاه شالی کاران تاثیرگذاری کم، ویژگی های اکولوژیک از دیدگاه هر دو گروه شالی کاران وکارشناسان تاثیرگذاری متوسط، و ویژگی های مشارکت اجتماعی نیز از دیدگاه هر دو گروه شالی کاران وکارشناسان این تحقیق تاثیرگذاری کم داشتند. مقایسه دیدگاه بین دو گروه جامعه آماری این تحقیق (شالی کاران و کارشناسان) بر اساس آزمون t نیز نشان داد که تفاوت معنی داری بین آنها از نظر میزان دستیابی به شاخص های کشاورزی پایدار  وجود داشت، به طوری که متغیرهای مورد بررسی در این تحقیق از دیدگاه بیش تر کارشناسان تاثیر زیاد و از دیدگاه کشاورزان تاثیر متوسط داشتند.

    نتیجه گیری

    افزایش دانش و بهبود نگرش موجب بهبود عملکرد و ایجاد تغییرات نسبتا پایدار در رفتار خواهد شد و گروه های هدف را توانا می سازد تا به سرعت با تغییرات محیطی سازگار شوند. دانش، محرک تغییر و ارتقا در نگرش شالیکاران در ارتباط با شاخص هایی مانند نحوه، زمان صحیح و تعداد دفعات شخم زدن، احداث خزانه های مدرن، مقدار صحیح بذر مصرفی و... در کشت پایدار برنج  است. بررسی ویژگی های اقتصادی کشاورزان شالی کار نیز نشان داد که با ارتقای بهره وری مناسب از امکانات و سرمایه ی موجود، افزایش راندمان تولید، کاهش هزینه ها، افزایش دانش، بهبود مهارت های فنی و غیره، در وضعیت اقتصادی کشاورزان شالی کار تغییرات مطلوب ایجاد می شود. در نتیجه کشاورزان شالی کار در صورت داشتن وضیعت اقتصادی مطلوب در کنار دریافت وام و اعتبارات لازم دولتی می توانند به بسیاری از شاخص های توسعه پایدار تولید برنج دست یابند و در راستای توسعه ی موزون ملی گام بردارند. علاوه بر ویژگی های اقتصادی، بهره گیری از توان اکولوژیکی که همراه با مدیریتی علمی و صحیح باشد، ضمن اینکه باعث تحقق بسیاری از اهداف توسعه پایدار روستایی می شود، دستیابی به اهداف توسعه موزون پایدار، در سطح ملی را میسر کرده و به آن شتابی دو چندان می دهد. یکی از ویژگی های مهم و موثر در دستیابی به کشاورزی پایدار استفاده از فن آوری های جدید است. فن آوری های جدید استفاده از یافته های جدید را به همراه دارد و به کارگیری فن آوری های جدید نیازمند داشتن توان اقتصادی است تا فن آوری جدید در اختیار گرفته شود. نکته مهم دیگر که از تحلیل یافته های این تحقیق به دست آمد، این است که هیچ طرح توسعه روستایی بدون توجه به مشارکت مردم راه به جایی نمی برد. شناسایی و تدوین الگوی مناسب برای مشارکت روستاییان برای دستیابی به شاخص های کشاورزی پایدار، توسعه پایدار روستایی و به دنبال آن توسعه موزون پایدار ملی، امری ضروری و غیرقابل انکار است.

    کلیدواژگان: کشاورزی پایدار، مشارکت اجتماعی، ویژگی های اقتصادی، ویژگی های اکولوژیکی، ویژگی های فن آوری، ویژگی های مدیریتی
  • نسرین ولی پور، هادی علی پور*، رضا درویش زاده صفحات 187-205
    مقدمه

    تنش های محیطی نظیر تنش کمبود عناصر غذایی، تهدیدات جدی برای تولیدات کشاورزی محسوب می شوند. عنصر روی از جمله عناصر ضروری کم مصرف، اما با ارزش تغذیه ای بالا است که نقش مهمی در رشد ریشه، افزایش عملکرد محصول، مقاومت گیاه در برابر بیماری ها، فتوسنتز، یکپارچگی غشای سلولی، تشکیل دانه گرده، تولید انرژی و افزایش آنزیم های آنتی اکسیدانی و کلروفیل در بافت های گیاهی دارد. علاوه بر این، روی برای تولید هورمون های گیاهی مانند اسید آبسیزیک، اکسین، جیبرلین ها و سیتوکینین ضروری و کمبود آن باعث اختلال در تکثیر سلول های گیاهی می شود. میزان روی دانه گندم بین 20 تا 30 میلی گرم در کیلوگرم است. حدود 50 درصد از خاک هایی که برای تولید غلات در دنیا استفاده می شوند، مقدار روی قابل استفاده کافی ندارند. یکی از راه کارهای مقابله با کمبود روی، اصلاح ارقام روی-کارا است و بنابراین انجام تحقیقات پایه به منظور شناسایی ژن های کنترل کننده آن ضروری است. در تحقیق حاضر 64 رقم گندم بهاره تحت شرایط بهینه و تنش کمبود روی مورد مطالعه گرفت و هدف از آزمایش، شناسایی مکان های ژنومی کنترل کننده صفات فنولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی با استفاده از روش GWAS مبتنی بر LD بر اساس نشانگرهای SNP بود.

