فهرست مطالب
فصلنامه علوم زراعی ایران
سال بیست و پنجم شماره 4 (پیاپی 100، زمستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/12/11
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 325-341
آزمایش های چندمحیطی و تجزیه برهمکنش ژنوتیپ و محیط نقش مهمی در برنامه های به نژادی مرتبط با معرفی ارقام پرمحصول و پایدار مناسب کشت در مناطق مختلف دارند. در این تحقیق، 18 لاین امیدبخش جو همراه با دو رقم اکسین و گلچین (شاهد) در پنج ایستگاه تحقیقاتی اهواز، داراب، زابل، گنبد کاووس و مغان به مدت دو سال زراعی (01-1400 و 02-1401) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس داده ها با استفاده از مدل اثرات اصلی افزایشی و اثر متقابل ضرب پذیر (AMMI) نشان داد که اثر محیط، ژنوتیپ و برهمکنش بین آن ها بر عملکرد دانه لاین های امید بخش جو معنی دار بود. بیشترین سهم تغییرات عملکرد دانه توسط اثر محیط و برهمکنش ژنوتیپ و محیط توجیه شد. سه مولفه نخست 68/9درصد از کل تغییرات برهمکنش ژنوتیپ و محیط را توجیه کردند. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که لاین های امیدبخش شماره 14، 3، 10 و 17 به ترتیب با 4960، 4920، 4750 و 4670 کیلوگرم در هکتار، دارای عملکرد دانه بالاتری نسبت به ارقام شاهد و سایر لاین های امیدبخش بودند. بر اساس آماره های پایداری مبتنی بر مدل AMMI، لاین 17 و بر اساس آماره های مبتنی بر مدل پیش بینی های خطی نااریب (BLUP)، لاین های 1، 3، 10، 14 و 17 به ترتیب بیشترین پایداری عملکرد دانه را داشتند. با توجه به بای پلات دوطرفه عملکرد دانه و شاخص میانگین وزنی نمرات مطلق (WAASB)، لاین های جو مورد بررسی در چهار ربع گروه بندی شده و لاین های 3، 10 و 17 در گروه لاین های با پایداری عملکرد دانه بالا قرار گرفتند. نتایج این پژوهش نشان داد که لاین های امیدبخش 4 و 14 دارای سازگاری خصوصی به مناطق شمالی (مغان و گنبدکاووس) و لاین های امیدبخش 3 و 10 دارای سازگار خصوصی به مناطق جنوبی (زابل، اهواز و داراب) در اقلیم گرم بودند. پژوهش های تکمیلی روی این لاین های امید بخش برای انتخاب و معرفی برخی از آنها به عنوان ارقام جدید و یا استفاده از آنها در برنامه های ملی به نژادی جو ، پیشنهاد می شود.
کلیدواژگان: آزمایش های چند محیطی، پایداری عملکرد، سازگاری خصوصی، جو و تجزیه به مولفه های اصلی -
صفحات 342-361
وقوع تنش خشکی در انتهای فصل یکی از عوامل مهم کاهش عملکرد در گندم دوروم می باشد. به منظور شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش خشکی، تعداد 17 لاین امیدبخش گندم دوروم در ایستگاه تحقیقات کشاورزی داراب در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به مدت دو سال زراعی (1400-1399 و 01-1400) در شرایط بدون تنش و تنش خشکی (قطع آبیاری در مرحله گل دهی) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که شاخص انتخاب ژنوتیپ مطلوب (SIIG) و شاخص ترکیب شاخص های معنی دار (CSI) همبستگی مثبت و معنی داری با عملکرد دانه در شرایط بدون تنش (Yp) و عملکرد دانه در شرایط تنش (Ys) داشتند. شاخص فاصله ژنوتیپ- ایدئوتیپ چند صفتی (MGIDI) همبستگی منفی و معنی داری با Yp و Ys داشت. براساس نتایج تجزیه به مولفه های اصلی، ژنوتیپ های گندم