فهرست مطالب
پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی
پیاپی 50 (تابستان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/03/12
- تعداد عناوین: 12
-
-
صفحات 1-13مقدمه و هدف
گندم نان بهعنوان یکی از مهمترین غلات، جزء ضروری امنیت غذایی در جهان میباشد که یک پنجم کل کالری جمعیت جهان را تامین میکند. امروزه خشکسالی بهدلیل تغییرات آب و هوایی بهعنوان یکی از مهمترین تنشهای غیر زیستی عملکرد گندم را تحت تاثیر قرار داده و به یک تهدید مهم برای امنیت غذایی در جهان تبدیل شده است. در اصلاح گیاهان برای تحمل تنش خشکی صفات ریشه ای و روزنه ای اهمیت ویژه ای دارند. روزنه ها نقش کلیدی برای کنترل جذب دی اکسیدکربن و از دست دادن آب از طریق تعرق دارند. روزنه ها همچنین نقش مهمی در به حداقل رساندن اتلاف آب برای سازگاری گیاه در محیط های با سطوح مختلف تابش خورشیدی، رطوبت هوا، دمای هوا، سرعت باد و محتوای آب خاک دارد. بنابراین، از خصوصیات روزنه ای به عنوان شاخص وضعیت آب و رشد گیاه به ویژه در شرایط تنش خشکی استفاده می شود. ریشه ها با داشتن طیف وسیعی از خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی نقش اساسی در جذب آب و مواد غذایی دارند. همچنین بهعنوان اولین اندامی هستند که در پاسخ به خشکی سیگنالهایی را جهت کنترل روزنه ها ارسال میکند. بنابراین تفاوت در ساختار سیستم ریشهای میتواند سبب ایجاد تفاوت بین عملکرد در ارقام مختلف شود. این مطالعه به منظور بررسی خصوصیات روزنه و ارتباط آن با سیستم ریشه ای و عملکرد گیاه در 24 لاین و رقم گندم نان انجام شد.
مواد و روش هابهمنظور بررسی رابطه بین ابعاد و تراکم روزنه با سیستم ریشه ای آزمایشی بر روی 24 ژنوتیپ گندم نان در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در شرایط دیم مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان در سال زراعی 98-1397 اجرا شد. در این آزمایش، جهت مطالعه سیستم ریشهای از لوله های پی وی سی استفاده شد. در هر لوله تعداد 12 بذر کشت شد که پس از سبز شدن به 7 عدد تنک گردید. در هر واحد آزمایشی برای هر ژنوتیپ دو لوله وجود داشت که از یکی از آن ها برای ارزیابی صفات و عملکرد نهایی و از لوله دوم برای مطالعات ریشه استفاده گردید. صفات روزنه ای شامل طول و عرض روزنه و تعداد روزنه در واحد سطح، صفات ریشه ای شامل طول ریشه، قطر ریشه، حجم ریشه، سطح ریشه و بیوماس ریشه و عملکرد دانه (گرم در متر مربع) اندازه گیری شدند. بعد از اندازه گیری صفات، تجزیه و تحلیل داده های حاصل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد و میانگین ها بهروش LSD مورد مقایسه قرار گرفتند. بهمنظور بررسی روابط بین صفات تجزیه های آماری چند متغیره شامل تجزیه رگرسیون، تجزیه علیت و تجزیه عاملی انجام و از تجزیه کلاستر برای گروه بندی ژنوتیپ ها استفاده گردید. محاسبات آماری با استفاده از نرمافزارهای SAS 9.0و SPSS 21 انجام گرفت.
یافته هانتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین نشان دهنده تنوع بالا میان ژنوتیپ ها برای تمام صفات اندازه گیری شده بود. نتایج مقایسه میانگین ژنوتیپ ها نشان داد که ژنوتیپ های 2، 5، 8 و 16 بهترتیب بیشترین میزان عملکرد و ژنوتیپ 23 کمترین میزان عملکرد را در بین ژنوتیپ های مورد بررسی داشتند. بیشترین تعداد روزنه در سطح فوقانی و زیرین برگ مربوط به ژنوتیپ های 5 و 2 بود. از نظر صفات ریشه ای بیشترین قطر، حجم، طول، سطح ریشه و وزن خشک ریشه در عمق 25-0 سانتی متر بهترتیب مربوط به ژنوتیپ های 2، 3، 18 و 5 بود. همبستگی بالا و معنی داری بین عملکرد با تعداد روزنه در سطح فوقانی و زیرین برگ، طول و عرض روزنه در سطح فوقانی برگ، قطر، حجم، وزن خشک و سطح ریشه در عمق 25-0 سانتی متری خاک وجود داشت. بر اساس نتایج تجزیه رگرسیون گام به گام دو متغیر تعداد روزنه در سطح زیرین برگ و وزن خشک ریشه در عمق بیشتر از 25 سانتی متر 91/4 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه کردند که بر اساس نتایج تجزیه علیت تعداد روزنه در سطح زیرین برگ بیشترین اثر مستقیم مثبت را بر عملکرد دانه داشت. نتایج تجزیه عاملی صفات مورد بررسی را در سه عامل با توجیه 82/48 درصدی تغییرپذیری گروه بندی کرد. سهم عامل اول از تبیین تغییرات داده ها 48/86 درصد، سهم عامل دوم 24/62 و سهم عامل سوم 8/99 درصد بود. بر اساس پلات حاصل از تجزیه به عاملها ژنوتیپ های 2، 5، 8 و 16، دارای مقادیر بالا برای عامل اول و دوم بودند که با توجه به ضرایب عامل ها می توان بیان کرد که ژنوتیپ های قرار گرفته در این ناحیه دارای عملکرد بالا، تعداد روزنه زیاد و صفات ریشه ای قوی در عمق 25-0 سانتی متری خاک بودند به همین دلیل این ژنوتیپ ها، ژنوتیپ هایی هستند که با جذب آب از لایه های سطحی خاک توانسته اند با داشتن تعداد روزنه زیاد و انجام فتوسنتز بیشتر عملکرد زیادی تولید کنند. همچنین ژنوتیپ های مورد بررسی با استفاده از تجزیه کلاستر بهروش ward و فاصله اقلیدسی در سه گروه قرار گرفتند. ژنوتیپ های 2، 5، 8 و 16 در گروه اول قرار گرفتند و دارای بیشترین مقدار میانگین برای صفات عملکرد دانه، تعداد و عرض روزنه در سطح فوقانی و زیرین برگ و صفات ریشه ای شامل قطر، حجم و وزن خشک ریشه هم در عمق 25-0 سانتی متر خاک و قطر ریشه در عمق بیشتر از 25 سانتی متر و کمترین مقدار برای طول روزنه در هر دو سطح برگ بودند. که این ژنوتیپ ها بهترین ژنوتیپ ها برای کشت در شرایط دیم بودند.
نتیجه گیریسیستم ریشهای سطحی قوی می توانند آب حاصل از بارندگی های پراکنده ای که با فراوانی کم در پایان دوره رشد رخ می دهد را در اختیار گیاه قرار دهند. از طرفی افزایش تعداد روزنه بههمراه اندازه کوچکتر آن ها موجب کاهش منافذ برگ شده و امکان پاسخ سریعتر روزنه ها را فراهم می کند و پاسخ سریع روزنه ها سبب به حداکثر رساندن کارایی مصرف آب میشود. بنابراین در شرایط دیم دارا بودن سیستم ریشهای سطحی قوی بههمراه تراکم روزنه بالا میتواند سبب افزایش عملکرد دانه شود.
کلیدواژگان: تحمل خشکی، صفات فیزیولوژیک، صفات ریشه ای، عملکرد دانه، گندم نان -
صفحات 14-28مقدمه و هدف
ذرت یکی از مهمترین گیاهان زراعی است که در بسیاری از نقاط جهان کشت میشود. ارزیابی ژنوتیپها در برنامه های به نژادی اغلب با دو چالش مهم، اثر متقابل ژنوتیپ × محیط برای صفت هدف و روابط نامطلوب بین صفات هدف، روبرو است. علی رغم اینکه روش های زیادی برای تجزیه پایداری، به ویژه ابزارهای گرافیکی و کارایی نسبتا خوب آنها در تفسیر نتایج، ارایه شده است. در این میان، به نظر میرسد روش بهترین پیش بینی های نااریب خطی (BLUP) که میانگین ها را با دقت بالا، به ویژه در مدلهای مختلط تخمین میزند، برای ارزیابی داده های آزمایشهای چندمحیطی (MET) از کارایی بالاتری برخودار باشند. لذا با شاخص پایداری میانگین وزنی نمرات مطلق (WAASB) که از ادغام دو روش پایداری اثرات اصلی جمع پذیر و برهمکنش های ضرب پذیر (AMMI) و بهترین پیش بینی های نااریب خطی برآورد می گردد، می توان در آزمایش های چند محیطی پایداری ژنوتیپ ها را دقیق تر تخمین زد. در برنامه های به نژادی ذرت در کنار عملکرد دانه بالا، زودرسی دارای جایگاه ویژه ای است. برای انتخاب همزمان چند صفت یکی از کارآمدترین و جدیدترین روش ها، شاخص پایداری چندصفتی (MTSI) بوده که بر اساس میانگین عملکرد و پایداری همزمان ژنوتیپ ها در صفات و محیط های مختلف برآورد می گردد. لذا پژوهش حاضر با هدف تعیین هیبرید پایدار با عملکرد بالا به همراه سطح مطلوب صفات درصد رطوبت دانه هنگام برداشت، تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی با بهره گیری از ترکیب دو روش AMMI و BLUP با شاخص های WAASB، WAASBY و MTSI انجام گرفت.
مواد و روشها:
این پژوهش بهمنظور بررسی پایداری هفت هیبرید امیدبخش ذرت بههمراه چهار رقم تجاری شامل SC647، TWC647، SC704 و SC715 در آزمایش چند محیطی ذرت در قالب طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار در 10 منطقه (کرج، مغان، شیراز، کرمانشاه، کرمان، مشهد، دزفول، میاندوآب، جیرفت و ساری) بهمدت دو سال زراعی 1398 و 1399 انجام گرفت. در این بررسی صفات عملکرد دانه با رطوبت دانه 14 درصد، درصد رطوبت دانه هنگام برداشت و تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی اندازه گیری شدند. پایداری ژنوتیپی برای هر ژنوتیپ با میانگین وزنی نمرات مطلق (WAASB)، که از تجزیه مقادیر منفرد (SVD) ماتریس بهترین پیش بینی های نااریب خطی (BLUP) از اثر متقابل ژنوتیپ × محیط که با یک مدل اثر مختلط خطی ایجاد شده بود، برآورد گردید. همچنین انتخاب همزمان برای عملکرد و پایداری با شاخص WAASBY با دادن وزنهای مختلف به میانگین عملکرد (Y) و شاخص پایداری (WAASB) انجام شد. علاوه بر اینها، انتخاب همزمان برای میانگین عملکرد و پایداری بر اساس چند صفت با استفاده از نمرات بهدست آمده از یک تجزیه عاملی اکتشافی (شاخص پایداری چندصفتی) انجام گرفت.
یافته ها:
بر اساس میانگین 10 محیط در سال های زراعی 1398 و 1399، هیبرید امیدبخش شماره 3 با 80/12 تن در هکتار بالاترین عملکرد دانه را داشت. بر اساس آزمون درست نمایی نسبی (LRT) برهمکنش ژنوتیپ و محیط برای صفات عملکرد دانه، درصد رطوبت دانه موقع برداشت و تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیک معنی دار بود. لذا برآورد آماره های پایداری با روشBLUP امکانپذیر بود. بر همین اساس برآورد BLUPها برای هیبریدها انجام و سپس تجزیه پایداری بهروش AMMI بر روی اینBLUPها صورت گرفت. نتایج نشان داد دو مولفه اول و دوم بهترتیب 7/27 و 6/24 درصد از تغییرات برهمکنش هیبرید در محیط را توجیه کردند. بالاترین عملکرد دانه پیشبینی شده با روشBLUP مربوط به هیبریدهای شماره 3، 2، 4 و 1 بودند که عملکرد دانه پیش بینی شده بالاتر از میانگین کل داشتند. بر اساس بای پلات اولین مولفه اصلی محیط در برابر عملکرد اسمی، هیبریدهای شماره 2، 6، 3 و 1با داشتن کمترین نمره های مولفه اصلی اول (ضریب b یا شیب خط)، سهم ناچیزی در برهمکنش هیبرید در محیط داشتند و پایدار تشخیص داده شدند. به منظور گزینش همزمان برای عملکرد و پایداری، شاخص WAASBY با تلفیق دو شاخص عملکرد (Y) و آماره پایداری WAASB برآورد گردید. با لحاظ سهم 50 درصد برای هر یک از دو جزء عملکرد و پایداری، پنچ هیبرید شماره 1، 2، 3، 6 و 4 دارایWAASBY بالاتر از میانگین هیبریدها بودند. در این میان هیبریدهای شماره ی 1، 2 و 3 به طور قابل توجهی میزان آمارهWAASBY بالاتر از سایر هیبریدها داشتند. هر چهار رقم شاهد SC647، TWC647، SC704 و SC715 میزان آماره WAASBY کمتر از میانگین را داشتند. همچنین بر اساس شاخص پایداری چند صفتی (MTSI) نیز هیبرید شماره 3 بهعنوان برترین هیبرید انتخاب شد. علاوه بر این ها برآورد اجزای واریانس با روش درستنمایی محدود شده (REML) نشان داد برای عملکرد دانه، 75/72 و 7/57 درصد از واریانس فنوتیپی بهترتیب توسط واریانس محیطی و واریانس برهمکنش هیبرید در محیط توجیه شدند. در صورتیکه سهم واریانس باقیمانده از واریانس فنوتیپی 16/77 درصد بود.