    مواد و روش ها

    به منظور نقشه یابی در سطح ژنوم عملکرد و صفات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی در ارقام گندم نان، تعداد 64 رقم گندم بهاره به صورت یک آزمایش گلدانی در قالب طرح لاتیس ساده تحت دو شرایط بهینه و تنش کمبود روی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ارومیه کشت شدند. صفات مطالعه شده شامل روز تا جوانه زنی، روز تا سنبله دهی، روز تا گرده افشانی، روز تا رسیدگی فیزیولوژیک، طول پرشدن دانه، دمای کانوپی، کلروفیل کل، شاخص سطح برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی، محتوای آب نسبی برگ، غلظت روی اندام هوایی،  غلظت پروتیین دانه و عملکرد دانه بودند. ارزیابی ژنوتیپی جمعیت با استفاده از 36360 نشانگر SNP انجام شد. برای تعیین ساختار جمعیت، از تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) استفاده و نتایج PCA به جای ماتریس Q به عنوان متغیر کمکی جهت انجام تجزیه ارتباطی در نظر گرفته شد. برای انجام تجزیه ارتباطی و شناسایی نشانگرهای پیوسته با ژن های کنترل کننده صفات مورد مطالعه نیز از دو روش GLM و MLM استفاده و ارتباط های نشانگر- صفت (MTA) معنی دار به طور جداگانه برای هر یک از شرایط آزمایشی شناسایی شد.

    یافته های تحقیق

    نتایج تجزیه ارتباطی با استفاده از روش GLM تعداد 145 ارتباط نشانگر- صفت (MTA) تحت شرایط بهینه و 135 MTA تحت شرایط تنش کمبود روی شناسایی کرد، در حالی که با استفاده از روش MLM تعداد 165 MTA تحت شرایط بهینه و 142 MTA تحت شرایط تنش کمبود روی شناسایی شد. بیش ترین و کم ترین تعداد ارتباط نشانگر- صفت معنی دار با هر دو روش GLM و MLM تحت شرایط بهینه، به ترتیب برای صفت وزن خشک و طول دوره پرشدن دانه شناسایی شد، در حالی که تحت شرایط تنش کمبود روی، بیش ترین تعداد ارتباط نشانگر- صفت معنی دار با هر دو روش تجزیه ارتباطی مربوط به صفت محتوای آب نسبی برگ و کم ترین تعداد مربوط به صفات غلظت پروتیین دانه و غلظت روی اندام هوایی بود. از ارتباط های نشانگر- صفت معنی دار شناسایی شده در این آزمایش، می توان به منظور افزایش کارایی برنامه های به نژادی از طریق فرایند انتخاب به کمک نشانگر استفاده کرد.

    نتیجه گیری

    نتایج مطالعه حاضر، کارایی استفاده از روش نقشه یابی ارتباطی و مدل های GLM و MLM را در شناسایی نشانگرهای پیوسته با صفات ارزیابی شده در گندم نشان داد. همچنین، اطلاعات به دست آمده از این آزمایش نشان داد که نشانگرهای SNP ابزار توانمندی برای ارزیابی تنوع ژنتیکی و تهیه ساختار جمعیت های گندم هستند و می توانند از طریق انتخاب به کمک نشانگر در برنامه های به نژادی مورد استفاده قرار گیرند. البته لازم است نشانگرهای شناسایی شده در جمعیت های بزرگ تر مورد بررسی قرار گیرند تا از ارتباط آن ها با صفات مورد مطالعه اطمینان حاصل شود. در این مطالعه چندین مکان ژنی مشترک نیز برای صفات مورد مطالعه شناسایی شد که می توان از آن ها به منظور گزینش همزمان چند صفتی در برنامه های به نژادی آینده استفاده کرد.