دوروم در چهار ناحیه نمودار بای پلات قرار گرفتند. ژنوتیپ های ناحیه یک (لاین های 5، 7، 9، 12 و 15) دارای عملکرد دانه پایین در هر دو شرایط تنش و بدون تنش بودند. ژنوتیپ های ناحیه دو (ارقام و لاین های 1، 2، 14 و 19) دارای عملکرد دانه بالا در شرایط بدون تنش بودند. ژنوتیپ های ناحیه سه (لاین های 6، 10، 13، 17 و 18) دارای عملکرد دانه بالا در هر دو شرایط تنش و بدون تنش بودند و انتخاب ژنوتیپ های برتر از این ناحیه انجام شد. شاخص های میانگین بهره وری (MP)، میانگین هندسی بهره وری (GMP)، میانگین هارمونیک عملکرد (HM) و شاخص تحمل به تنش (STI) که در ناحیه سه نمودار PCA قرار داشتند، از نظر شناسایی ژنوتیپ های پرمحصول و متحمل به تنش خشکی، نسبت به سایر شاخص ها برتری داشتند. ژنوتیپ های ناحیه چهار (ارقام و لاین های 3، 4، 8، 11، 13، 15 و 20) دارای رتبه عملکرد دانه بهتری در شرایط تنش بودند. براساس نتایج این تحقیق، شاخص های MGIDI، CSI و SIIG کارایی لازم جهت انتخاب ژنوتیپ های پرمحصول و متحمل به تنش را به طور همزمان داشتند. نتایج شاخص های SIIG، MGIDI و CSI مشابه بود و ژنوتیپ های 2، 10، 17 و 18 انتخاب شدند، ولی براساس هر سه شاخص تنها لاین 18 در رتبه اول قرار گرفت. بنابراین، لاین 18 که در ناحیه سه نمودار PCA قرار گرفته و دارای عملکرد دانه بالاتر از میانگین کل، هم در شرایط تنش و هم در شرایط بدون تنش بود، به عنوان ژنوتیپ متحمل به تنش خشکی برای توسعه کشت در منطقه داراب و سایر مناطق با شرایط مشابه، شناخته شد.
کلیدواژگان: تجزیه به مولفه های اصلی، شاخص های تحمل به خشکی، شاخص SIIG، عملکرد دانه و گندم دوروم -
صفحات 362-376
گیاه رازیانه یکی از گیاهان مهم دارویی بوده و محصولات آن کاربردهای زیادی در صنایع دارویی، غذایی و بهداشتی دارد. به منظور ارزیابی اثر روش های کاشت مستقیم و نشایی بر عملکرد و اجزای عملکرد 10 اکوتیپ گیاه رازیانه، آزمایشی در سال 1398 به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز اجرا شد. عامل اول روش کاشت در دو سطح (کاشت مستقیم بذر و نشاکاری) و عامل دوم شامل هشت اکوتیپ رازیانه بومی ایران از استان های اصفهان (تتماج کاشان)، اصفهان (زیاره)، البرز (کرج)، لرستان (خرم آباد)، آذربایجان شرقی (بناب)، خراسان شمالی (شیروان)، همدان و اردبیل (مشکین شهر) و دو اکوتیپ خارجی Saxony-Anhalt و Thuringia بودند. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که اکوتیپ شیروان در روش کاشت مستقیم با میانگین 136/1سانتی متر بیشترین ارتفاع بوته را داشت. بیشترین وزن هزار دانه مربوط به اکوتیپ کاشان در کاشت نشایی با میانگین 8/6 گرم بود. اکوتیپ شیروان در کاشت مستقیم با میانگین 197/1گرم در مترمربع، دارای بیشترین مقدار عملکرد زیستی بود. محتوای اسانس دانه اکوتیپ های رازیانه مورد مطالعه 1/1 تا 2/6درصد بود. براساس نتایج تجزیه خوشه ای، 10 اکوتیپ رازیانه براساس صفات اندازه گیری شده در روش کاشت مستقیم و نشایی به دو گروه تفکیک شدند. براساس نتایج این آزمایش وجود تنوع ژنتیکی کافی از لحاظ عملکرد دانه، صفات مهم زراعی و محتوای اسانس اکوتیپ های رازیانه، امکان استفاده از آن ها در برنامه های به نژادی برای تولید ارقام با عملکرد و درصد اسانس بالاتر را فراهم می سازد.