نتیجه گیری کلی:
براساس نتایج حاصل هیبرید شماره 3 (K47/2-2-1-4-2-1-1-1× MO17) به عنوان هیبرید پر محصول و پایدار بود که می توان آنرا جزء هیبرید برتر با عملکرد بالا به بهرهبرداران معرفی نمود. بهنظر میرسد استفاده از نمودار نسبت شاخص پایداری WAASB به عملکرد دانه (WAASBY) و گزینش هیبرید برتر بر اساس شاخص MTSI با بهرهگیری از تجزیههایی همچون تجزیه عاملی، BLUP و AMMI توانایی شناسایی هیبریدهای با عملکرد دانه بالا، پایدار با سطح مطلوب صفات زراعی مهم دارا میباشد.
کلیدواژگان: پایداری چندصفتی، پیش بینی، سازگاری، عملکرد دانه، گزینش همزمان -
صفحات 29-41مقدمه و هدف
تولید بادام زمینی (L.Arachis hypogaea ) بهعنوان یکی از گیاهان صنعتی مهم، تحت تاثیر محیط، ژنوتیپ و برهمکنش آنها قرار میگیرد. ازاین رو، برهمکنش محیط × ژنوتیپ بر عملکرد بادام زمینی باید قبل از معرفی ارقام ارزیابی شود. ارزیابی برهمکنش ژنوتیپ × محیط اطلاعات ارزشمندی در رابطه با عملکرد ارقام گیاهی در محیط های مختلف فراهم می کند و نقش مهمی در ارزیابی پایداری عملکرد مواد اصلاحی دارد. این آزمایش بهمنظور ارزیابی پایداری و عملکرد ژنوتیپ های برتر بادام زمینی، در سال های زراعی 1398 و 1399 در سه منطقه از استان گیلان، ایران انجام شد.
مواد و روشها:
در این آزمایش، تعداد 10 ژنوتیپ برتر بادام زمینی شامل 130، 140، 113، 115، 128، 176، 178، 192، 201 و 208 با منشا ICRISAT به همراه رقم NC2 به عنوان شاهد در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در سه منطقه شامل رشت، ماسال و تالش ارزیابی شدند. هر کرت شامل 6 خط به طول 5 متر با فواصل ردیف 50 سانتی متر و فاصله بوته روی ردیف 20 سانتیمتر بود. در پایان دوره رشد و همزمان با رسیدگی فیزیولوژیک دانه بادام زمینی، پس از حذف نیم متر از ابتدا و انتهای خطوط کاشت (حذف اثر حاشیه ای) از چهار ردیف وسطی در سطحی معادل پنج متر مربع از هر کرت برداشت شد. ارتفاع بوته برحسب سانتیمتر و میانگین تعداد شاخه های فرعی در بوته، تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در غلاف از 10 بوته بهطور تصادفی اندازه گیری و شمارش شد و عملکرد زیستتوده، غلاف و دانه پس از خشک کردن بر حسب کیلوگرم در هکتار محاسبه گردید. پس از جدا کردن دانهها از پوسته تعداد 5 نمونه تصادفی 100 تایی بذر از هر کرت برداشت و وزن 100 دانه با ترازوی دقیق تعیین گردید. همچنین، طول و عرض غلاف و دانه بادام زمینی با کولیس دیجیتال و برحسب میلیمتر اندازهگیری شدند. برای تعیین درصد روغن دانه مقدار 150 گرم از دانههای بادام زمینی هر کرت بهصورت تصادفی انتخاب و پس از آسیاب کردن نمونه ها، درصد روغن آنها بهروش سوکسله اندازه گیری گردید. تجزیه واریانس مرکب دادهها پس از اطمینان از یکنواختی اشتباه آزمایشی و مقایسه میانگین صفات بهروش حداقل اختلاف معنیدار (LSD) انجام شد. تجزیه پایداری ژنوتیپهای بادام زمینی با استفاده از روش تجزیه GGE بایپلات مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته ها:
نتایج تجزیه واریانس مرکب دادهها نشان داد که برهمکنش دوجانبه مکان × ژنوتیپ تاثیر معنیداری بر ارتفاع بوته بادامزمینی، تعداد شاخههای فرعی و قطر غلاف در سطح احتمال یک درصد داشت و برهمکنش سهجانبه سال × مکان × ژنوتیپ بر دیگر صفات اندازهگیری شده نظیر تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن صد دانه، عملکرد غلاف، عملکرد دانه، درصد روغن دانه، عملکرد روغن، عملکرد پوسته، طول غلاف، طول و عرض دانه بادام زمینی در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود. براساس مقایسه میانگین بیشترین ارتفاع بوته بادامزمینی (103/5 سانتیمتر) به ژنوتیپ 208 و منطقه رشت اختصاص داشت که تفاوت معنیداری با لاین 201 نشان نداد. بیشترین تعداد غلاف بادام زمینی (31/72 عدد) در سال زراعی اول در ژنوتیپ 128 و در منطقه رشت به دست آمد که تفاوت معنی داری با لاین 128 در سالهای زراعی اول و دوم نشان نداد. از نظر تعداد دانه در غلاف تفاوت معنی داری بین ژنوتیپ های مورد مطالعه از سالی به سال دیگر و از منطقه ای به منطقه دیگر وجود داشت. نتایج نشان داد که بیشترین وزن صد دانه بادام زمینی (71/45 گرم) در سال دوم زراعی و منطقه رشت و ژنوتیپ شماره 113 مشاهده گردید که تفاوت معنیداری با برخی لاینها در سالهای مختلف زراعی در مناطق ماسال و رشت نداشت. بالاترین عملکرد غلاف بادام زمینی (5583 کیلوگرم در هکتار) در سال اول زراعی، در منطقه رشت و ژنوتیپ 192 به دست آمد. عملکرد غلاف بادام زمینی ژنوتیپ 192 در منطقه ماسال (5233 کیلوگرم در هکتار) و تالش (4166 کیلوگرم در هکتار) بر ژنوتیپهای دیگر برتری نشان داد. بدینترتیب، ژنوتیپ 192 در هر سه منطقه از نظر عملکرد غلاف در واحد سطح بر دیگر ژنوتیپ های مورد مطالعه برتری داشت. در این آزمایش، بیشترین عملکرد دانه (3777 کیلوگرم در هکتار) در ژنوتیپ شماره 192 در سال زراعی اول و منطقه رشت به دست آمد که تفاوت معنیداری با سال زراعی دوم (3532 کیلوگرم در هکتار) نداشت. در این آزمایش، عملکرد ژنوتیپ 192 نسبت به رقم NC2 (رقم شاهد) 133 درصد افزایش نشان داد. نتایج نشان داد که عملکرد دانه بادام زمینی در اثر واکنش به تغییر شرایط اقلیمی دستخوش تغییرات قابل توجهی می گردد و ژنوتیپ های مختلف از نظر پتانسیل ژنتیکی برای تولید دانه در مناطق مختلف دارای تفاوت معنیداری هستند. بیشترین عملکرد روغن بادام زمینی (1841 کیلوگرم در هکتار) در ژنوتیپ 192 در سال زراعی اول و منطقه رشت بهدست آمد. در این آزمایش، لاینهای مختلف بادام زمینی دارای عملکرد روغن متفاوتی بودند که با نتایج دیگر محققان مطابقت داشت.
نتیجه گیری:
براساس نتایج این آزمایش، کلیه صفات اندازه گیری شده در بادام زمینی تحت تاثیر برهمکنش ژنوتیپ و محیط قرار گرفت و لاین 192 از نظر عملکرد کمی و کیفی دانه بادام زمینی نسبت به رقم NC2 معروف به رقم بومی گلی و دیگر لاین های مورد مطالعه برتری معنی داری داشت. افزایش تعداد غلاف در بوته، دانه در غلاف و وزن 100 دانه بادام زمینی از شاخص های مهم زراعی در ارتقای عملکرد لاین 192 در منطقه گیلان بود. نتایج نشان داد که اثر برهمکنش ژنوتیپ و محیط از طریق تغییر در اجزای عملکرد سبب بروز تغییرات در عملکرد دانه و غلاف بادام زمینی در واحد سطح گردید و عملکرد روغن به موازات افزایش عملکرد دانه افزایش نشان داد. ارزیابی پایداری عملکرد بهروش GGE بای پلات لاین 192 بادام زمینی به عنوان لاین پرمحصول با پایداری عملکرد بالا در تمامی محیط ها انتخاب گردید. بدین ترتیب، ژنوتیپ 192 بادام زمینی برای دستیابی به بالاترین عملکرد دانه در شرایط اقلیمی منطقه قابل توصیه می باشد.
کلیدواژگان: آزمایشات چند محیطی، اثرات متقابل G×E، پایداری، عملکرد، گیاهان روغنی -
صفحات 42-52مقدمه و هدف
عدس یکی از حبوبات مهم در مناطق مدیترانهای است که بهخاطر ارزش تغذیهای و نقش آن در بهبود حاصلخیزی خاک، بهطور گستردهای کشت میگردد. علاقه به حبوبات، بهعنوان یک منبع پروتئینی جایگزین گوشت در آینده، در حال افزایش هست. شناسایی ژنوتیپهای با عملکرد بالا و سازگار به دامنه گستردهای از محیطها، یکی از هدف های عمده در برنامه های به نژادی گیاهان زراعی از جمله عدس میباشد. ترکیب دو روش ارزیابی پایداری بهترین پیش بینی نااریب خطی (BLUP) و اثرات اصلی جمعپذیر و برهمکنشهای ضرب پذیر (AMMI) در آزمایشهای ناحیه ای و گزینش پایداری چندصفتی (MTSI)، به ارزیابی بهتر ژنوتیپ های گیاهی و دستیابی به نتایج دقیق تر کمک می کند. مدل های اثرات اصلی جمعپذیر و برهمکنش ضربپذیر (AMMI) و بهترین پیشبینی نااریب خطی (BLUP)، از جمله روش های چند متغیره کاربردی در ارزیابی آزمایش های چند محیطی هستند. مدل اثرهای مختلط خطی (LMM) و روش برآوردگر حداکثر درستنمایی محدود شده (REML)، از روشهای مهمی هستند که برای تجزیه دادههای آزمایشهای چند محیطی پیشنهاد شدهاند. در این راستا، با تجزیه به مولفههای اصلی یا تجزیه ارزش منفرد بر روی ماتریس، بهترین پیشبینیهای نااریب خطی (BLUP ها) بهدست آمده از برهمکنش ژنوتیپ و محیط انجام میشود. در این روش از شاخص پایداری میانگین وزنی نمرات مطلق بهترین پیشبینیهای نااریب خطی (WAASB)، میانگین وزنی شاخص پایداری WAASB و متغیر وابسته (WAASBY) استفاده میشود. محققان شاخص پایداری چند صفتی (MTSI) بر مبنای تجزیه عاملی را نیز پیشنهاد کردهاند که در آن، عملکرد دانه و صفات دیگر و پایداری هر کدام از آنها به طور همزمان برای شناسایی ژنوتیپهای پایدار استفاده میشود. این پژوهش برای شناسایی ژنوتیپهای پایدار و پرمحصول عدس در کشت پائیزه انجام شد.