    کلیدواژگان: ارتباط نشانگر- صفت، تنش عناصر غذایی، ساختار جمعیت، گندم بهاره، نقشه یابی در سطح ژنوم
  • یوسف ارشد، مهدی زهراوی*، علی سلطانی صفحات 207-223
    مقدمه

    شوری خاک یه عنوان یکی از مهم ترین تنش های محیطی، تهدیدی جدی برای تولیدات کشاورزی است. در حال حاضر بیش از 20 درصد از اراضی کشاورزی که شامل 954 میلیون هکتار از سطح خشکی دنیا است، تحت تاثیر این پدیده می باشد. شوری به طور روزانه در حال گسترش است و پیش بینی می شود که تا سال 2050 بیش از 50 درصد از اراضی قابل کشت دنیا شور شوند. کاهش عملکرد ناشی از تنش شوری در گندم قابل توجه و نگران کننده است، به طوری که برای گندم دوروم، کاهش 50 درصدی عملکرد ناشی از شوری اراضی دیم، و برای گندم نان، کاهش 88 درصدی عملکرد تحت آبیاری با شوری بالا و کاهش 70 درصدی در خاک های سدیمی گزارش شده است. سطح بالای نمک در خاک و آب آبیاری از عوامل نگران کننده برای کشاورزی است و بنابراین لازم است راهبردهای موثری برای بهبود عملکرد از طریق تحمل به تنش شوری توسعه یابد. به دلیل اهمیت ذخایر ژنتیکی به عنوان منابع تحمل به تنش های زیستی و غیرزیستی از جمله شوری و وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه در ژرم پلاسم گندم برای تحمل به تنش شوری، تحقیق حاضر اجرا شد که هدف از آن، بررسی تنوع نمونه های ژنتیکی کلکسیون گندم نان بانک ژن گیاهی ملی ایران از لحاظ تحمل به شوری، مقایسه آنها با ارقام شاهد متحمل و امکان شناسایی منابع متحمل جدید بود.

    مواد و روش ها

    به منظور شناسایی منابع متحمل به تنش شوری در ذخایر ژنتیکی گندم، تعداد 512 نمونه ژنتیکی از کلکسیون گندم نان بانک ژن گیاهی ملی ایران به همراه ارقام متحمل به شوری کویر، روشن و ماهوتی به عنوان شاهد، در قالب دو طرح آگمنت مجزا تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش نرمال در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات یزد و آزمایش شوری در اراضی شور ایستگاه تحقیقات اردکان یزد انجام شد. صفات مورد مطالعه شامل طول سنبله، تراکم سنبله، وزن صد دانه، تعداد پنجه، ارتفاع بوته، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد گلچه در سنبلچه، تعداد دانه در سنبله، روز تا سنبله دهی، روز تا رسیدگی کامل، طول دوره پرشدن دانه و وزن دانه پنج سنبله بودند که مطابق با توصیف نامه بین المللی یادداشت برداری شدند. برای انجام تجزیه و تحلیل های آماری داده ها، ابتدا شاخص های آماری توصیفی، محاسبه و سپس نمونه های ژنتیکی مورد مطالعه با استفاده از تجزیه خوشه ای به روش K-means گروه بندی شدند. از تجزیه تابع تشخیص مبتنی بر مولفه های اصلی جهت بررسی تمایز بین گروه های حاصل از تجزیه خوشه ای استفاده شد. تجزیه های آماری توسط نرم افزارهای SPSS و R انجام شد.

    یافته های تحقیق

    نتایج این آزمایش نشان داد که صفات وزن دانه پنج سنبله (با حداقل 15/4 و حداکثر 26/12 گرم در شرایط نرمال و حداقل 19/2 و حداکثر 78/9 گرم در شرایط تنش) و تعداد پنجه (با حداقل 3 و حداکثر 8 عدد در شرایط نرمال و حداقل 3 و حداکثر  7 عدد در شرایط تنش) از بیش ترین ضریب تغییرات و صفات روز تا سنبله دهی (با حداقل 130 و حداکثر 163 روز در شرایط نرمال و حداقل 126 و حداکثر 168 روز در شرایط تنش) و روز تا رسیدگی کامل (با حداقل 173 و حداکثر 189 روز در شرایط نرمال و حداقل 168 و حداکثر 196 روز در شرایط تنش) از کم ترین ضریب تغییرات تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری برخوردار بودند. تعداد زیادی از نمونه های ژنتیکی برتر از لحاظ صفات مختلف نسبت به ارقام شاهد تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری شناسایی شد. نتایج رگرسیون گام به گام حاکی از اهمیت سه صفت وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله و تعداد گلچه در سنبلچه در تغییرات صفت وزن دانه پنج سنبله بود. نتایج حاصل از تجزیه ای خوشه ای به روش K-means نمونه های ژنتیکی مورد بررسی را در پنج خوشه متمایز تفکیک کرد و ارقام شاهد نیز در گروه های مختلف قرار گرفتند، به نحوی که ارقام روشن و ماهوتی به همراه 70 نمونه ژنتیکی در خوشه اول و رقم کویر به همراه 53 نمونه ژنتیکی در خوشه پنجم گروه بندی شدند.