کلیدواژگان: رازیانه، شاخص برداشت، ارتفاع بوته، عملکرد زیستی و وزن هزاردانه -
صفحات 377-390
به منظور ارزیابی ارقام جدید برنج هیبرید در بسترهای نشاکاری، آزمایشی به صورت کرت های خرد شده در قالبطرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در دو سال 1400 و 1401 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی شاوور خوزستان اجرا شد.تیمارهای آزمایشی شامل نشاکاری در دو نوع بستر مرطوب و بستر خشک (کرت های اصلی) و هفت رقم برنج هیبرید (L66S, F168S, Quan2, XinerPS, Hs-3, Shen51S, Hui34S) (کرت های فرعی) بودند. نتایج تجزیه واریانس مرکب داده ها نشان داد که برهمکنش سال در بستر کاشت در رقم بر طول دوره رشد، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، تعداد پنجه ها، درصد باروری خوشه، عملکرد دانه و اجزای عملکرد دانه و زیست توده معنی دار بود. بستر کاشت مرطوب از نظر ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، تعداد پنجه ها، درصد باروری خوشه، عملکرد و اجزای عملکرد دانه و زیست توده نسبت به بستر خشک برتری داشت. ارقام هیبرید Quan2S و Hui34Sنیز برتر از سایر ارقام بودند. در سال اول در بستر کاشت مرطوب، ارقام Quan2S و Hui34S به ترتیب دارای بیشترین ارتفاع بوته (84/3 و 81 سانتی متر)، شاخص سطح برگ (4/38و 4/2)، تعداد دانه در خوشه (189 و 160 عدد) و وزن هزار دانه (24/4و 25/8گرم) بودند، اما در سال دوم تفاوت معنی داری با یکدیگر نداشتند. ارقام Quan2S و Hui34S در بستر کاشت مرطوب دارای بیشترین عملکرد دانه (به ترتیب 5200 و 4675 کیلوگرم در هکتار) و زیست توده (به ترتیب 12380 و 10142 کیلوگرم در هکتار) بودند. براساس نتایج تجزیه خوشه ای، هفت رقم برنج هیبرید در سه گروه قرار گرفتند. گروه اول شامل ارقام XinerPS، L66S و F168S، گروه دوم شامل ارقام Hs-3 و Shen51S و گروه سوم شامل ارقام Quan2S و Hui34S بودند. نتایج این تحقیق نشان داد که اگرچه سازگاری ارقام برنج هیبرید مورد ارزیابی با شرایط اقلیمی محل اجرای آزمایش پایین بود، ولی بیشترین عملکرد دانه آنها در شرایط نشاکاری در بستر مرطوب بدست آمد.
کلیدواژگان: باروری خوشه، برنج، شاخص سطح برگ، طول دوره رشد و عملکرد زیست توده -
صفحات 391-404
این پژوهش به منظور تعیین عمل ژن ها و ترکیب پذیری عمومی و خصوصی ارقام برنج آسیای مرکزی و غربی و شناسایی روش های مناسب اصلاحی، در سال های 1399 و 1400 در موسسه تحقیقات برنج کشور، رشت انجام شد. پس از انجام تلاقی های مورد نظر، نتاج به دست آمده حاصل از تلاقی دای آلل به صورت طرح نیمه دای آلل (8 × 8)، همراه با والدین آن ها در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شدند. نتایج حاصل از تجزیه دای آلل به روش گریفینگ برای محاسبه قابلیت ترکیب پذیری نشان داد که ترکیب پذیری عمومی و خصوصی در کلیه صفات گیاهی مورد بررسی معنی دار بود که نشان دهنده اهمیت آثار افزایشی و غیرافزایشی در کنترل ژنتیکی این صفات است. نسبت بیکر برای عملکرد دانه، تعداد پنجه بارور در بوته و تعداد دانه پر در خوشه نشان داد که آثار غیرافزایشی در کنترل ژنتیکی این صفات سهم بالایی داشتند. مقدار نسبت بیکر در صفات ارتفاع بوته، طول خوشه و تعداد روز تا 50 درصد گلدهی نشان دهنده وجود آثار افزایشی و غیرافزایشی در کنترل ژنتیکی صفات یادشده بود. ارزیابی قابلیت ترکیب پذیری عمومی نشان داد که در صفات عملکرد دانه، تعداد پنجه بارور، تعداد دانه پر در خوشه و طول خوشه، بیشترین میزان ترکیب پذیری عمومی به ترتیب مربوط به رقم های D3، Ghadeer، Atai-1 و هاشمی بود. ارقام D3 و Marjan به ترتیب برای ارتفاع بوته و تعداد روز تا 50 درصد گلدهی دارای کمترین مقدار ترکیب پذیری عمومی بودند. برآورد ترکیب پذیری خصوصی نشان داد که در