مواد و روش ها:
برای ارزیابی پایداری عملکرد دانه 12 ژنوتیپ عدس به همراه سه شاهد کیمیا، بیله سوار و توده محلی، آزمایشی در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار در ایستگاههای تحقیقات کشاورزی خرمآباد (لرستان)، زنجیره (ایلام) و سرارود (کرمانشاه) بهمدت سه سال زراعی (401 -1398) اجرا گردید. هر کرت شامل چهار خط کاشت به طول چهار متر و با فاصله 25 سانتی متر از یکدیگر بود. در طول فصل رشد، علاوه بر مراقبت های معمول زراعی نظیر وجین علف های هرز و مبارزه با آفات، از صفات و خصوصیات موردنظر مانند تعداد روز تا 50% گلدهی، ارتفاع بوته و تعداد روز تا رسیدگی یاداشتبرداری به عمل آمد. پس از رسیدگی و برداشت آزمایش، وزن صد دانه و عملکرد هر کرت اندازه گیری گردید. تجزیه واریانس مرکب با استفاده از نرمافزار SAS انجام و میانگین صفات تیمارها بهروش LSD مورد مقایسه قرار گرفت. برای تجزیه های آماری، بسته تجزیه آزمایشهای چند محیطی با نام Metan Ver.1.9.0 در محیط نرمافزار R بهکار گرفته شد. برای برآورد کمیت های پایداری، تجزیه مقادیر منفرد (SVD) بر روی ماتریس بهترین پیش بینی های نااریب خطی (BLUPها) بهدست آمده از برهمکنش های ژنوتیپ در محیط با یک مدل اثر مختلط خطی (LMM) به کار برده شد. اجزای واریانس با روش حداکثر درستنمایی محدود شده (REML) برآورد شدند. پس از تجزیه واریانس داده ها، برای برآورد پارامترهای پایداری WAASB و WAASBY (برای انتخاب همزمان بر اساس میانگین عملکرد و پایداری) ریشه های مشخصه حاصل از تجزیه AMMI بر روی BLUP، به کار برده شدند و بهترین ژنوتیپها با این دو شاخص گزینش شدند. از شاخص میانگین هارمونیک ارزشهای ژنوتیپی (HMGV)، مقادیر پایداری ژنوتیپی بهدست آمد. سازگاری ژنوتیپ ها بر پایه شاخص عملکرد نسبی ارزش های ژنوتیپی (RPGV) ارزیابی شد. شاخص میانگین هامونیک و عملکرد نسبی ارزش ژنوتیپی (HMRPGV) برای ارزیابی همزمان پایداری، سازگاری و عملکرد دانه استفاده شد.
یافته ها:
اثر محیط، ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ در محیط بر صفات عملکرد دانه، ارتفاع بوته، تعداد روز تا گلدهی، تعداد روز تا رسیدگی، دوره پر شدن دانه، سرعت پر شدن دانه، سرعت تشکیل عملکرد دانه، بهرهوری از بارش و متوسط وزن تک دانه، معنی دار بود. اثر ژنوتیپ بر همه صفات بهجز دوره پر شدن دانه معنیدار بود. بر پایه تجزیه بای پلات، ژنوتیپهای 4، 6، 7، 9 و 10 علاوه بر داشتن بیشترین عملکرد دانه، از پایداری عملکرد بیشتری هم برخوردار بودند. آزمون اسکری نشان داد سه مولفه اصلی اول، به ترتیب 45/41، 19/13 و 14/34 درصد از تغییرات برهمکنش ژنوتیپ × محیط بهدست آمده از BLUP را برای عملکرد دانه و روی هم 78/87 درصد از تغییرات را توجیه کردند. بر اساس شاخص پایداری میانگین وزنی نمرات مطلق بهترین پیشبینی نااریب خطی (WAASB) ژنوتیپهای 6 ، 10 و 12 پرمحصول و پایدار بودند. ژنوتیپ های 1 و 10 از نظر شاخص گزینش چند صفتی (MTSI)، ژنوتیپ های برتر بودند. شاخص میانگین هارمونیک و عملکرد نسبی ارزش ژنوتیپی (HMRPGV)، ژنوتیپهای 10، 9، 4 و 12 را به عنوان ژنوتیپ هایی معرفی کرد که علاوه بر عملکرد دانه، از پایداری و سازگاری بالایی نیز برخوردار بودند.
نتیجه گیری:
در مجموع و بر اساس تمام تجزیه ها، ژنوتیپ 10 پایدارترین ژنوتیپ بود که علاوه بر عملکرد دانه، از نظر سایر صفات اندازه گیری شده نیز بر ژنوتیپ های دیگر برتری داشت و می تواند نامزد معرفی بهعنوان رقم جدید باشد.
کلیدواژگان: آزمون نسبت درست نمایی، ارزش های ژنتیکی، بهترین پیش بینی نااریب خطی، حداکثر درست نمایی محدود شده، سازگاری -
صفحات 53-66مقدمه و هدف
Orchis simia یکی از گیاهان دارویی خانواده Orchidaceae است که غده های آن در سراسر جهان تجارت می شود. بخش های غیرقابل فروش این گیاهان معمولا دور ریخته می شوند (مثلا گل آذین، برگ و ساقه) و مقدار زیادی زیستتوده استفاده نشده تولید می کنند. اثرات دارویی گیاهان معمولا از ترکیب متابولیت های ثانویه موجود در آن ها حاصل می شود. شناسایی و کمیسازی متابولیت های ثانویه نقش مهمی در بهره برداری از پتانسیل دارویی گیاه خواهد داشت. ارکیده ها در محیط ها و زیستگاههای مختلفی رشد می کنند که عمدتا بهدلیل وجود مجموعه ای از متابولیت های ثانویه منحصربه فرد است که به این گیاهان کمک می کند تا شرایط استرس زا را تحمل کنند. بنابراین، این گیاهان بهدنبال رویکردهای سنتی به عنوان منبع مهمی برای اکتشاف زیستی مطرح شده اند . تعدادی از ترکیبات به دست آمده از قسمت های مختلف ارکیده حاکی از فعالیت بیولوژیکی است. آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، فنانترن ها، ترپنوئیدها، مشتقات بی بنزیل و سایر ترکیبات فعال بیولوژیکی در ارکیده ها گزارش شده است. بررسی حاضر به شناسایی مواد فیتوشیمیایی موجود در ارکیده Orchis simia می پردازد.
مواد و روش هابرای بررسی فیتوشیمیایی اندام های گل آذین، برگ و ساقه ارکیده سیمیا به طور جداگانه، پس از جمع آوری نمونه ها از طبیعت و جدا سازی اندام های برگ، ساقه و گل آذین و سپس شستشوی اولیه با آب و خشک کردن در سایه، هر یک از اندام ها به طور مجزا پودر شده و عصاره متانولی با روش اولتراسونیک و سانتریفیوژ استخراج شد و ارزیابی فنل کل (TPC) با روش فولین سیکالچو و تعیین ظرفیت آنتی اکسیدان کل (TAC) با روش FRAPو برآورد کمی و کیفی ترکیبات اصلی با روش HPLC و LC-MS انجام شد.
یافته هاتجزیه و تحلیل کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) و کروماتوگرافی مایع- طیف سنجی جرمی (LC-MS) نمونه های O. simia منجر به جداسازی 28 متابولیت ثانویه (4 ترکیب مشتقات بی بنزیل، 8 ترکیب فنولیک و فلاونوئید و 16 ترکیب آلکالوئید) شد. ترکیبات فنولیک و فلاونوئید شناسایی شده در ارکیده سیمیا شامل بنزوئیک اسید، کافئیک اسید، ام-کوماریک اسید، روتین، لوتئولین، کامفرول، کوئرسیترین و کوئرستین بود. به موازات آن، مقادیر فنل کل و ظرفیت آنتی اکسیدان کل عصاره ها نیز اندازه گیری شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده های بهدست آمده نشان داد که نمونه های برگ، ساقه و گل آذین تفاوت معنی داری در سطح 1 درصد با یکدیگر از نظر میزان فنل کل و ظرفیت آنتی اکسیدان کل دارند. در بین اندام های مورد مطالعه، عصاره گل آذین از نظر 28 متابولیت ثانویه و همچنین فنل کل و ظرفیت آنتی اکسیدان کل، برتر از سایر بافت های مورد مطالعه بود. همچنین، نتایج مقایسه میانگین نشان داد که مقدار ترکیبات فنل و ظرفیت آنتی اکسیدان کل در اندام های مختلف گیاه Orchis simia یکسان نیست و در 3 گروه مختلف قرار گرفتند. بیشترین میزان فنل کل (138/65 میلی گرم معادل اسید گالیک بر گرم وزن خشک) در گل آذین ارکیده مشاهده شد. همچنین بالاترین و کمترین میزان ظرفیت آنتی اکسیدان بهترتیب مربوط به نمونه های گل آذین (77/58 میکرومول بر گرم وزن خشک) و ساقه (53/24 میکرومول بر گرم وزن خشک) بهدست آمد. از بین نمونه های برگ، ساقه و گل آذین O. simia، ساقه آن دارای بالاترین میزان مشتقات بی بنزیل بود. بیشترین میزان ترکیبات فرار شناسایی شده در عصاره ها از نوع کریزوتوکسین (Chrysotoxin) بهمیزان (2/286 میکرو گرم بر میلی لیتر) بود که در ساقه رویت شد. درحالی که سایر ترکیبات فرار مانند ترکیبات گیگانتول (Gigantol) و موسکاتیلین (Moscatilin) بهمیزان کمتری بهدست آمد و کریپیداتین (Crepidatin) در ساقه بسیار ناچیز (0/213 میکروگرم بر میلی لیتر) و در برگ و گل آذین شناسایی نشد. بیشترین میزان ترکیبات آلکالوئید شامل تتراندرین (47/20 نانو گرم بر میلی لیتر) و در گل آذین به دست آمد. کوکسولین (Cocsuline)، ترکیب آلکالوئید مشترک در تمامی اندام های مورد مطالعه بود و بیشترین مقدار این ترکیب در گل آذین (30/54 نانو گرم بر میلی لیتر) و سپس در ساقه (28/81 نانو گرم بر میلی لیتر) شناسایی شد. 5 ترکیب آلکالوئید شامل (Isotetrandrine، (+)-thalmirabine ، Dimethyltubocurarine،Pheanthine وThalidasine) فقط در برگ و 4 ترکیب شامل (Gyroamericine، Racemosidine C، Chondrofoline و Thalfoetidine) در ساقه و 5 ترکیب شامل (+)-angchibangkine)، (+)-12-O-methyltricordatine، Baluchistine، (+)-Tubocurarine chloride و Penduline) در گل آذین ارکیده O. simia شناسایی شدند که از بین آن ها، ترکیبات موجود در گل آذین ارکیده، بیشترین مقدار را بهخود اختصاص دادند.
نتیجه گیریآگاهی مناسب از ترکیب شیمیایی گیاه منجر به درک بهتر ارزش دارویی احتمالی آن می شود. بنابراین در این پژوهش، مقدار ترکیبات بیوشیمیایی و ظرفیت آنتی اکسیدان عصاره ها در اندام های برگ، ساقه و گل آذین ارکیده سیمیا مطالعه شد. طبق نتایج این پژوهش، گل آذین O. simia منبع بالقوه ظرفیت آنتی اکسیدان، فنل و آلکالوئید است که نقش دارویی مهمی خواهند داشت. متابولیت های ثانویه به دست آمده از این گیاه برای اولین بار گزارش می شوند و برای پیشرفت ها و کاربردهای دارویی جدید در آینده مفید خواهند بود. همچنین، این مطالعه به کاهش ضایعات ارکیده مورد مطالعه در تولید صنعتی کمک خواهد کرد، زیرا اندام های هوایی آن می تواند برای اهداف دارویی مورد بهره برداری قرار گیرد.
کلیدواژگان: ظرفیت آنتی اکسیدان، عصاره، فنل کل، گیاه ارکیده، متابولیت های ثانویه، HPLC -
صفحات 67-79مقدمه و هدف
کاهش تنوع ژنتیکی در گوجهفرنگی (L.Solanum lycopersicum )، ناشی از اهلی شدن و به نژادی، حفظ و به کارگیری تمام منابع ژنتیکی موجود را ضروری نموده است. محدود شدن ارقام گوجهفرنگی مورد کشت به ارقام اصلاح شده و کاهش تنوع ژنتیکی، مطلوب نبوده و موجب آسیبپذیری و ناپایداری تولید می گردد. از تودههای بومی به عنوان منابع ژنی جهت اصلاح و معرفی ارقام زراعی برتر میتوان بهره برد. تودههای محلی از مهمترین منابع ژنتیکی هستند. آنها اغلب غیریکنواخت میباشند و از ژنوتیپ های مختلف که به طور عمده خالص هستند، تشکیل شدهاند. به نژادی گوجه فرنگی در این است که صفات مطلوب از والدین به نتاج انتقال داده و باعث تنوع محصولات و کیفیت گوجه فرنگی شود. با توجه به وجود تنوع فراوان تودههای گوجهفرنگی که در ایران یافت میشوند میتوان از آنها در جهت گزینش ارقام با کیفیت بالا و تولید دورگه های مطلوب بهره برد. ارقام اولیه گوجه فرنگی در مناطق مختلف ایران به صورت خودرو در حال رشد هستند. این گوجه فرنگی در طبیعت یا توسط کشاورزان رشد کرده و میوه هایی را در اندازه ریز تا متوسط تولید کرده که از نظر مورفولوژیکی دارای خصوصیات رشدی نامحدود هستند که برای ارقام گلخانهای گوجه فرنگی مناسب میباشند. هدف از تحقیق حاضر، انتخاب توده های برتر برای انجام تلاقیهای هدفمند، بررسی وراثت پذیری صفات مرتبط با میوه، میزان هتروزیس در نسل اول و انتخاب نتاج با میوه ریز و رشد نامحدود بود.