    نتیجه گیری

    نتایج این آزمایش نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه و ارزشمند برای صفات مرتبط با تحمل به تنش شوری در ژرم پلاسم گندم نان مورد مطالعه بود. تاثیر تنش شوری بر صفات مختلف نمونه های ژنتیکی مطالعه شده، متفاوت بود. از بین صفات مورد بررسی، وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله و تعداد گلچه در سنبلچه، اهمیت بیش تری داشتند و بنابراین می توان از آن ها در برنامه های به نژادی استفاده کرد. تعداد زیادی از نمونه های ژنتیکی از لحاظ صفات مختلف نسبت به ارقام شاهد برتری داشتند. تجزیه خوشه ای، ارقام شاهد را در خوشه های متمایز گروه بندی کرد که بیانگر جنبه متفاوت تحمل به تنش شوری در این ارقام می باشد. از نمونه های ژنتیکی برتر شناسایی شده در این تحقیق می توان به منظور بهبود تحمل به تنش شوری در برنامه های به نژادی گندم نان بهره برداری کرد.

    کلیدواژگان: بانک ژن، تجزیه خوشه ای، تحمل به شوری، نمونه ژنتیکی، وزن دانه
|
  • Mohsen Tavazoh, Davood Habibi, Farid Golzardi *, Mohammad Nabi Ilkaee, Farzad Paknejad Pages 115-133
    Introduction

    The lack of irrigation water resources in the country in recent years has reduced the yield of crops and threatened food security; Therefore, it is necessary to think of ways to produce crops while saving water. One of the ways to increase production with limited irrigation water resources is the cultivation of drought-tolerant crops with high water use efficiency. Sorghum is known as one of the most important crops in arid and semi-arid regions of the world with its unique characteristics (including tolerance to environmental stresses, especially drought and heat, deep and extensive root system, C4 photosynthetic pathway, etc.). The use of appropriate irrigation methods is also known as another way to increase the production of crops with limited water resources. In this regard, the irrigation methods of alternate furrow irrigation and drip irrigation have been used as new irrigation management solutions in the country with favorable results. This study aimed to evaluate the effect of different irrigation regimes and methods on yield, morphological characteristics, water productivity, and drought tolerance of open-pollinated and hybrid forage sorghum cultivars.

    Materials and methods

    This experiment was conducted as a factorial split-plot based on a randomized complete block design with three replications at the Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran, during the 2019 and 2020 cropping seasons. The factorial combination of four irrigation methods (CFI, conventional furrow irrigation; FFI, fixed alternate furrow irrigation; AFI, variable alternate furrow irrigation; and drip irrigation) and three levels of drought stress (full irrigation, moderate stress, and severe stress; including the supply 100, 75, and 50% of soil moisture deficit, respectively) as the main factor and two sorghum cultivars (Speedfeed and Pegah) as sub-factor were investigated. In this study, traits including silage yield, dry matter yield and percentage, irrigation water use efficiency, benefit per drop, net benefit per drop, leaf-to-stem ratio, plant height, and drought stress tolerance indices were evaluated. Due to the homogeneity of the variances of experimental errors over two years, the data were subjected to combined analysis of variance using SAS 9.1 statistical software, and Tukey's test (P≤0.05) was used to compare the means. In addition, IPASTIC online software was used to calculate stress tolerance indices and principal component analysis (PCA) based on these indices.
    Research

    findings

    The results showed that drought stress in all investigated irrigation methods decreased the silage yield, dry matter yield, and plant height and increased water use efficiency for silage and dry matter production, dry matter percentage, and leaf-to-stem ratio. The highest silage and dry matter yields (79.11 and 17.19 ton ha-1, respectively), and the maximum net benefit per drop (18854 Rials m-3) were obtained by cv. Pegah under full irrigation and drip method, whereas the maximum water use efficiency for silage and dry matter production (34.53 and 7.88 kg m-3, respectively) and the highest benefit per drop (60542 Rials m-3) were recorded in hybrid Speedfeed under severe stress and drip method. The highest leaf-to-stem ratio (0.715) was obtained in the FFI method under severe stress and the amount of this trait in cv. Pegah was about 8.6% higher than that of hybrid Speedfeed. Based on the stress tolerance indices, cv. Pegah under the CFI and drip methods and hybrid Speedfeed under the FFI method had more drought tolerance. In contrast, there was no significant difference between the cultivars under the FFI method.