صفت عملکرد دانه، تلاقی Atai-1×Marjan، در تعداد پنجه بارور تلاقی Ghadeer×Atai-1، در صفت تعداد دانه پر در خوشه تلاقی Marjan×Atai-1 و در صفت طول خوشه تلاقی Ghadeer×Marjan بیشترین ترکیب پذیری خصوصی را داشتند. برآورد پارامترهای ژنتیکی تجزیه ژنتیکی دای آلل نشان داد که سهم اثر غیرافزایشی ژن ها در کنترل ژنتیکی صفات عملکرد دانه، تعداد پنجه بارور، ارتفاع بوته، تعداد دانه پر در خوشه و طول خوشه، بیشتر از اثر افزایشی بود. بر این اساس رقم D3 (با منشاء عراق) جهت افزایش عملکرد دانه و توسعه لاین های پرمحصول و نیز کاهش ارتفاع بوته و رقم Marjan (با منشاء قزاقستان) جهت زودرسی، برای استفاده در تلاقی های هدفمند قابل پیشنهاد هستند. انتظار می رود در نتاج حاصل از تلاقی Atai-1×Marjan (به ترتیب با منشاء افغانستان و قزاقستان)، ژنوتیپ هایی با پتانسیل عملکرد دانه بالا یافت شوند. بر اساس برآورد پارامترهای ژنتیکی تجزیه ژنتیکی دای آلل، استفاده از روش های به نژادی مبتنی بر تولیدارقام هیبرید جهت بهبود عملکرد دانه و کاهش ارتفاع بوته امیدبخش بوده و به علاوه استفاده از روش های به نژادی مبتنی بر انتخاب جهت کاهش طول دوره رشد و زودرسی، مفید خواهد بود.
کلیدواژگان: اثر افزایشی، اثر غالبیت، برنج، ترکیب پذیری خصوصی و ترکیب پذیری عمومی -
صفحات 405-422
نیتروژن یکی از عناصر غذایی مهم لازم برای تولید محصولات کشاورزی است، اما مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی نیتروژن دار و آبشویی آن باعث آلودگی محیط می شود. استفاده از ارقام با کارایی بالا در جذب و مصرف نیتروژن، یکی از روش های ممکن برای حل این مسئله است. به منظور ارزیابی عملکرد دانه و شاخص های کارایی مصرف نیتروژن در ژنوتیپ های جو در شرایط کم نهاده (بدون مصرف کود)، آزمایشی با استفاده از 36 ژنوتیپ جو خالص سازی شده در سال زراعی 96 -1395 در قالب طرح آلفا لاتیس ساده با دو تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شاهد- تهران انجام شد. نتایج نشان داد که ژنوتیپ های 106، 107 و 68 دارای بیشترین عملکرد دانه (به ترتیب 7963، 7920 و 7900 کیلوگرم در هکتار)، بالاترین کارایی مصرف نیتروژن (به ترتیب 58/6، 58/5و 56/9 کیلوگرم بر کیلوگرم) و بالاترین کارایی جذب نیتروژن (به ترتیب 2، 2 و 2/25کیلوگرم بر کیلوگرم) بودند. نتایج تجزیه رگرسیون چندگانه نشان داد که سه متغیر کارایی مصرف نیتروژن، کارایی جذب نیتروژن و عملکر د زیست توده در مجموع 2/98 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه کردند. براساس نتایج تجزیه به مولفه های اصلی ژنوتیپ های جو مورد بررسی به چهار گروه تقسیم شدند. گروه اول شامل ژنوتیپ های 88، 119، 54، 107و 68 از لحاظ شاخص های کارایی جذب و مصرف نیتروژن، عملکرد و کیفیت دانه برتر از سایر ژنوتیپ ها بودند. نتایج این آزمایش نشان داد که در شرایط کم نهاده می توان از ژنوتیپ های برتر منتخب جهت افزایش کارایی مصرف نیتروژن استفاده کرد.
کلیدواژگان: جو، کارایی جذب نیتروژن، کمبود نیتروژن، تجزیه رگرسیون چندگانه و عملکرد زیست توده
-
Pages 325-341Introduction
Multi-environmental trials (METs) and analysis of genotype-by-environment (GE) interaction have a critical role in breeding programs related to the release of high-yielding cultivars with high yield satbility for cultivation across different environments. Different statistical and graphical methods have been proposed to evaluate the GE interaction effects. In the present study, the effect of GE interaction on grain yield in set of new promising lines of barley was evaluated using the additive main effect and multiplicative interaction (AMMI) model.