مواد و روشها:
در این پژوهش تعداد 9 توده بومی گوجه فرنگی گیلاسی بومی در ایران شامل: توده کفش گیری از گرگان، 2) توده دارکلاته از روستای دارکلاته فندرسک بخش خان ببین، 3) توده کردستان، 4) توده ورامین، 5) توده رشت، 6) توده خواجه نفس از گرگان، 7) توده رفسنجان، 8) توده ساری از جویبار و 9) توده کرمانشاه شناسایی شده و بذرگیری از آنها انجام شد. از بین این تودهها 17 تلاقی انجام شد و نتایج نسل اول آنها مورد بررسی قرار گرفت. بعد از جمع آوری گرده از والد پدری و حذف پرچم گلهای والد مادری، گرده روی کلاله مادری در صبح زود و قبل از باز شدن گل ها قرار گرفت. در هر توده 6 تا 10 بوته برای تلاقی انتخاب شدند. در یک خوشه نیز 2 تا 4 گلچه برای تلاقی در نظر گرفته شد. در صورت عدم گردهافشانی و عدم تشکیل میوه، تلاقی تکرار شد. بعد از انجام تلاقی و برای کنترل و جلوگیری از تلاقی ناخواسته از جانب حشرات از توری توری نازک (توری پشه بند) استفاده شد و روی بوته ها با آن بهطور کامل محصور گردید. 40 - 30 روز بعد از تلاقی، میوه های تشکیل شده برداشت گردیدند. پس از انجام انواع گرده افشانی، میوه های بهدست آمده در آزمایشگاه از نظر صفاتی شامل حجم میوه، وزن میوه، طول میوه، قطر میوه، تعداد بذر در میوه، مواد جامد محلول، اسیدیته و ویتامین ث مورد ارزیابی قرار گرفتند. طرح بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی با 17 تیمار (17 تلاقی) در سه تکرار اجرا شد. تجزیه واریانس صفات اندازه گیری شده به صورت یک طرفه با استفاده از نرم افزار SAS نسخه 9/1 انجام شد. اجزای واریانس، وراثت پذیری عمومی، ضرایب تنوع فنوتیپی، ژنوتیپی و محیطی و نیز میزان هتروزیس صفات محاسبه شدند.
یافته ها:
تجزیه واریانس صفات مختلف میوه نشان داد که بین تلاقیهای مورد مطالعه از نظر صفات حجم میوه، طول میوه، وزن میوه، قطر میوه، تعداد بذر میوه، مواد جامد محلول، اسیدیته و ویتامین ث تفاوت معنیداری در سطح احتمال یک درصد وجود دارد. مقایسه میانگین صفات نشان داد که صفات وزن میوه، قطر میوه و طول میوه بهترتیب با مقادیر 28/16 گرم، 3/29 میلیمتر و 2/71 میلیمتر در نتاج تلاقی کرمانشاه*رشت بیشترین مقدار را دارد. در نتاج تلاقی ساری*رشت بیشترین حجم میوه با 18/8 میلیلیتر ثبت شد. در نتاج تلاقی گرگان*ورامین و کفش گیری*کردستان، به ترتیب با 141 و 140 عدد بیشترین تعداد بذر در هر میوه شمارش شد. بالاترین مواد جامد محلول با 8/67 درصد در نتاج تلاقی رفسنجان*کردستان، بیشترین اسیدیته با 11/03 میلی گرم در 100 میلی لیتر آب در نتاج تلاقی رفسنجان*رشت بالاترین ویتامین ث با 6/1 میلی گرم در 100 میلیلیتر آب در نتاج تلاقی کفش گیری*رفسنجان مشاهد شد. نتایج هتروزیس نسبت به میانگین والدین نشان دهنده بروز هتروزیس مثبت در قطر و حجم میوه بود. همچنین هتروزیس منفی در طول میوه، وزن میوه و تعداد بذر مشاهد شد. تمامی تلاقیها هتروزیس مثبت و بالایی را در مورد حجم میوه نشان دادند و بالاترین هتروزیس حجم میوه با 10/71 در نتاج تلاقی کفش گیری*کردستان بهدست آمد. تلاقی برتر از نظر قطر میوه در تلاقی کرمانشاه*رشت، با هتروزیس 7/53 شناسایی شد.
نتیجه گیری:
نتایج به دست آمده نشان داد که بالاترین میزان وراثتپذیری عمومی (h2) و پیشرفت ژنتیکی بهترتیب برای صفات ویتامین ث، اسیدیته میوه، وزن میوه و حجم میوه وجود دارد که در تلاقی های کفش گیری*رفسنجان، رفسنجان*رشت و کرمانشاه*رشت بهدست آمد. از طرف دیگر در صفات حجم میوه، وزن میوه، تعداد بذر میوه، مواد جامد محلول، اسیدیته و ویتامین ث ضریب تنوع ژنتیکی بیشتر از ضریب تنوع فنوتیپی بود که نشان دهنده تاثیر کمتر عوامل محیطی بر این صفات بود. بهعبارتی بالا بودن وراثتپذیری، پیشرفت ژنتیکی و تنوع ژنتیکی برای صفات کمی و کیفی میتواند به اصلاح گر برای انتخاب بهترین ترکیب و رسیدن به سطح مطلوبی از پتانسیل عملکرد کمک کند.
کلیدواژگان: تلاقی، توارث پذیری، دانه گرده، گرده افشانی، واریانس فنوتیپی -
صفحات 80-92مقدمه و هدف
زیره سبز با نام علمی (.LCuminum cyminum ) از خانواده چتریان (Umbelliferae) Apiaceae،گیاهی معطر، یکساله و علفی است. این گیاه یکی از گیاهان دارویی متحمل به شرایط کمآبی با دوره رشد کوتاه میباشد که میتواند عملکرد قابل قبول و اقتصادی تحت شرایط کمآبی تولید نماید. همچنین زیره سبز در حال حاضر دومین ادویه پرمصرف جهان بعد از فلفل (Pepper nigrum) میباشد از اینرو اهمیت بالایی دارد. در این آزمایش هدف ارزیابی اکوتیپها، محیطها، روابط اکوتیپها و محیطها و در نهایت شناسایی اکوتیپهای پایدار زیره سبز با عملکرد بالا با استفاده از روشهای AMMI و GGE بایپلات بود.
مواد و روشها:
به منظور بررسی پایداری عملکرد اکوتیپهای زیره سبز (بردسکن، بیرجند، تایباد، داورزن، فردوس، صالح آباد، نهبندان)، آزمایشی در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در چهار تاریخ کاشت (15 آبان، 15 آذر، 15 دی و 15 بهمن) در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی جنوب استان کرمان در سال زراعی1400-1399 انجام گرفت. بذرها با دست بر روی ردیفها در عمق یک سانتیمتری با فاصله 5 سانتیمتر از یکدیگر کشت شدند فاصله ردیفها از یکدیگر 20 سانتیمتر بود. آبیاری بهصورت قطرهای و وجین علفهای هرز بهصورت دستی انجام شد. بوتهها پس از رسیدگی فیزیولوژیک برداشت و دانهها از سایر اندامها جداسازی شد و بهعنوان عملکرد دانه هر کرت ثبت گردید. جهت تجزیه پایداری عملکرد اکوتیپهای مورد بررسی از مدل امی و از مولفههای اثر متقابل اول و دوم امی (IPCA1, IPCA2) بهعنوان پارامترهای پایداری برای اکوتیپها و تاریخ کشتها (محیطها) استفاده گردید. جهت انجام آنالیز دادههای بهدست آمده و تفسیر اثر متقابل اکوتیپ× تاریخ کاشت و تعیین ابر محیطها (Mega-emvironment) از روش GGE بایپلات استفاده شد.
یافته ها:
نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثر محیط (تاریخ کاشت)، اکوتیپ و اثرمتقابل تاریخ کاشت در اکوتیپ معنیدار است. باتوجه به معنیداری اثر محیط و توجیه 80 درصد تغییرات توسط این اثر و همچنین معنیداری اثرمتقابل، تجزیه پایداری عملکرد دانه برای اکوتیپها در تاریخهای کاشت مختلف انجام شد. نتایج تجزیه AMMI نشان داد که دو عامل یا مولفه IPCA1 (AMMI 1) وIPCA2 (AMMI 2) در مجموع 93/56 درصد از کل تغییرات واریانس اثر متقابل ژنوتیپ × محیط را شامل میشود. برای استفاده همزمان از تمام مو لفهها از ارزش پایداری امی (ASV) استفاده شد. آماره ASV نشان داد اکوتیپ نهبندان با کمترین مقدار (1/91) پایدارترین اکوتیپ بود و اکوتیپهای فردوس و صالح آباد با بالاترین مقدار ASV ناپایدارترین اکوتیپها بودند. همچنین نتایج حاصل از روش GGE بایپلات نشان داد که دو مولفه اصلی اول و دوم بهترتیب 83/71 و 9/29 درصد و در مجموع 93 درصد از تنوع مربوط به برهمکنش اکوتیپ× تاریخ کاشت را توجیه نمودند که نشاندهنده اعتبار تجزیه GGE بایپلات انجام شده است. براساس تجزیه GGE بایپلات تاریخهای کاشت 15 آبان و 15 آذر در یک ابرمحیط قرار گرفتند و بیشترین متوسط عملکرد دانه را داشتند و دو تاریخ کاشت 15دی و 15بهمن نیز در یک ابرمحیط قرار گرفتند و کمترین متوسط عملکرد دانه را دارا بودند. نمودارها نشان داد که اکوتیپ فردوس سازگاری خصوصی بالایی به دو تاریخ کاشت 15 آبان و 15 آذر دارد و اکوتیپهای بیرجند و داورزن سازگاری خصوصی بالایی با تاریخ کاشت های 15دی و 15بهمن دارند. اکوتیپهای تایباد، صالحآباد و نهبندان هیچ سازگاری خصوصی با تاریخ کاشتهای مورد بررسی نشان ندادند. در این مطالعه اکوتیپهای فردوس و بیرجند هر چند از متوسط عملکرد دانه بالاتری در مقایسه با دیگر اکوتیپها برخوردار بودند اما بهواسطه فاصلهای که از خط AEC داشتند در گروه اکوتیپهای با پایداری کم قرار گرفتند. در این پژوهش اکوتیپ نهبندان بهواسطه نزدیکی به خط AEC پایدارترین اکوتیپ بود اما از عملکرد دانه پایینی برخوردار بود. همچنین نتایج GGE بایپلات نشان داد اکوتیپ بیرجند نزدیکترین اکوتیپ به ژنوتیپ ایدهآل بود و مطلوبترین اکوتیپ محسوب میگردد. اکوتیپهای بردسکن، فردوس و داورزن، اکوتیپهایی هستند که در رتبههای بعدی از لحاظ مطلوبیت قرار دارند و اکوتیپهای صالحآباد و تایباد بهخاطر داشتن بیشترین فاصله با ژنوتیپ ایدهآل نامطلوبترین اکوتیپها شناسایی شدند.
نتیجه گیری:
نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثر محیط (تاریخ کاشت)، اکوتیپ و اثرمتقابل تاریخ کاشت در اکوتیپ کاملا معنیدار است. نتایج بایپلات تجزیه AMMI نشان داد که اکوتیپ نهبندان پایدارترین و اکوتیپهای فردوس و صالحآباد ناپایدارترین اکوتیپها هستند. این موضوع از طریق آماره ارزش پایداری امی (ASV) نیز تایید شد. همچنین نتایج GGE بای پلات نشان داد که تاریخ های کاشت 15 آبان و 15 آذر با دارا بودن بیشترین متوسط عملکرد دانه در یک ابرمحیط قرار دارند و دو تاریخ کاشت 15دی و 15بهمن که کمترین متوسط عملکرد دانه را داشتند نیز در یک ابرمحیط قرار گرفتند. این موضوع میتواند بیانگر مشخص شدن گستره زمانی تاریخ کشت برای حصول عملکرد قابل قبول باشد هرچند که با تاخیر در کشت، کاهش عملکرد وجود دارد. در نهایت نمودارها نشان دادند که اکوتیپ نهبندان پایدارترین اکوتیپ با عملکرد کمتر از حدمتوسط و اکوتیپ بیرجند ایدهآلترین اکوتیپ معرفی شد. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که اگر اکوتیپ بیرجند کشت گردد نهتنها عملکرد بالایی دارد بلکه پایداری نسبی بالایی نیز برخوردار است.