    Conclusion

    In order to save water while achieving suitable forage yield and water productivity, the drip irrigation method and supplying 75% of soil moisture deficiency is recommended. If it is impossible to implement the drip irrigation system, the variable alternate furrow irrigation method can produce suitable forage yield while reducing the amount of water consumed.

    Keywords: Alternate furrow irrigation, Deficit irrigation, Drip irrigation, Dry matter yield, Hybrid, Open-pollinated cultivar
  • Seyyedeh Fatemeh Danyali *, Mohammad Moghaddam Vahed, Seyed Siamak Alavikia, Majid Norouzi Pages 135-146

    IntroductionWater deficit compared to other abiotic stresses is the most important factor limiting the growth and production in all crops, especially wheat. Investigating the response of crop plants under stress conditions is the best way to produce drought-tolerant cultivars and improve yield under stress conditions. The challenge of breeding for drought stress tolerance in all crop plants, is to achieve a rapid screening method of genotypes and genetic improvement of yield under these difficult environmental conditions. The objective of this experiment was to identify high-yielding and water deficit tolerant genotypes in an F4 generation population of bread wheat.Materials and methodsThe plant materials of this experiment were 90 genotypes of the F4 generation resulting from a cross between two bread wheat cultivars (Arta, a spring cultivar sensitive to salinity and drought stresses, and Arg, a tolerant cultivar to salinity and drought stresses). These genotypes along with the parents, were evaluated in split plots based on randomized complete block design with three replications under two conditions (normal irrigation and non-irrigation from the pollination stage) in the research farm of Faculty of Agriculture, Tabriz University, Tabriz, Iran, in 2014. Evaluating the genotypes were done by simultaneous application of stress tolerance index (STI) based on yield-related traits including grain yield (STI-Y), spike weight (STI-S), 1000-grain weight (STI-1000) and harvest index (STI-HI) and identifying the relationship between these indices using genotype × trait biplot analysis. The studied genotypes were ranked based on the relationships in the biplot, and the high yield and water deficit tolerant genotypes were identified.Research findingsThe results of biplot showed that the first two principal components explained 72% (46% and 26%, respectively) of total variance in the studied population. Acute and closed angle between the STI-Y, STI-S and STI-HI vectors indicated a positive correlation between these traits, while the open and obtuse angle between the STI-Y and STI-HI traits with STI-1000 showed a negative correlation between them. In contrast, an quadrant angle was observed between STI-S and STI-1000 vectors, indicating that these two traits were independent and uncorrelated. In total, according to the relationships in the biplot and based on the combination of STI-Y and STI-1000 vectors, genotypes No. 84, 45, 89 and 15 were identified and introduced as the highest grain yield and most water deficit tolerant genotypes.ConclusionThe results of this experiment led to identification of superior and promising genotypes with higher yield potential and more tolerance to water deficit stress. Genotypes No. 84, 45, 89 and 15, which were superior to the stress-tolerant parent, after the purification steps, can be introduced as suitable genotypes for cultivation under water stress conditions as well as in normal environments. These genotypes can be used as drought tolerant parental lines in future breeding programs.

    Keywords: Drought stress, Genotype × environment interaction, Grain yield, Stress tolerance index
  • Mahdi Ehyaei, Khodadad Mostafavi *, Farshad Bakhtiar, Abdollah Mohammadi Pages 147-165