Materials and methodsA set of promising lines of barley including 18 new advanced lines along with two commercial cultivars (cv. Golchin and cv. Oxin) as reference checks were evaluated in the multi-environment trials. Experiments were carried out in five geographical regions in the warm agro-climatic of Iran which included Ahvaz (E1 and E2), Darab (E3 and E4), Gonbad (E5 and E6), Zabol (E7 and E8), and Moghan (E9 and E10) for two consecutive cropping seasons (2021-2022 and 2022-2023). The AMMI model and some stability and adaptability statistics were used to evaluate the effect of GE interaction on grain yield and identify the high yielding with yield stability promising lines.
ResultsThe results indicated that grain yield was significantly affected by environments (E), genotypes (G), and their interaction (GEI). Environments and GE interaction effect explained the highest portion of observed variation of grain yield. Moreover, the GEI effect was further divided into three principal components (IPCAs) and accounted for 68.99 of the total GE interaction variation. Mean comparison showed that promising lines 14, 3, 10, and 17 had higher grain yield (4960, 4920, 4750, and 4670 kg.ha-1, respectively) when compared to the other promising lines and check cultivars. According to the AMMI-based stability statistics, promising lines 17 had the highest yield stability. Moreover, this genotype along with promising lines 1, 3, 10, and 14 were selected as superior promising lines based on the BLUP-based stability and adaptability statistics. Principle components analyisis based on biplot rendered using the WAASB index and grain yield clustered all studied promising lines and experimental environments into four quadrants. Accordingly, promising lines 3, 10, and 17 were placed into the highest yield stability group.
ConclusionThe results of this research revealed that promising lines 4 and 14 had specific adaptability to the northern regions (Moghan and Gonbad), and promising lines 3 and 10 showed specific adaptability to the southern regions (Ahvaz, Darab, and Zabol). Therefore, further evaluation of these promising lines, for selection and releasing some of them as new commercial cultivars as well as using them as parents in the national barley breeding programs, is required.
Keywords: Barley, Multi-Environmental Trails, Principal Component Analysis, Specific Adaptability -
Pages 342-361Introduction
Drought stress constaints crop production in the world. Terminal season drought stress is one of the important environmental factors of yield reduction in durum wheat in semi-arid regions. Therefore, high yielding genotypes with drought tolerance is an efficient approach to mitigate its adverse effects. With declining resources of water and escalating intensity of drought, yield loss is an alarm in semi-arid regions. However, development of drought tolerance depends on complex traits and their interaction with environmental factors. Likewise, choosing genotypes with drought tolerant is a tricky task. Alternatively, some statistical parameters as well as drought tolerance indices can be employed to compare the changes in grain yield in normal and drought stress conditions for identification of high yielding genotypes with drought tolerance.
Material and MethodsTo identify terminal season drought-tolerant genotypes, 17 promising genotypes of durum wheat were evaluated at the Darab Agricultural Research Station, Iran. The evaluation was conducted in randomized complete block design with three replications and over two cropping seasons (2020-2022), both under non-stress conditions and terminal drought stress conditions by irrigation withdrawal at the flowering stage (GS 60). The indices of drought tolerance studied were yield under non-stress conditions (Yp); yield under stress conditions (Ys); tolerance index (TOL); stress susceptibility index (SSI); mean productivity (MP); geometric mean productivity (GMP); stress tolerance index (STI); harmonic mean (HM); percentage of yield decrease (R%); yield index (YI); yield stability index (YSI); relative drought index (RDI); abiotic-stress tolerance index (ATI); stress susceptibility percentage index (SSPI); stress non-stress production index (SNPI). SIIG (selection index of ideal genotype), CSI (combination of significant indices) and MGIDI (multi-trait genotype-ideotype distance index) indices were used in order to integrate different indices of drought tolerance and better selection of drought tolerant genotypes.