کلیدواژگان: اکوتیپ بیرجند، تجزیه امی، GGE بای پلات، ASV -
صفحات 93-103مقدمه و هدف
گندم گیاهی است که در محیط های مختلف در سراسر جهان کشت می شود و تقریبا 20 درصد انرژی و 25 درصد نیازهای پروتئینی جمعیت جهان را تامین می نماید. گندم دوروم (L.var durumTriticum turgidum ) محصولی صنعتی است که عمدتا در صنایع تولید ماکارونی مورد استفاده قرار میگیرد. علاوه بر این، اختلاف قیمت گندم دوروم در بازارهای جهانی نسبت به گندم نان، برخی از کشورها را بر آن داشته تا سطح زیر کشت و تولید این محصول را افزایش داده و به صادرات آن مبادرت ورزند و گندم نان مورد نیاز خود را از طریق واردات تامین کرده و با این کار مبالغ هنگفتی ارز استحصال نمایند. هر چند که اغلب عقیده بر این است که گندم دوروم نسبت به گندم نان عملکرد کمتری تولید میکند ولی نتایج آزمایشات یکنواخت سراسری انجام شده در سالهای اخیر، نشان داد که نهتنها عملکرد گندم دوروم کمتر از گندم نان نیست بلکه لاینها و ارقام امیدبخش گندم دوروم در شرایط اجرای آزمایشهای انجام گرفته نسبت به آن افزایش عملکرد هم دارند و اگر 20% افزایش قیمت دانه آن را هم در نظر بگیریم توسعه و ترویج کشت آن در مناطق تنشدار میتواند بهره اقتصادی بیشتری را برای تولید کنندگان و کشور فراهم آورد. تولید ارقام زراعی دارای ویژگیهای مناسب، عملکرد بالا و پایدار در تولید، از اهداف اصلی برنامههای بهنژادی گندم است. از اینرو شناسایی لاینها و ارقام مناسب جهت کشت در هر منطقه جغرافیایی از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد. با ارزیابی مجموعه لاینهای جدید هرگیاه در هر منطقه، امکان دستیابی به چنین هدفی امکانپذیر میباشد. با توجه به برنامه ویژه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر در طرح افزایش ضریب خوداتکایی گندم برای معرفی ارقام جدید، این بررسی نیز برای دستیابی به ژنوتیپهای پر محصولتر و امیدبخش گندم دوروم در منطقه شمال استان خوزستان انجام گرفت.
مواد و روشها:
بدین منظور و جهت شناسایی بهترین لاین های گندم دوروم از لحاظ عملکرد و سایر صفات زراعی، آزمایشی طی دو سال زراعی 1400-1399 و 1401-1400 در مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی صفی آباد دزفول اجرا گردید. در سال اول تعداد 76 لاین جدید گندم دوروم بههمراه 3 رقم شاهد آران، هانا و مهرگان به صورت مشاهده ای و در سال دوم 37 لاین برتر سال اول بههمراه سه رقم شاهد در قالب طرح آلفا لاتیس مورد ارزیابی قرار گرفتند. علاوه بر عملکرد دانه، صفات زراعی مهم دیگر شامل تاریخهای ظهور سنبله، رسیدگی فیزیولوژیکی، طول دوره پرشدن دانه، میزان خوابیدگی، ارتفاع بوته و وزن هزار دانه محاسبه و در انتخاب نهایی مدنظر قرار گرفتند. برای نتایج هر سال پارامترهای آماری (شاخصهای تمایل به مرکز) با استفاده از نرمافزار Excel اندازه گیری گردید. همچنین میزان همبستگی بین صفات با استفاده از نرمافزار SPSS اندازه گیری شد. علاوه براین جهت انجام تجزیه واریانس طرح آلفالاتیس از نرمافزار MetaR استفاده گردید. همچنین جهت گروهبندی لاینهای مورد آزمایش، دندوگرام با استفاده از روش Ward و با نرمافزار SPSS رسم شد.
یافته ها:
نتایج بررسی صفات در سال اول نشان داد که لاین های مورد آزمایش دارای تنوع بسیار بالایی بودند بهنحوی که میزان عملکرد آنها از 5883 کیلوگرم در هکتار برای ضعیفترین لاین تا 8350 کیلوگرم در هکتار برای بهترین لاین متغیر بود و میانگین عملکرد کلیه لاینهای مورد آزمایش برابر 7231 کیلوگرم در هکتار بود. علاوه بر این میانگین عملکرد 37 لاین انتخابی در سال دوم در حدود 6423 کیلوگرم در هکتار بود که نسبت به عملکرد همین لاینها در سال اول (7397 کیلوگرم در هکتار) در حدود یک تن کاهش داشت. یکی از اصلیترین دلایل این کاهش عملکرد را میتوان به افزایش دمای اسفند ماه در سال دوم (دمای میانگین 20 درجه سانتی گراد) نسبت به سال اول (16 درجه سانتیگراد) ذکر کرد که باعث گردید میانگین دوره پر شدن دانه از 49/3 روز در سال اول به 45/3 در سال دوم برسد. در نهایت با توجه به مجموع صفات اندازهگیری شده طی دو سال زراعی و تجزیه خوشهای، لاین های شماره 6، 38، 57، 58، 59 و 73 بهعنوان برترین لاین ها انتخاب شدند. عملکرد این لاینها در سال اول بهترتیب برابر 8350، 8303، 7917، 7537، 8000 و 8130 کیلوگرم در هکتار و در سال دوم به ترتیب برابر 6933، 6917، 6775، 7045، 7178 و 6815 کیلوگرم در هکتار بود. در حالیکه میانگین عملکرد شاهدهای آران، هانا و مهرگان به ترتیب در سال اول برابر 7207، 7148 و 7109 کیلوگرم در هکتار و در سال دوم برابر 5698، 6208 و 5927 کیلوگرم در هکتار بود. دندوگرام رسم شده با استفاده از مجموع صفات اندازه گیری شده، 40 لاین مورد بررسی را در سه گروه مختلف قرار داد که هر کدام دارای دو زیر گروه میباشند. نکته مهم در رابطه با تجزیه خوشهای این است که در این تجزیه نیز، لاینهای برتر انتخابی (لاینهای شماره 6، 38، 57، 58، 59 و 73) در یک گروه قرار گرفته اند و تنها لاین شماره 61 به آنها اضافه گردیده است.
نتیجه گیری:
در بررسی شجره لاین های برتر مشخص گردید که در شجره 4 لاین، یک والد مشترک به نام PLATA وجود دارد که احتمالا توانسته تا حدودی باعث برتری این لاین ها نسبت به سایر لاین های مورد آزمایش گردد. با توجه به این نتایج میتوان پیشنهاد استفاده از این لاین جهت بهبود برنامه اصلاحی گندم دوروم در مناطق گرم و خشک جنوب را مطرح و اجرایی کرد.
کلیدواژگان: آران، تجزیه خوشه ای، عملکرد، هانا، PLATA -
صفحات 104-117مقدمه و هدف
خوزستان به عنوان یکی از مهم ترین استان های تولیدکننده ذرت کشور فاقد ارقام اصلاح شده سازگار با شرایط استثنایی بسیار گرم و خشک است و متکی به ارقام خارجی از جمله رقم قدیمی سینگل کراس 704 است. برای تهیه ارقام مناسب خوزستان بایستی لاین هایی در منطقه تولید و ارزیابی گردند که بتوانند در تولید ارقام هیبرید و آزاد گرده افشان بهکار گرفته شوند.
مواد روشها:
به منظور شناسایی و اصلاح صفات مهم و اثرگذار روی عملکرد دانه ذرت، در دو فصل زراعی (تابستان 1396 و بهار 1397) تعداد 289 لاین ذرت را با هیبرید سینگل کراس 704 تلاقی داده شدند. آزمایش در قالب طرح مربع لاتین ساده 17×17 با دو تکرار طی سالهای 1396 و 1397 در مرکز تحقیقات کشاورزی صفیآباد دزفول صورت پذیرفت. صفات اندازه گیری شده از مرحله داشت تا برداشت شامل صفات زراعی ارتفاع بوته، طول گل تاجی، تعداد شاخه های فرعی گل تاجی، قطر ساقه، تعداد برگ در بوته، قطر بلال، عمق دانه، طول بلال، تعداد ردیف دانه در بلال، تعداد دانه در ردیف، وزن صد دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت بودند که بر اساس دستورالعمل بخش ذرت و گیاهان علوفهای موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کشور اندازهگیری شدند. عملکرد بر مبنای 14 درصد رطوبت دانه به همراه سایر صفات از دو خط وسط هر کرت آزمایشی اندازه گیری و محاسبه شدند. مطالعه پارامترهای ژنتیکی در این پژوهش با استفاده از امید ریاضی میانگین مربعات در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی به صورت روابط ژنتیکی محاسبه شدند. برای محاسبه همبستگی بین صفات مورد مطالعه از میانگین آن ها استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل همبستگی بین صفات و شناسایی عاملهای مشترک موثر بر صفات مورد مطالعه از تجزیه به عاملها به روش مولفه های اصلی و چرخش واریماکس استفاده شد. در نهایت تجزیه واریانس دادهها و محاسبه ضرایب همبستگی بین متغیرها با استفاده از نرم افزار SAS Ver 9.20 و و تجزیه به عاملها با استفاده از نرم افزار StatGraphics ver 19.0 انجام گرفت.
یافته ها:
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که از نظر کلیه صفات مورد مطالعه بهجز طول بلال، تعداد ردیف دانه و تعداد دانه در ردیف تنوع ژنتیکی قابلقبولی بین لاینهای امیدبخش ذرت وجود داشت. نتایج حاصل از تجزیه مرکب در دو فصل زراعی نشان داد که اثر ژنوتیپ از نظر کلیه صفات مورد مطالعه در سطح یک درصد معنیدار شدند که تنوع ژنتیکی قابلتوجهی در بین ژنوتیپهای مورد بررسی از نظر کلیه صفات وجود دارد. معنیدار شدن اثر برهمکنش ژنوتیپ × فصل برای تمام صفات مورد مطالعه در سطح یک درصد نشان دهنده واکنش متفاوت ژنوتیپ ها در دو فصل تابستان و بهار میباشد. بیشترین و کمترین میزان واریانس ژنتیکی و فنوتیپی در فصل تابستان و بهار بهترتیب به صفات عملکرد بیولوژیک و عمق دانه اختصاص دارد. دامنه تنوع ژنتیکی در فصل تابستان در صفات مورد مطالعه از 1/96 تا 32/72 متغیر بود. همچنین دامنه تنوع ژنتیکی در فصل بهار در صفات مورد بررسی از 7/63 تا 29/88 متغیر بود. بیشترین میزان تنوع ژنتیکی و فنوتیپی در بین صفات مورد مطالعه به صفت تعداد شاخههای فرعی گل تاجی (بهترتیب 32/72 و 33/35) در فصل تابستان تعلق گرفت. بالاترین میزان وراثتپذیری در فصل بهار برای عملکرد بیولوژیک (97/69 درصد)، عملکرد دانه (97/43 درصد)، عمق دانه (97/06 درصد)، طول بلال (96/30 درصد) و ارتفاع بوته (95/74 درصد) مشاهده شد در حالیکه بالاترین میزان وراثتپذیری بههمراه بیشترین مقدار پیشرفت ژنتیکی برای صفات عملکرد بیولوژیکی و عملکرد دانه مشاهده شد لذا عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه در این مطالعه می توانند مهم ترین معیار برای گزینش لاینهای والدینی در برنامه های به نژادی محسوب گردد. نتایج تجزیه ضرایب همبستگی بر روی صفات مورد مطالعه در فصل تابستان نشان داد که در بین صفات مورد مطالعه تعداد دانه در ردیف با 0/81، عملکرد بیولوژیک با 0/72، قطر بلال با 0/62 و عمق دانه با 0/52 تاثیر متوسط به بالایی بر عملکرد دانه داشتند. همچنین در فصل بهار صفات عملکرد بیولوژیک با 0/86، وزن صد دانه با 0/65، تعداد دانه در ردیف با 0/64، طول بلال با 0/64 و قطر بلال با 0/63 تاثیر متوسط به بالایی بر عملکرد دانه داشتند. نتایج حاصل از تجزیه به عاملها در دو فصل تابستان و بهار نشان داد که پنج عامل پنهانی و مستقل، بهترتیب 71/40 و 72/27 درصد از تغییرات کل داده ها را توجیه کردند؛ بهطوریکه پنج عامل پنهانی برای فصل تابستان تحت عنوان سهم عملکرد دانه از کل ماده خشک (33/10 درصد)، عامل ارتفاع بوته (15/80)، عامل اجزای تشکیل دهنده قطر بلال (8/80)، عامل ارتفاع گل تاجی (7/50)، و عامل وزن دانه (7/20) نام گذاری شدند.
نتیجه گیری:
با توجه به اینکه دو عامل سهم عملکرد دانه از کل ماده خشک و عامل ارتفاع بوته بیش از 61 درصد کل تنوع قابل توجیه 14 صفت در 289 لاین را توجیه می کنند این دو عامل قابلیت تعریف و تشخیص تفاوت ها و شباهت ها را برای لاین هایی که در شرایط بهار خوزستان اصلاح شده باشند دارند.