    IntroductionProduction of high-yielding and stable cultivars is the most important objective of crop breeding programs, including wheat. The final yield of each plant is determined by the potential of genotype (G), the effect of environment (E) and the interaction effect of genotype × environment (GE). Several methods have been presented to study the genotype × environment interaction and determine stable genotypes, which can totally be divided into two main categories, univariate and multivariate. Univariate methods do not provide a complete view of the complex and multidimensional nature of GE interaction, therefore, the use of multivariate methods is suggested to solve this problem. Among the multivariate methods, AMMI and GGE-Biplot methods are more important. The objective of the current experiment was to investigate the interaction between genotype and environment for grain yield of 20 wheat genotypes and to identify stable and high-yielding genotypes.Materials and methods The plant materials of this experiment were 20 wheat genotypes including 18 irrigated wheat lines along with two control cultivars, Rakhshan and Baharan. The experiment was carried out in a randomized complete block design with three replications in five temperate regions (Karaj, Kermanshah, Zarghan, Boroujerd and Mashhad stations) during two cropping years 2019-2020. Two multivariate methods, AMMI and GGE-Biplot, were used to investigate the interaction effect of genotype × environment and to evaluate the stability of genotypes. R software was used to analyze the experimental data using the AMMI method, and Genstat software was used to analyze the data using the GGE biplot graphic method.Research findingsThe results of combined analysis of variance showed that the interaction effect of genotype × year and genotype × year × location were significant at the 1% probability level. Based on the results of AMMI analysis, the effect of environment, genotype and genotype × environment interaction were significant. Based on AMMI1 and AMMI2 models, AMMI stability value (ASV) parameter and genotype stability index (GSI), genotype 12 with an avearage grain yield of 8.27 tons per hectare was determined as the best genotype. The study of GGE-biplot polygon led to the identification of three mega-environments, that Boroujerd had the highest power of representation and differentiation among different environments. Genotypes 12 and 9, in addition to having high yield, had higher yield stability. Genotypes 12 and 9 were placed in the center of the circle as the ideal genotype and genotypes 5, 7 and 18 were ranked next. Based on the results of both methods, genotype 12 was identified as the most stable genotype.ConclusionThe results of AMMI, AMMI stability index (ASV) and genotype stability index (GSI) compared to GGE biplot results showed that all these indices have a good potential to evaluate the performance stability of genotypes. Nevertheless, GGE biplot results are more effective and practical in examining the compatibility and stability of genotypes' performance in different environments due to the ease of interpreting graphical results.

    Keywords: AMMI stability value, Bread wheat, Genotype × environment interaction, Ideal genotype, Mega environment
  • Samira Javadi Baghi, Mohammad Karim Motamed *, Fatemeh Ghorbani Piralidehi Pages 167-185

    IntroductionRice is one of the most important grains and food items in the world, which is grown exclusively for humans and is the main food of half of the world's population. This important product plays a fundamental role in ensuring the country's food security and also the agricultural economy of Guilan province; Because every year more than 193 thousand farmers cultivate rice in the fertile and prone lands of Guilan province. Therefore, the aim of this research is to investigate the effective factors in achieving sustainable agricultural indicators in the production of rice in Guilan province, which can increase yield, create suitable opportunities, increase income and finally the relative well-being of Guilan rice farmers. This research was conducted in Guilan province and Rasht city in 2021-2022.Materials and methods The current study was conducted in Rasht city, Guilan province, Iran, in 2021-2022. The statistical population of this research was the rice farmers of Rasht city and the experts of agricultural jihad organization of Guilan province. Using Cochran's formula, the sample size of 383 rice farmers was calculated and 70 were selected for the statistical population of experts. Sampling of rice farmers was done in a multi-stage manner and the samples were randomly selected from each village and the sampling of experts was done by full count. The main tool for collecting the information required for this research is a researcher-made questionnaire, the validity of which was confirmed by 10 university professors and experts of the agricultural Jihad organization, and its reliability was obtained using Cronbach's alpha, 0.81. The research variables were divided into five different categories, including managerial, economic, ecological characteristics, use of technology and social participation, and their effect on achieving sustainable rice cultivation in Gilan province was investigated.Research findingsThe most important research findings in the descriptive statistics section showed that the education level of about 40% of the statistical population of this research is a diploma. 54% of the rice farmers own their paddy lands and the average area under rice cultivation of the farms in this research is 1.1 hectare. In addition, the rate of satisfaction of rice farmers with rice cultivation is 67.7%. The results obtained from the analytical statistics also showed that the studied characteristics in this research had a different effect on achieving sustainable agriculture in rice production, so that managerial and economic characteristics had high influence from the experts opinion and moderate influence from the rice farmers opinion, technological features and innovation had high influence from the experts viewpoint and low influence from the rice farmers viewpoint, ecological characteristics had moderate influence from the viewpoint of both rice farmers and experts, and the characteristics of social participation also had loe influence from the viewpoint of both rice farmers and experts. The comparison between the viewpoint of two statistical populations studied in this research (rice farmers and experts) based on the t-test also showed that there was a significant difference between them in terms of achieving sustainable agricultural indicators, so that the studied variables in this research had a high influence from the viewpoint of most experts but a moderate influence from the viewpoint of most farmers.ConclusionIncreasing knowledge and improving attitude will improve performance and create relatively stable changes in behavior and enable the target groups to quickly adapt to environmental changes. Knowledge is the driver of change and improvement in the attitude of rice farmers in relation to the indicators of the correct method and time of plowing, the minutes of plowing, the construction of modern warehouses, the correct amount of seeds to use, etc. in sustainable rice cultivation. Examining the economic characteristics of rice farmers also showed that by improving the efficiency of existing facilities and capital, increasing production efficiency, reducing costs, increasing knowledge, improving technical skills, etc., in the economic status of rice farmers desirable changes are made. As a result, if the rice farmers have a favorable economic situation, along with receiving loans and necessary government credits, they can achieve many indicators of sustainable development of rice production and take steps in the direction of balanced national development. In addition to the economic characteristics, the use of ecological power that is accompanied by scientific and correct management, while it makes the realization of many goals of sustainable rural development, achieves the goals of balanced and sustainable development at the national level, makes it possible and gives it a double speed. One of the important and effective characteristics in achieving sustainable agriculture is the use of new technologies. New technologies bring the use of new findings, and the use of new technologies requires economic power to acquire the new technology. Another important finding obtained from this research is that no rural development plan will go anywhere without paying attention to the participation of the people. Identifying and compiling a suitable model for the participation of villagers to achieve sustainable agricultural indicators, sustainable rural development, followed by balanced sustainable national development, is a necessary and undeniable matter.