ResultsThe results of combined analysis of variance for grain yield under non-stress and terminal season drought stress conditions indicated that the effects of year, environment and genotype on grain yield were significant. Additionally, the heatmap analysis revealed that the lowest observed grain yield was associated with terminal season drought stress conditions in the 2020-2021, while the highest observed grain yield occurred in the 2021-2022 under non-stress conditions. Furthermore, the highest grain yield (kg.ha-1) under normal irrigation conditions (Yp) was observed for genotypes 2 (8178), 1 (7938), 17 (7698), 19 (7662), 18 (7659), 14 (7451), and 10 (7413), respectively. On the other hand, the highest grain yield (kg.ha-1) under drought stress (Ys) was related to genotypes 18 (5639), 4 (5489), 8 (5479), 10 (5473), 13 (5434), and 6 (5404), respectively. Moreover, based on the TOL, ATI, and SSPI indices, genotypes 9, 4, 12, and 15 with the lowest values of these indices were identified as stress-tolerant genotypes. In addition, based on the SSI and %R indices, genotypes 4 and 8, which had the lowest values of these indices, respectively, were also classified as stress-tolerant genotypes. Examining the MP, GMP, and HM indices revealed that genotypes 2, 18, 1, 17, and 10 exhibited the highest values and were identified as the best-performing genotypes, respectively. Similarly, based on the SNPI index, genotypes 4, 8, 18, 13, and 6 demonstrated the highest values and were among the drought tolerant genotypes. The results also showed that the genotypes 18, 4, 8, 10, and 13 had the highest values of the YI index, respectively. The results revealed that the SIIG and CSI indices had positive and significant correlation with Yp and Ys. Conversely, MGIDI index had negative and significant correlation with Yp and Ys. The results of principal component analysis (PCA) revealed that the investigated genotypes were placed in four areas of the biplot diagram. The genotypes of area one (5, 7, 9, 12 and 15) exhibited low yield potential under both non-stress and stress conditions. The genotypes of the second region (1, 2, 14 and 19) showed high grain yield potential under non stress conditions. The genotypes of the third region (6, 10, 13, 17 and 18) demonstrated high yield potential under both non-stress and stress conditions, leading to their selection as superior genotypes. Therefore, MP, GMP, HM and STI indices were positioned within the area of the three PCA diagrams, proved suitable in identifying high yielding and drought tolerant genotypes. Furthermore, genotypes in fourth area (3, 4, 8, 11, 13, 15 and 20) displayed higher grain yield under terminal season drought stress conditions.
ConclusionThe results of this experiment showed that MGIDI, CSI and SIIG indices had sufficient efficiency in selecting high yielding and tolerant durum wheat genotypes. Efficiency of SIIG, MGIDI and CSI indices in selection of high yielding terminal drought tolerant genotypes were similar, and genotypes 2, 10, 17 and 18 were selected. However, based on all three indices, only genotype 18 ranked first. Therefore, genotype 18 which was located in the third area of PCA diagram and performed higher than average grain yield under both and non stress and stress conditions, was identified as adapted drought tolerant genotype for the Darab region and similar areas.
Keywords: Grain Yield, Drought Tolerance Indices, Durum Wheat, Principal Components Analysis, SIIG Index -
Pages 362-376Introduction
Medicinal plants are among the most valuable natural resources in Iran which can play an important role in people health, job creation, and non-oil exports if they are properly identified, improved, cultivated and used. The increasing use of medicinal plants at the global level makes the importance of cultivation and production of these plants clearer. Currently, many researches are being conducted in the fields of identification of effective substances, therapeutic properties, cultivation and domestication of medicinal plants. Fennel (Foeniculum vulgare Mill.) is one of the medicinal plants that have many uses in foods, pharmaceutical and health industries, and is used in traditional Iranian medicine for long time. Therefore, the cultivation and production of this medicinal plant is of great importance.
Materials and MethodsTo investigate the effect of direct seeding and transplanting on the yield and yield components of 10 fennel ecotypes, factorial experiment completely randomized complete block design with three replications. The experiment was carried out in the research field of the faculty of agriculture of the University of Tabriz, located eight kilometers east of Tabriz, Iran. Eight native fennel ecotypes of Iran from the provinces of Isfahan (Tatmaj Kashan), Isfahan (Zeyare), Alborz (Karaj), Lorestan (Khorramabad), East Azerbaijan (Bonab), North Khorasan (Shirvan), Hamadan and Ardabil (Meshkin Shahr) and two different foreign ecotypes from Germany (Saxony-Anhalt and Thuringia) were cultivated by two methods, direct seeding and transplanting.Seedlings were produced in winter in controlled environment and were transplaned in the field at the six leaf satge. In direct seeding, the seeds were sown in the mid April 2019. Hand weeding was done several times during the growing period. After harvesting the plants, sampling was done from the mid August until the late November 2019. Plant height, biological yield, seed yield, 1000 seed weight, essential oil content per hundred grams of dry matter and harvest index were measured and calculated.
ResultsThe results of analysis of variance showed that main effect of ecotype and planting method were significant on seed yield and essential oil contents. The interaction effect of planting method × ecotypes was significant for all traits except for seed yield and essential oil content. The average seed yield in direct planting method was higher than that of transplanting, however, the essential oil content in transplanting method was higher than in direct seeding. The highest seed yield was related to the ecotype from Shirvan and the highest essential oil was related to the ecotypes from Germany (Saxony-Anhalt). The observed genetic variation for seed yield, important agronomic traits and the essential oil content among studied fennel ecotypes makes it possible to use these ecotypes in fennel breeding programs to develop cultivars with high seed yield and essential oil content.