کلیدواژگان: تجزیه به عامل ها، ذرت، گزینش، وزن هزار دانه، همبستگی -
صفحات 118-135مقدمه و هدف
شوری یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی و محدودکننده ترین عامل تولید محصولات کشاورزی در سراسر جهان است که رشد، نمو و عملکرد نهایی گیاهان زراعی را تحت تاثیر قرار میدهد. با توجه به اینکه کلزا یکی از مهم ترین منابع روغن گیاهی در جهان به شمار می رود و دانه آن حاوی بیش از 40 درصد روغن و کنجاله حاصل از روغن کشی آن دارای بیش از 35 درصد پروتئین است و در حال حاضر در بین گیاهان روغنی بعد از سویا و نخل روغنی مکان سوم را در جهان داراست، بنابراین شناخت ژنوتیپهای متحمل به تنش شوری یک ضرورت است. بههمین جهت، با توسعه و پیشرفت ارقام کلزا متحمل و سازگار به شوری می توان زمینه افزایش تولید پایدار این محصول را فراهم نمود. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی واکنش ژنوتیپ های کلزا به تنش شوری با استفاده از ویژگی های زراعی و بیوشیمیایی انجام شد.
مواد و روشها:
به منظور بررسی تنوع ژنتیکی موجود در بین ژنوتیپهای کلزا از نظر صفات ریخت شناسی، فیزیولوژیکی و زراعی در خاک های شور، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 17 ژنوتیپ پاییزه کلزا در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی در سال زراعی 98-1397 با سه تکرار انجام شد. خصوصیات ارتفاع بوته، تعداد خورجین بارور، تعداد دانه در خورجین، طول خورجین، مساحت خورجین، سرعت رشد بوته، وزن هزاردانه، عملکرد دانه، درصد روغن دانه و عملکرد روغن اندازه گیری شد. پس از اندازه گیری صفات موردمطالعه، بهمنظور بررسی روابط موجود بین عملکرد و اجزای عملکرد، با صفات مورفولوژیکی و بررسی اهمیت نسبی صفات موثر بر عملکرد ژنوتیپ های مورد مطالعه، تجزیه واریانس، مقایسه میانگین ها، تجزیه همبستگی، تجزیه خوشه ای و بایپلات انجام شد.
یافته ها:
ژنوتیپ های مورد مطالعه از نظر ارتفاع بوته، تعداد خورجین بارور، تعداد دانه در خورجین، طول خورجین، مساحت خورجین، سرعت رشد بوته، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، درصد روغن دانه و عملکرد روغن، از نظر آماری اختلاف معنی داری با یکدیگر داشتند. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که ژنوتیپ کرج 11 دارای طول خورجین، تعداد خورجین بارور و عملکرد و درصد روغن بالا، ژنوتیپ کرج 5 دارای سرعت رشد بوته و درصد روغن بالا و ژنوتیپ کرج 15 دارای ارتفاع بوته و تعداد خورجین بارور بالایی بودند. با توجه به نتایج مقایسات میانگین می توان ژنوتیپ های کرج 5، 11 و 15 را بهعنوان ژنوتیپ های متحمل به تنش شوری و ژنوتیپ های کرج 2، 4، 6، 9 و 12 را بهعنوان ژنوتیپ های حساس به تنش شوری در نظر گرفت. بر اساس تجزیه بایپلات حاصل مشخص شد که ژنوتیپهای کرج 8 و کرج 14 با صفات تعداد خورجین بارور، تعداد دانه در خورجین، طول خورجین، مساحت خورجین و سرعت رشد بوته رابطه قوی داشتند. همچنین بر اساس نتایج بهدست آمده مشاهده شد که صفات ارتفاع بوته، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و درصد روغن دانه با ژنوتیپهای کرج 11، 5، 7، 10 و 15 همبستگی قوی داشتند. بر اساس نتایج تجزیه همبستگی، عملکرد دانه با صفات ارتفاع بوته، درصد روغن دانه و تعداد خورجین بارور دارای همبستگی مثبت و معنی داری بود که از این میان ضریب همبستگی ساده عملکرد دانه با درصد روغن بیشترین مقدار بود (0/87). همبستگی تعداد دانه در خورجین با صفات طول خورجین (0/69)، مساحت خورجین (0/55) و تعداد خورجین بارور (0/67) مثبت و معنی دار بود. لذا ژنوتیپ هایی که خورجین های طویل تر و تعداد خورجین های بیشتری داشتند به افزایش تولید تعداد دانه که یکی از اجزای مهم عملکرد دانه می باشد در اراضی شور کمک می کنند، بنابراین اندازه و تعداد خورجین های بالای هر بوته نشان از عملکرد بالای آن بوته است. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه به مولفههای اصلی مشاهده شد که مولفه اول و دوم بهترتیب با 44/66 و 31/22 درصد بیش ترین مقدار واریانس نسبی را در بین کلیه مولفههای مورد مطالعه دارا بودند و در مجموع 75/88 درصد از واریانس کل را بهخود اختصاص دادند. نتایج مربوط به بارهای عامل نشان داد که در مولفه اول صفات تعداد خورجین بارور، عملکرد دانه، عملکرد روغن و درصد روغن دانه بیش ترین میزان بار عامل را دارا بودند. همچنین در مولفه دوم صفت سرعت رشد بوته دارای بیشترین میزان بار عامل در بین تمامی صفات مورد مطالعه بود. تجزیه خوشه ای، ژنوتیپ ها را در چهار گروه قرار داد که دندروگرام حاصل از تجزیه کلاستر نشان داد که کلیه ژنوتیپهای مورد مطالعه بر اساس همه صفات اندازه گیری شده به چهار گروه مجزا تفکیک شدند. گروههای اول دارای سه ژنوتیپ کرج 1، 13 و 16، گروه چهارم نیز مانند گروه اول سه ژنوتیپ را در خود جای داد که شامل کرج 11، 5 و 15 بود، و خوشه گروه سوم تعداد پنج ژنوتیپ شامل کرج 14، 3، 8، 7 و 10 قرار گرفتند و سایر ژنوتیپهای باقی مانده در گروه دوم جای گرفتند.
نتیجه گیری:
نتایج پژوهش حاضر نشان داد که تنوع ژنتیکی قابل قبولی در بین ژنوتیپ های کلزا از نظر صفات مورد ارزیابی در اراضی شور وجود دارد که نشان از اهمیت این ذخائر ژنتیکی و امکان استفاده از آن ها جهت دستیابی به ژنوتیپ های برتر در برنامه های به نژادی تحمل به تنش شوری می باشد.
کلیدواژگان: تجزیه کلاستر، درصد روغن، شوری، کلزا -
صفحات 136-147مقدمه و هدف
یکی از چالش های اصلی کشاورزان و به نژادگران گندم در دنیا، محدودیت رشد و نمو و عملکرد آن، در مواجهه با تنشهای محیطی است. کم آبی یکی از مهمترین تنش ها است که باعث کاهش در راندمان و تولید این محصول زراعی میگردد. فرار از خشکی بهعنوان یک مکانیسم سازگاری کلاسیک، به گیاه در حال رشد این امکان را می دهد تا چرخه زندگی خود را قبل از وقوع تنش خشکی کامل کند. این مساله در مناطقی که خشکسالی در پایان فصل کشت رخ می دهد، بسیار قابل اهمیت است. ژنهای دوره ی نوری علاوه بر کنترل عادت رشدی گندم، نقش کلیدی در زمان گلدهی و زودرسی گندم ایفا می نمایند و در پژوهشهای تحمل خشکی موردتوجه هستند. هدف از این تحقیق بررسی تحمل تنش خشکی در لاین های ایزوژن گندم با استفاده از شاخص های کمی تحمل تنش بود.
مواد و روش هادر پژوهش های قبلی، زودرسی از یک رقم زودرس استرالیایی به نام اکسکلیبر با استفاده از روش تلاقی برگشتی و برای توسعه نسل دوم از تلاقی برگشتی سوم به رقم روشن و کل حیدری منتقل شد. در تحقیق حاضر، گیاهان زودرس این نسل با والد تکراری (روشن و کل حیدری) در سال 1397 تلاقی داده شد تا نسل اول از تلاقی برگشتی چهارم بهدست آید. در این نسل، والدین و فرزندان از نظر ژن های کنترل کننده دوره ی نوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. در طول نسل های اول تا چهارم از تلاقی برگشتی پنجم، تنها گیاهان هتروزیگوت (Ppd-D1a/Ppd-D1b) با استفاده از نشانگرهای اختصاصی برای جایگاه Ppd-D1 انتخاب شدند. پنج نسل تلاقی برگشتی و چهار نسل خودگشنی برای داشتن آلل های مختلف Ppd-D1 در زمینه ژنتیکی یکسان انجام شد. هر دو ژنوتیپ هموزیگوت (Ppd-D1a/Ppd-D1a و Ppd-D1b/Ppd-D1b) در نسل پنجم از تلاقی برگشتی پنجم برای ایجاد لاین های ایزوژن برای Ppd-D1 انتخاب شدند. در این نسل، لاین های هموزیگوت برای آزمایش های مزرعه ای نهایی انتخاب شدند. با هدف بررسی تاثیر ژن های دوره ی نوری بر تحمل خشکی، چهار لاین ایزوژن ایجاد شده در آزمایشهایی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در سال زراعی 1399-1398 در شرایط دیم شهرستان سپیدان و در شرایط فاریاب کرمان در سال زراعی 1401-1400 مورد بررسی قرار گرفتند. صفات تعداد روز تا گلدهی، تعداد روز تا رسیدگی، طول دوره پر شدن دانه، تعداد سنبله در مترمربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و عملکرد دانه بررسی شدند. ارزیابی لاین های ایزوژن از نظر تحمل خشکی توسط هشت شاخص میانگین تولید، شاخص عملکرد، شاخص تحمل تنش، میانگین هندسی تولید، شاخص حساسیت به تنش، شاخص پایداری عملکرد و نمره تحمل به تنش صورت گرفت.
یافته هابرخلاف Ppd-D1b، که یک آلل حساس به دوره نوری است، Ppd-D1a، به عنوان یک آلل غیرحساس به دوره نوری، به طور موثری در شرایط دیم و فاریاب، گلدهی زود هنگام را بهبود می بخشد. آلل Ppd-D1a تعداد روز تا گلدهی را در زمینه ژنتیکی روشن بهمیزان 3/75 و 4/00 روز و در زمینه ژنتیکی کل حیدری بهمیزان 5/08 و 4/7 روز بهترتیب در شرایط دیم سپیدان و فاریاب کرمان کاهش داد. این نتایج در تعداد روز تا رسیدن نیز پیش بینی شد، زمانی که Ppd-D1a این صفت را به ترتیب در زمینه های ژنتیکی روشن و کل حیدری 7/04 و 8/02 روز بهبود بخشید. Ppd-D1a زودرس بودن را در هر دو زمینه ژنتیکی بهبود بخشید، در حالی که عملکرد بهتری در زمینه ژنتیکی کل حیدری داشت. این یافته ها اثر متقابل زمینه ژنتیکی و ژن Ppd-D1 را تایید کرد. علیرغم تاثیر مثبت Ppd-D1a بر زودرس بودن در هر دو زمینه ژنتیکی و تحت همه محیط ها، بین پس زمینه های ژنتیکی و آلل های Ppd-D1a برای زودرسی برهم کنش وجود داشت، به این معنی که زمینه های ژنتیکی میزان پاسخ به انتخاب را تعیین می کنند. در شرایط تنش رطوبتی از بین لاین های ایزوژن مورد مطالعه، در لاین های دارای آلل Ppd-D1a عملکرد دانه بهترتیب 96 و 99 کیلوگرم در هکتار در زمینه ژنتیکی روشن و کل حیدری به طور قابل توجهی (معادل 13 و 14 درصد افزایش) بهبود یافت. با این وجود، هیچ تفاوت معنی داری بین لاین های ایزوژن در هر دو زمینه ژنتیکی تحت شرایط فاریاب وجود نداشت. این نتایج اهمیت انتخاب و تلاقی برگشتی به کمک نشانگر را برای Ppd-D1a در برنامه های به نژادی برای شرایط دیم برجسته کرد. با توجه به وضعیت همبستگی عملکرد (*0.952) در محیط تنش خشکی و نرمال، مشخص گردید که به طور کلی گزینش در هر دو شرایط می تواند لاین ایزوژن پرمحصول و با پایداری عملکرد خوب را نشان دهد. در شرایط نرمال رطوبتی بین شاخص ها میانگین هندسی تولید، شاخص تحمل تنش، شاخص عملکرد، شاخص حساسیت به تنش و عملکرد دانه همبستگی بالایی وجود داشت. این همبستگی در شرایط تنش رطوبتی در شاخص های میانگین هندسی تولید، شاخص تحمل تنش و شاخص عملکرد بالا و معنی دار بود. نمره ی تحمل به تنش نشان داد لاینهای ایزوژن Ppd-D1a در هر دو زمینه ی ژنتیکی روشن و کل حیدری که دارای آلل عدم حساسیت به دوره ی نوری بودند دارای بیشترین نمره ی تحمل به تنش شدند. تجزیه به مولفه های اصلی ایزولاین Ppd-D1a در زمینه ی ژنتیکی روشن را بهعنوان متحمل ترین ایزولاین معرفی کرد.
نتیجه گیرینتایج نشان داد آلل -D1aPpd علاوه بر ایجاد زودرسی در لاین های ایزوژن، با استفاده از مکانیسم فرار از خشکی باعث بهبود تحمل تنش خشکی نیز می شود.