    Keywords: ecological characteristics, economic characteristics, managerial characteristics, Social participation, sustainable agriculture, technological characteristics
  • Nasrin Valipour, Hadi Alipour *, Reza Darvishzadeh Pages 187-205

    IntroductionEnvironmental stresses such as nutrients deficiency stress are serious threats to agricultural products. Zinc is one of the low-consumption essential nutrients but with high nutritional value, which plays an important role in root growth, increasing yield, plant resistance to diseases, photosynthesis, cell membrane integrity, pollen formation, energy production and increasing antioxidant enzymes and chlorophyll in plant tissues. Furthermore, zinc is essential for production of plant hormones such as abscisic acid, auxin, gibberellins and cytokinin, and its deficiency causes disruption in plant cell reprodution. Wheat grain contains zinc about from 20 to 30 mg/kg. About 50% of the soils used for cereal production in the world do not have enough usable zinc. One of the strategies to compensate for zinc deficiency is to improve zinc-efficient cultivars. Therefore, it is necessary to conduct basic research to identify the genes controlling zinc. In the current research, 64 spring wheat cultivars were studied under normal and zinc deficiency stress conditions, and the objective of this experiment was to identify genomic locations controlling phenological, physiological and biochemical characteristics using LD-based GWAS method based on SNP markers.Materials and methods To genome-wide association study of yield and physiological and biochemical traits in Iranian bread wheat varieties, 64 varieties of spring wheat were cultivated as a pot experiment in a simple lattice design under two normal and zinc deficiency stress conditions in the research farm of Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran. The studied traits include days to germination, days to booting, days to pollination, days to physiological maturity, grain filling period, canopy temperature, total chlorophyll, leaf area index, fresh and dry shoot weight, relative water content, shoot zinc concentration, grain protein concentration and grain yield. Genotypic evaluation of the population was performed using 36360 SNP markers. To determine the population structure, principal component analysis (PCA) was used and PCA results were considered as covariate variables instead of the Q matrix for association analysis. For association analysis and identification of linked markers to the genes controlling the studied traits, GLM and MLM methods were used and significant marker-trait associations (MTAs) were separately identified for each of the experimental conditions. Research findingsThe results of association analysis using the GLM method identified 145 marker-trait associations (MTAs) under normal conditions and 135 MTAs under zinc deficiency stress conditions, while using the MLM method, 165 and 142 MTAs were identified under normal and zinc deficiency stress conditions, respectively. The highest and lowest number of significant marker-trait associations with both GLM and MLM methods under normal conditions were identified for dry weight and grain filling period, respectively, while under zinc deficiency stress conditions, the highest number of significant MTA with both association analysis methods was observed for leaf relative water content and the lowest number of MTA was observed for grain protein content and shoot zinc concentration. Identified markers can be used in breeding methods such as selection with in breeding programs. The significant marker-trait associations (MTAs) identified in this experiment can be used to increase the efficiency of breeding programs using the marker-assisted selection.ConclusionThe results of the present study showed the efficiency of the association analysis method as well as the GLM and MLM models in identifying markers linked to evaluated traits in wheat. The information obtained from this experiment also showed that SNP markers are a powerful tool for evaluating genetic diversity and preparing the structure of wheat populations and can be used in breeding programs via marker-assisted selection. Although, it is necessary to investigate the markers identified in larger populations to ensure their relationship with the studied traits. In this study, several common and similar gene loci were also identified for the studied traits, which can be used for the simultaneous multi-traits selection in future breeding programs.