ConclusionsThe results of this experiment showed that there was considerable variation for most of the studied traits. Since the heritability for most traits was high, it can be concluded that most of this variation is probably related to genetic factors. Therefore, the selection of these traits can be effective for the development of fennel cultivars with higher seed and biological yields and essential oil content. The significant correlation coefficients between traits facilitates the indirect selection for important agronomic traits. The results of the cluster analysis showed that the morphological and phenological traits, to some extent, separated the fennel ecotypes based on geographical and climatic regions. The genetic variation among the studied ecotypes makes it possible to use these ecotypes in fennel breeding programs to develop new cultivars with high seed yield and essential oil content.
Keywords: Biological Yield, Fennel, Harvest Index Plant Height, 1000 Seed Weight -
Pages 377-390Introduction
One of the important goals of rice breeding programs is to develop new high yielding cultivars with high quality properties as well as desirable agronomic traits. Introducing of such cultivars and adoption them by farmers will lead to increased production. This experiment evaluated new hybrid rice cultivars under different transplanting bed methods in the Khuzestan climate conditions in Iran.
Materials and MethodsThe experiment was carried out as split plot arrangements in randomized complete block design with three replications in 2020-2021 and 2021-2022 growing seasons at the Shaawor agricultural research station, Ahvaz, Iran. The main plots were wet and dry transplanting bed methods, and the sub-plots consisted of seven hybrid rice cultivars (L66S, F168S, Quan2, XinerPS, Hs–3, Shen51S and Hui34S). SPAD value, leaf area index (LAI), number of tillers, growth duration, panicle fertility, plant height, grain yield and yield components and biological yield were measured.
ResultsThe results indicated that the SPAD value, leaf area index, number of tillers, growth duration, panicle fertility, plant height, grain yield and yield components and biological yield were significantly affected by the interaction effect of year × transplanting bed × cultivar. SPAD value, LAI, number of tillers, growth duration, panicle fertility, plant height, yield components and grain yield and biological yield were higher in wet bed transplanting method. Also, Quan2S and Hui34S hybrid cultivars were superior than the remaining five hybrids. in 2021, the tallest plant height (84.3 and 81 cm) and LAI (4.3 and 4.2), the greatest number of grains per panicle (189 and 160), and the weight of 1000 grain weight (24.4 and 25.8 g) were observed in Quan2S and Hui34S cultivars, respectively, in wet bed transplanting method. However, in 2022, most of the studied hybrid rice cultivars did not show significant differences. The highest grain yield (5200 and 4675 kg.ha-1) and biological yield (12380 and 10143 kg.ha-1) were obtained from Quan2S and Hui34S hybrid rice cultivars, respectively, in the 2021 and wet bed transplanting. The results of cluster analysis showed that seven hybrid rice cultivars were separated into three different groups. The first group comprised XinerPS, L66S, and F168S, the second group included Hs-3 and Shen 51S and third group comprised Quan2S and Hui34S hybrid rice cultivars.
ConclusionThe results of this experiment showed that while the hybrid rice cultivars did not perform successful and are of low adaptability in Khuzestan environmental conditions. The results also indicated that wet bed transplanting method is suitable for Khuzestan environmental conditions and led to higher grain yield of rice hybrid cultivars.
Keywords: Biological Yield, Growth Duration, Leaf Area Index, Panicle Fertility, Rice -
Pages 391-404Introduction
Increasing rice production is one of the demands of the world market and one of the goals of many countries that produce this staple crop. Development of high yielding cultivars is one approach and perhaps the only one to supply the country's rice demand. Knowledge of the genetic parameters that control different traits, including heritability, the average degree of dominance, and gene action is very important in choosing a breeding scheme that lwads to development of improved high yielding cultivars. The diallel designs proposed by Griffing, Jinks, and Hayman provide information about the genetic suitability of parents to be used in breeding programs. This experiment was carried out to estimate the combining ability and the type of gene action of eight Central and Western Asian rice varieties using diallel crossing design.