کلیدواژگان: زودرسی، عملکرد، نمره تحمل به تنش، همبستگی -
صفحات 148-159مقدمه و هدف
افزایش تقاضا برای غلاتی که به مصرف انسان و دام میرسند را میتوان از طریق توسعه کاشت ژنوتیپهای متحمل به خشکی برآورده کرد. بهدلیل وجود اثر متقابل ژنوتیپ در محیط، بهترین ژنوتیپ در یک محیط ممکن است در سایر محیطها بهترین نباشد و بنابراین، این اثر متقابل اطلاعات ارزشمندی در خصوص عملکرد هر یک از ژنوتیپها در محیطهای مختلف ارائه داده و نقش مهمی در ارزیابی پایداری عملکرد دارد. اصلاح ژنتیکی تحمل به خشکی در گیاهان زراعی جزو پایدارترین و مقرون به صرفهترین روشها برای افزایش تولید و پایداری محصول است. بررسی سازگاری و پایداری عملکرد دانه بر اساس آمارههای مختلف پارامتری و ناپارامتری پایداری و ارزیابی تحمل به تنش خشکی بر اساس شاخصهای تنش در ژنوتیپهای امیدبخش جو اقلیم معتدل کشور از اهداف این تحقیق هستند.
مواد و روشها:
به منظور بررسی سازگاری و پایداری عملکرد دانه و انتخاب ژنوتیپهای جو پرمحصول در شرایط تنش خشکی انتهای فصل در اقلیم معتدل کشور، تعداد 16 ژنوتیپ جو طی دو سال زراعی 1402-1400 در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سه ایستگاه تحقیقاتی ورامین، بیرجند و یزد در دو شرایط بدون تنش و تنش خشکی انتهای فصل (12 محیط) کشت گردیدند. پس از تعیین عملکرد دانه، شاخص های تنش شامل MP، GMP، TOL، HARM، STI، YI، YSI، RSI و SSI و همبستگی هر یک از آنها با عملکرد دانه محاسبه گردید. آمارههای پایداری در این بررسی شامل آمارههای پایداری نصار و هان (S(1- 6))، تنارزو (NP(1-4))، انحراف از خط رگرسیون (S²di)، شیب خط رگرسیون (b)، واریانس پایداری شوکلا (σ²i)، ضریب تغییرات محیطی (CV)، میانگین واریانسها (θi)، واریانس اثر متقابل ژنوتیپ و محیط (θ(i))، اکووالانس ریک (Wi²) و مجموع رتبه کانگ (KR) و روابط بین این آمارهها بر اساس همبستگی پیرسون محاسبه شدند. تجزیه واریانس، مقایسه میانگین و همبستگی ساده با استفاده از برنامه SAS-9.0، آمارههای پایداری با استفاده از برنامه STABILITYSOFT و تحلیل مولفههای اصلی، شاخصهای تنش و همبستگی هریک از این شاخصها با عملکرد دانه با استفاده از برنامه iPASTIC محاسبه شد. نمودار پراکنش سه بعدی ژنوتیپها در محدوده های A، B، C و D نیز با استفاده از نرمافزار Grapher ترسیم گردید.
یافته ها:
نتایج تجزیه واریانس مرکب حاکی از معنیداری برهمکنش ژنوتیپ در محیط بود. از نظر آمارههای S(1-2) ژنوتیپ های G11، G10، G7 و G3 و بر اساس آماره های S(3-6) ژنوتیپهای G3، G7 و G9 پایدارترین ژنوتیپها بودند. در بین معیارهای ناپارامتری تنارزو با توجه به معیار NP(1) ژنوتیپهای G3، G9 و G5، با توجه به معیار NP(2) ژنوتیپهای G3، G5 و G8 و با توجه به معیارهای NP(3) و NP(4) نیز ژنوتیپهای G3، G7 و G9 به عنوان پایدارترین ژنوتیپها شناخته شدند. بر اساس آمارههای پایداری اکووالانس ریک (W²) و شوکلا (σ²) ژنوتیپهای G9، G3 و G13 پایدارترین ژنوتیپها بودند. بر اساس روش رگرسیونی ابرهارت و راسل نیز ژنوتیپهای G7، G9 و G3 که عملکرد بالایی نیز داشتند، از سازگاری عمومی و پایداری عملکرد خوبی برخوردار بودند. بر اساس ضریب تغییرات محیطی فرانسیس و کاننبرگ (CVi)، ژنوتیپهای G2، G1 و G15 از کمترین ضریب تغییرات محیطی برخوردار بودند. از طرف دیگر، بر اساس میانگین رتبه هر ژنوتیپ در کل شاخصهای تنش (AR) نیز ژنوتیپهای G7، G2 و G3 بهترتیب به عنوان متحمل ترین و G11، G14 و G10 نیز به عنوان حساسترین ژنوتیپها به تنش خشکی انتهای فصل شناسایی گردیدند. در شرایط تنش خشکی انتهای فصل عملکرد دانه بهترتیب با شاخصهای YI، HM، GMP، STI، MP، YSI و RSI همبستگی مثبت و معنیدار و با شاخص SSI نیز همبستگی منفی و معنیداری داشت. در شرایط بدون تنش نیز عملکرد دانه به ترتیب شاخصهای MP،GMP ، STI، HM و YI همبستگی مثبت و معنیداری داشت اما بین عملکرد دانه با شاخصهای SSI، TOL، YSI و RSI همبستگی معنیداری مشاهده نگردید. تحلیل مولفههای اصلی نیز نشان داد که مولفه اصلی اول 69/71 درصد و مولفه اصلی دوم نیز 30/27 درصد از واریانس متغیرهای اصلی را توجیه کردند. مولفه اصلی اول همبستگی مثبت و بالایی با عملکرد در هر دو محیط تنش و بدون تنش و همچنین شاخصهای MP، STI، GMP و HM و مولفه دوم نیز همبستگی مثبت و بالایی با عملکرد دانه در محیط بدون تنش و شاخصهای TOL و SSI و همچنین همبستگی منفی و بالایی نیز با شاخصهای RSI و YSI داشت. بر اساس نمودار بایپلات، ژنوتیپهای G3، G7، G8، G9، G12 و G13 از پتانسیل عملکرد دانه بالاتری برخوردار بوده و نسبت به تنش خشکی متحملترند.
نتیجه گیری:
عملکرد دانه در این بررسی به ترتیب با آماره های NP(3)، KR، NP(2)، NP(4)، S(6) و S(1) همبستگی منفی و معنیداری داشت و بنابراین از این آمارهها میتوان در شناسایی ژنوتیپهای پایدار استفاده نمود. ژنوتیپهای G3، G7 و G9 بهترتیب با میانگینهای 6732/9، 6730/6 و 6608/1 کیلوگرم در هکتار ضمن داشتن بیشترین عملکرد دانه، با در نظر گرفتن مجموع رتبه بندی تمام آمارههای پایداری مورد مطالعه و همچنین شاخصهای تنش، از بالاترین پایداری عملکرد دانه و تحمل به خشکی انتهای فصل در بین ژنوتیپهای مورد بررسی نیز برخوردار بودند و میتوان از آنها بهعنوان رقم با ارزش در مناطق متاثر از تنش خشکی در اقلیم معتدل و یا بهعنوان مواد ژنتیکی مطلوب در برنامه های بهنژادی جو برای افزایش به تحمل به خشکی استفاده نمود.
کلیدواژگان: آماره های پارامتری و ناپارامتری، برهمکنش ژنوتیپ در محیط، تحلیل مولفه های اصلی، رگرسیون، سازگاری
-
Pages 1-13Background
As one of the most important cereals, bread wheat is an essential part of food security in the world, which supplies one-fifth of the total calories of the world population. Nowadays, the yield of wheat has been affected by climate change-driven drought as one of the most important abiotic stresses that has become an important threat to food security in the world. Root and stomatal traits are especially important in breeding plants to withstand drought stress. Stomata play a key role in controlling carbon dioxide uptake and water loss through transpiration. Therefore, stomatal characteristics are used as indicators of water status and plant growth, especially in drought stress conditions. Having a wide range of physiological and morphological characteristics, roots play an essential role in absorbing water and nutrients. They are also the first organ that sends signals to control the stomata in response to dryness. Therefore, the difference in the structure of the root system can cause the difference between the performance in different cultivars. This study was conducted to investigate stomatal characteristics and their relationship with the root system and plant performance in 24 bread wheat lines and cultivars.
MethodsTo investigate the relationship between stomatal dimensions and density with the root system, an experiment was conducted on 24 bread wheat genotypes in the form of a randomized complete block design with three replications in the rainfed conditions of the research farm at Zanjan University Faculty of Agriculture in the crop year 2018-2019. In this experiment, PVC pipes were used to study the root system. Twelve seeds were planted in each tube, which were thinned to seven after germination. In each experimental unit, there were two tubes for each genotype, one of which was used to evaluate traits and final yield, and the second tube was used for root studies. Stomatal traits, including the length and width of stomata and number of stomata per unit area, root traits including root length, root diameter, root volume, root surface, and root biomass, and seed yield were measured in the end. The resulting data from the measured traits were analyzed in the form of a randomized complete block design, and the averages were compared using the LSD method. The data were analyzed using multivariate statistical analyses, including regression analysis, path analysis, and factor analysis, and cluster analysis was used to group genotypes. Statistical calculations were done using SAS 9.0 and SPSS 21 software.
ResultsThe results of analysis of variance and mean comparison showed high variability among genotypes for all measured traits. The results of the mean comparison of genotypes showed that genotypes 2, 5, 8, and 16 had the highest yield, and genotype 23 had the lowest yield among the examined genotypes. The highest number of stomata on the upper and lower leaf surfaces belonged to genotypes 5 and 2. In terms of root traits, the highest diameter, volume, length, root surface, and root dry weight at a depth of 0-25 cm were recorded for genotypes 2, 3, 18, and 5, respectively. There was a high and significant correlation between the yield and the number of stomata on the upper and lower leaf surfaces, the length and width of the stomata on the upper leaf surface, diameter, volume, dry weight, and root surface at a depth of 0-25 cm in the soil. Based on the results of stepwise regression analysis, two variables, the number of stomata on the lower leaf surface and root dry weight at a depth of more than 25 cm explained 91.4% of the changes in grain yield. According to the results of the causality analysis of the number of stomata on the lower leaf surface, the most direct effect had a positive effect on seed yield. The results of factor analysis grouped the studied traits into three factors with 82.48% variability justification. The shares of the first, second, and third factors to explaining data changes were 48.86%, 24.62%, and 8.99%, respectively. Based on the plot obtained from factor analysis, genotypes 2, 5, 8, and 16 had high values for the first and second factors. According to the coefficients of the factors, it can be claimed that the genotypes located in this area have high performance, a high number of stomata, and strong root traits, which were found at the soil depth of 0-25 cm. For this reason, these are the genotypes that could produce high yields by absorbing water from the surface layers of the soil by having a large number of stomata and carrying out more photosynthesis. Moreover, the investigated genotypes were divided into three groups from cluster analysis by the ward method and Euclidean distance. Genotypes 2, 5, 8, and 16 were placed in the first group and had the highest mean values for grain yield traits, number and width of stomata on the upper and lower leaf surfaces, and root traits including diameter, volume, and dry weight at a soil depth of 0-25 cm, and root diameter at a depth greater than 25 cm. The lowest values for stomatal length were observed in both leaf surfaces. These were the best genotypes for cultivation in dry conditions.
ConclusionA strong superficial root system can provide the plant with water from scattered rains that occur with low frequency at the end of the growth period. On the other hand, the increase in the number of stomata along with their smaller size reduces leaf pores and enables a faster response of the stomata, and the rapid response of the stomata maximizes water use efficiency. Therefore, having a strong superficial root system along with high stomatal density can increase seed yield in dry conditions.
Keywords: Bread Wheat, Drought Tolerance, Grain Yield, Physiological Traits, Root Traits -
Pages 14-28Background
Maize is an important crop that is cultivated in many parts of the world. The evaluation of genotypes in breeding programs often faces two important challenges, the genotype × environment interaction effect for the target trait and unfavorable relationships between the target traits. Even though many methods have been offered for stability analysis, especially graphical tools and their relatively good efficiency in interpreting the results, it seems that the best linear unbiased predictions (BLUP) method estimates the means with high accuracy, especially in mixed models, in multi-environmental trails (MET). Therefore, the stability index of weighted average absolute scores (WAASB), which is estimated from the integration of the two stability methods of additive main effect and multiplicative interaction (AMMI) and best linear unbiased predictions, can be used in METs to estimate more accurately the stability of genotypes. Maize breeding programs prioritize high grain yields and earliness as important traits. The multi-trait stability index (MTSI) is a valuable tool for the simultaneous selection of multiple traits. It is estimated based on the average performance and simultaneous stability of genotypes in different traits and environments. Therefore, the current research aimed to identify stable and high grain yield maize hybrids along with the optimal level of grain moisture percentage at harvest time and days to physiological maturity using the integration of AMMI and BLUP methods with WAASB, WAASBY, and MTSI indices.