    Keywords: Genome wide association studies (GWAS), Marker-trait association, Nutrient stress, population structure, Spring wheat
  • Yousef Arshad, Mehdi Zahravi *, Ali Soltani Pages 207-223
    Introduction

    Soil salinity, as one of the most important environmental stresses, is a serious threat to agricultural production. Currently, more than 20% of the agricultural lands, which includes 954 million hectares of the world's lands, is affected by soil salinity. Salinity is expanding daily and it is predicted that by 2050, more than 50% of the world's arable lands will be saline. The decrease in yield due to salinity stress in wheat is considerable and worrying, so that a 50% decrease in yield of durum wheat due to salinity of rainfed lands, and an 88% decrease in yield of bread wheat under irrigation with high salinity and and a 70% decrease in yield of bread wheat in sodic soils has been reported. The high levels of salt in soils and irrigation waters are worrying factors for agriculture, therefore it is necessary to develop the effective strategies to improve yield through salinity stress tolerance. The present study was carried out due to the importance of genetic accessions as sources of tolerance to biotic and abiotic stresses including salinity, and the existence of considerable genetic diversity in wheat germplasm to salinity stress tolerance. The objective of this experiment is to investigate the diversity of genetic accessions of bread wheat collection of Iran's National Plant Gene Bank, to compare the accessions with the tolerant control varieties, and to identify the new genetic resources for salinity tolerance.

    Materials and methods

    To identify the genetic resources of salinity tolerance in wheat germplasm, 512 accessions from the bread wheat collection of the National Plant Gene Bank of Iran along with salinity tolerant varieties, Kavir, Roshan and Mahoti as controls, were investigated in two different augmented designs under normal and salinity stress conditions. The normal experiment was carried out at the research field of Yazd Research Center and the salt experiment was done at saline lands of Ardekan Research Station. The studied traits included spike length, spike density, 100-grain weight, number of tillers, plant height, number of spikelets per spike, number of florets per spikelet, number of grains per spike, days to heading, days to maturity, grain filling period and grain weight of five spikes,  which were recorded according to the international description. To perform data statistical analyses, descriptive statistical indices were first calculated and then the studied accessions were grouped using K-means cluster analysis. Discriminant function analysis based on principal components was used to investigate the differentiation between the groups resulting from cluster analysis. Statistical analyzes were performed by SPSS and R softwares.
     
     
    Research

    findings

    The results showed that grain weight of five spikes (with a minimum of 4.15 and a maximum of 12.26 g in normal conditions and a minimum of 2.19 and a maximum of 9.78 g in stress conditions) and the number of spikes (with a minimum of 3 and a maximum of 8 in normal conditions and a minimum of 3 and a maximum of 7 in stress conditions) had the highest coefficients of variation, while days to heading (with a minimum-maximum of 130-163 days and 126-168 days in normal and salinity stress conditions, respectively) and days to maturity (with a minimum-maximum of 173-189 days and 168-196 days in normal and salinity stress conditions, respectively) had the lowest coefficient of variation under both normal and salinity stress conditions. A large number of superior accessions were identified for various traits compared to the control cultivars under both normal and salinity stress conditions. The results of stepwise regression indicated the importance of three characteristics, 100-grain weight, number of grains per spike and number of florets per spikelet, in describing the variation of grain weight of five spikes. The investigated accessions were divided into five groups using K-means cluster analysis and the control cultivars were separated into different groups so that Roshan and Mahooti along with 70 accessions were grouped in the first cluster and Kavir along with 53 accessions in the fifth cluster.

    Conclusion

    The results of this experiment showed the presence of significant and valuable genetic diversity in traits related to salt stress tolerance in the studied bread wheat germplasm. The effect of salinity stress on different traits of the studied accessions was different. Among the studied traits, 100-grain weight, number of grains per spike and number of florets per spike were more important, so they can be used in breeding programs. A large number of accessions were also superior to control cultivars for various traits. Cluster analysis grouped the control cultivars into distinct clusters, which indicates different aspects of salt stress tolerance in these cultivars. The superior accessions identified in this research can be used to improve salt stress tolerance in bread wheat breeding programs.

    Keywords: Accession, Cluster analysis, Gene bank, Grain weight, salinity tolerance