Materials and MethodsIn this experiment, eight rice varieties from Central and West Asia were used as the parents of the crosses. The progenies obtained from the diallel crossing design along with their parents were grown using randomized complete block design with three replications in the experimental field of Rice Research Institute of Iran, Rasht, Iran. During the growth duration, according to the standard evaluation method of the International Rice Research Institute (IRRI), the necessary evaluations for agro-morphological characteristics were carried out. Diallele analysis was performed using the second Griffing method under the first model (with fixed effect). Baker's ratio was used to determine the contribution of additive variance in the genetic control of studied traits. Also, diallel analysis proposed by Morley Jones method done to estimate gene actions and genetic variance components (additive and dominant). SAS 9.4 and DIAL98 softwares were used to perform preliminary variance and diallel analysis.
ResultsThe results of diallel analysis by Griffing method to estimate combining ability showed that general and specific combining ability were significant for all studied traits which indicated the importance of additive and non-additive effects in the genetic control of these traits. Baker's ratio for grain yield, number of fertile tiller number per plant and number of filled grains per panicle showed that non-additive gene effects had a significant contribution in the genetic control of these traits. The value of Baker's ratio in plant height, panicle length and number of days to 50% of flowering indicated the presence of additive and non-additive gene effects in the genetic control of the aforementioned traits. Evaluation of general combining ability showed that the highest combining ability was observed in D3, Ghadeer, Atai-1 and Hashemi cultivars for grain yield, fertile tiller number per plant, filled grains per panicle and panicle length, respectively. Also, D3 and Marjan cultivars had the lowest general combining ability for plant height and days to 50% of flowering. The estimation of specific combining ability showed that for grain yield, Atai-1×Marjan cross, for fertile tiller number per plant, Ghadeer×Atai-1 cross, for filled grains per panicle, Marjan×Atai-1 cross and for panicle length, Ghadeer×Marjan cross had the highest specific combining ability. The estimation of genetic parameters of diallel genetic analysis showed that the contribution of non-additive gene effect in the genetic control of grain yield, fertile tillers per plant, plant height, filled gains pe panicle and panicle length was higher than additive gene effect.
Conclusionconsidering the resuts of this experiment, it can besuggested that D3 cultivar is suitable parent for increasing grain yield as well as reducing plant height, and Marjan cultivar is suitable parent for shortening growth duration, in targeted crosses. The results also showed that Atai-1×Marjan cross had the highest specific combining ability for grain yield. Therefore, this combination is suggested for the development of high yield potential hybrid rice cultivars. The best combination for shorter plant height was Jalal×Atai-1 cross. The estimation of genetic parameters of diallel analysis showed that designing breeding schemesfor development of hybrid rice cultivars to improve grain yield and reduce plant height will be promising. The results also indicated that the use of selection method to reduce the length of growth duration will be possible.
Keywords: Additive Effect, Dominance Effect, General Combining Ability, Rice, Specific Combining Ability -
Pages 405-422Introduction
Nitrogen is one of the important nutrient elements necessary for the production of agricultural products, but the excessive application of nitrogenous chemical fertilizers and their leaching cause environmental pollution. Crops’ cultivars with high nitrogen use efficiency is one of the environmental friendly aproaches to mitigate this problem.
Materials and MethodsTo evaluate grain yield and nitrogen use efficiency in barley genotypes under low input conditions (without fertilizer application), a field experiment was conducted in research field of the agricultural faculty of Shahed University, Tehran, Iran in 2016-2017 cropping season. Thirty six barley genotypes, purified for three cropping seasons, were planted using simple alpha lattice design with two replications.
ResultsThe results showed that genotypes; 106, 107, and 68 had the highest grain yield (7963, 7920 and 7900 kg ha-1, respectively), the highest nitrogen use efficiency (58.6, 58.5 and 56.9 kg.kg-1, respectively) and the highest nitrogen uptake efficiency (2, 2 and 2.25 kg.kg-1, respectively). The results of multiple regression analysis showed that the three variables of nitrogen use efficiency, nitrogen uptake efficiency, and biomass yield explained 98.2% of variation in grain yield. Principle component analysis revealed that barely genotypes divided into four groups. The first group included genotypes; 88, 119, 54, 107, and 68 for nitrogen uptake efficiency and nitrogen use efficiency, grain yield and quality. These genotypes are suitable for low input cropping systems to increase nitrogen use efficiency.
ConclusionThe results of this experiment indicated that further investigations are required for recommendation of barley genotypes with higher nitrogen efficiency and grain yield for low input cropping systems.
Keywords: Barley, Biomass Yield, Multiple Regression Analysis, Nitrogen Deficiency, Nitrogen Uptake Efficiency