MethodsThis study involved the evaluation of seven promising maize hybrids along with four commercial check varieties, including SC647, TWC647, SC704, and SC715, in maize METs based on a randomized complete block design with four replications across 10 regions (Karaj, Moghan, Shiraz, Kermanshah, Kerman, Mashhad, Dezful, Miyandoab, Jiroft, and Mazandaran) during two cropping seasons of 2019-2020. The recorded traits were grain yield adjusted at 14% moisture content, grain moisture percentage at harvest time, and days to physiological maturity. The WAASB was used to estimate genotypic stability for each genotype. It was computed from the singular value decomposition (SVD) of the matrix of best linear unbiased predictions of genotype vs. environment interaction effects generated by a linear mixed-effect model. The WAASBY index for simultaneous selection based on grain yield (Y) and stability (WAASB) was estimated by assigning different weights to grain yield and stability. The simultaneous selection for grain yield and stability based on several traits was conducted using the scores obtained from an exploratory factor analysis (MTSI).
ResultsBased on the grain yield across 10 environments over two years, promising hybrid NO. 3 had the highest grain yield with 12.80 tons per hectare. According to the likelihood ratio test (LRT), the genotype-by-environment interaction was significant for the traits of grain yield, grain moisture percent at harvest time, and the days to physiological maturity. Therefore, BLUP analysis can be performed on these data due to the significant genotype by environment interaction. The BLUPs performed for hybrids were followed by stability analysis using the AMMI method on these BLUPs. The results indicated that the first and second components justified 27.7% and 24.6% of the hybrid by environment interaction variances, respectively. The highest predicted grain yield by the BLUP method belonged to hybrids No. 3, 2, 4, and 1, with higher than average predicted grain yields. Based on the biplot for the first principal component of the environments against the nominal grain yield, hybrids 2, 6, 3, and 1, having the lowest scores of the first principal component (coefficient b or line slope), had a negligible contribution to the hybrid by environment interaction and were distinguished stable. To enable simultaneous selection based on both grain yield and stability, the WAASBY index was estimated by integrating grain yield (Y) and the WAASB stability index. Considering the 50% contribution of each of the two grain yield and yield stability components, five hybrids (1, 2, 3, 6, and 4) showed above-average WAASBY. Among these, hybrids 1, 2, and 3 had significantly higher WAASBY than the other hybrids. All four control cultivars SC647, TWC647, SC704, and SC715 had lower-than-average WAASBY. Based on the MTSI, hybrid 3 was selected as the best hybrid. In addition, the estimated variance components by restricted maximum likelihood (REML) for grain yield indicated that 75.72% and 7.57% of the phenotypic variance were explained by the environment and GEI variances, respectively, whereas the contribution of residual variance to the phenotypic variance was 16.77%.
ConclusionBased on the results, hybrid 3 (K47/2-2-1-4-2-1-1-1× MO17) was identified as a high-yielding hybrid, which can be introduced to farmers as a new superior maize hybrid. It seems that the use of the ratio of the WAASB stability index to grain yield (WAASB/Y) and the selection of superior genotypes based on the MTSI could identify hybrids with high grain yields, stability, and desirable levels of important agronomic traits.
Keywords: Adaptability, Grain Yield, Multi-Traits Stability, Prediction, Simultaneous Selection -
Pages 29-41Background
The production of peanuts (Arachis hypogaea L.) as one of the vital industrial plants is affected by the environment, genotype, and their interaction. Therefore, the environment × genotype interaction on peanut yield should be evaluated before the introduction of cultivars. Evaluation of the genotype × environment interaction provides valuable information regarding the performance of plant cultivars in different environments. It plays a crucial role in evaluating the stability of the performance of breeding materials. This experiment evaluated the stability and yield of superior peanut genotypes in three regions of Guilan province, Iran, in the 2018 and 2019 crop years.
MethodsIn this study, the top 10 peanut genotypes (130, 140, 113, 115, 128, 176, 178, 192, 201, and 208 from ICRISAT) along with the NC2 variety as a control were assessed in a complete randomized block design trial with three replications across three regions Rasht, Masal, and Talash. Each plot comprised six lines, each with 5 m long, 50 cm row spacing, and 20 cm plant spacing. Upon reaching physiological ripeness, a 5-m2 area was harvested from the middle four rows of each plot after removing 0.5 m from both ends to eliminate marginal effects. The plant height (cm), average number of sub-branches per plant, number of pods per plant, and number of seeds per pod were randomly recorded and counted from 10 plants. After drying, biomass, pod, and seed yields were calculated in kg/ha. Following seed separation from the shell, five random samples of 100 seeds were taken from each plot to measure the 100 seed weight (HSW). Additionally, the length and width of peanut pods and seeds were recorded (in mm) using a digital caliper. To determine seed oil percentage, 150 g of peanut seeds were randomly selected from each plot, and their oil percentage was measured using the Soxhlet method after grinding the samples. Composite variance analysis was conducted after ensuring the uniformity of experimental error, and the mean traits were compared using the least significant difference (LSD) method. The stability of peanut genotypes was assessed using the GGE bi-plot analysis.
ResultsThe variance analysis revealed that the interaction of location × genotype significantly affected the peanut plant's height, sub-branches, and pod diameter at a one percent probability level. Additionally, the year × location × genotype interaction significantly affected other traits such as pods per plant, seeds per pod, HSW, pod yield, seed yield, seed oil percentage, oil yield, shell yield, pod length, and peanut seed length and width at the 1% probability level. Notably, genotype 208 in the Rasht region exhibited the tallest average plant height (103.5 cm), which was not significantly different from line 201. Furthermore, the highest number of peanut pods (31.72 pieces) was observed for genotype 128 in the Rasht region in the first crop year, showing no significant difference with line 128 in the first and second crop years. Significant differences were also noted in the number of seeds per pod across different genotypes and regions. For instance, the second crop year in the Rasht region and genotype 113 yielded the highest peanut HSW (71.45 g), which was not significantly different from some lines in the two crop years in the Masal and Rasht regions. Furthermore, the pod yield of genotype 192 in the first crop year was superior in Rasht (5583 kg/ha), Masal (5233 kg/ha), and Talash (4166 kg/ha) regions compared to the other genotypes. Genotype 192 exhibited the highest seed yield (3777 kg/ha) in the first crop year in Rasht, representing a 133% increase compared to the control (NC2). These results underscore the significant influence of climatic conditions on peanut seed yield and the genetic potential variations among different genotypes in diverse regions. Additionally, genotype 192 in the first cropping year and Rasht region attained the highest peanut oil yield (1841 kg/ha), aligning with findings from other researchers regarding varying oil yields among different peanut lines.
ConclusionBased on the findings of this study, all traits measured in peanuts were impacted by the interaction of genotype and environment. Line 192 displayed significantly superior quantitative and qualitative performance of peanut seeds to the NC2 variety, known as the Goli native variety, and the other studied lines. The increase in the number of pods per plant, seeds per pod, and the peanut HSW were important agronomic indicators in improving the performance of line 192 in the Guilan region. The results indicated that the interaction effect of genotype and environment led to changes in the yield components, resulting in changes in the yield of peanut seeds and pods per unit area, with the oil yield increasing in parallel with the grain yield. Using the GGE bi-plot method to evaluate performance stability, peanut line 192 was identified as a high-yielding line with high performance and stability in all environments. Therefore, groundnut genotype 192 is recommended for achieving the highest seed yield in the region's climatic conditions.
Keywords: GE Interaction, Multi-Environment Experiments, Oil Crops, Stability, Yield -
Pages 42-52Background
Lentil is a popular legume crop in the Mediterranean region, widely grown for its nutritious seeds and improving soil fertility. Interest in legumes is increasing as a protein source to replace meat in the future. Identification of high-yield genotypes with adaptation to a wide range of environments is one of the major goals in crop and lentil breeding programs. Combining the best linear unbiased predictions (BLUP), additive main effects, and multiplicative interaction (AMMI) methods in multi-environment experiments and multi-trait stability selection (MTSI) helps to better evaluate plant genotypes and achieve more accurate results. Additive main effect and multiplicative interaction (AMMI) and BLUP are two methods for analyzing multi-environment trials. The linear mixed effects model (LMM) and the restricted maximum likelihood (REML) estimator methods are among the important methods that have been proposed to analyze the data of multi-environmental experiments. In this regard, the BLUPs obtained from the interaction of genotype and environment are performed with principal component analysis or single value analysis on the matrix. This method uses the stability index of the weighted average of absolute scores of the best unbiased linear forecasts (WAASB), the weighted average of the stability index of WAASB, and the dependent variable (WAASBY). Researchers have also proposed an MTSI based on factor analysis, in which grain yield, other traits, and the stability of each are simultaneously used to identify stable genotypes. This research aimed to identify stable and high-yielding lentil genotypes in autumn cultivation.
MethodsTo evaluate the seed yield stability of 12 lentil genotypes along with three check genotypes, including Kimia, Bileh Sawar, and local landrace, an experiment was conducted as a randomized complete block design with three replications at Agricultural Research Stations of Khorramabad (Lorestan), Zanjireh (Ilam), and Sararoud (Kermanshah) in three cropping years (2019-2022). Each plot consisted of four lines with a length of 4 m and a distance of 25 cm from each other. iIn addition to the usual crop care such as weeding and pest control, the desired traits and characteristics, such as the number of days to 50% flowering, plant height, and number of days to maturity, were measured during the growing season. Hundred-seed weights and the yield of each plot were measured after the maturity and harvesting of experiments. Combined analysis of variance (ANOVA) was performed using SAS software, and the average traits of the treatments were compared using the LSD test. For statistical analyses, the Metan Ver.1.9.0 (multi-environment trial analysis) package was used in the R software environment. To estimate stability quantities, singular value decomposition (SVD) was applied to the matrix of BLUPs obtained from genotype-by-environment interactions with an LMM. Variance components were estimated by the REML method. After analyzing the variance of the data, the stability parameters of WAASB and WAASBY (for simultaneous selection based on average performance and stability) were estimated using the eigenvalues obtained from the AMMI analysis on BLUP, and the best genotypes were selected with these two indicators. Genotypic stability values were obtained from the Harmonic Average of the Genotypic Values (HMGV) index. The compatibility of genotypes was evaluated based on the relative performance index of genotypic values (RPGV). The harmonic mean index and relative performance of genotypic value (HMRPGV) were used to simultaneously evaluate stability, compatibility, and seed yield.
ResultsThe effect of environment, genotype, and genotype × environment interaction were significant on seed yield, plant height, days to flowering, days to maturity, seed filling period, seed filling ratio, seed yield formation rate, rainfall efficiency, and single seed weight. The genotype effect was significant on all traits, except for the seed-filling period. Based on the biplot analysis, genotypes 4, 6, 7, 9, and 10 had higher yield stability in addition to the highest seed yield. The Scree test showed that the first three principal components explained 45.41, 19.13, and 14.34% of the genotype × environment interaction variation obtained from BLUP for grain yield, respectively; in total, they justified 78.87% of the variation. Based on a weighted average of absolute scores of WAASB, genotypes 6, 10, and 12 were high-yielding and stable. Genotypes 1 and 10 were superior based on the (MTSI). The harmonic mean and HMRPGV introduced genotypes 10, 9, 4, and 12 as the genotypes that had high stability and compatibility in addition to high seed yields.
ConclusionBased on all the analyses, genotype 10 was the most stable genotype, which, in addition to seed yield, was superior to other genotypes in terms of the other measured traits and can be a candidate for introduction as a new cultivar.
Keywords: Adaptability, BLUP, Genetic Values, LRT, REML -
Pages 53-66Background
As one of the medicinal plants from the Orchidaceae family, Orchis simia tubers are traded all over the world. The unmarketable parts are usually discarded (e.g., inflorescence, leaves, and stems) and produce a large amount of unused biomass. Medicinal effects of plants usually result from the composition of their secondary metabolites. Identification and quantification of secondary metabolites will play an important role in exploiting the medicinal potential of the plant. Orchids grow in different environments and habitats, mainly due to the presence of a unique set of secondary metabolites that help these plants tolerate stressful conditions. Therefore, following traditional approaches, these plants have been proposed as an important source for biological exploration. A number of compounds obtained from different parts of the orchid indicate biological activity. Alkaloids, flavonoids, phenanthrenes, terpenoids, bibenzyl derivatives, and other biologically active compounds have been reported in orchids. The present study identifies the phytochemical substances in Orchis simia orchid.
MethodsTo investigate the phytochemistry of the inflorescence, leaf, and stem of Simia orchid separately, the samples were collected from nature, washed with water, and dried in the shade. Each of the organs was then powdered separately, and methanolic extract was extracted by ultrasonic and centrifugation methods. Total phenol was evaluated by the Folin-Ciocalteau method. Antioxidant capacity was determined by the FRAP method. The main compounds were estimated quantitatively and qualitatively by high-performance liquid chromatography (HPLC) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) methods.
ResultsHPLC and LC-MS analyses of O. simia samples led to the isolation of 28 secondary metabolites (four compounds of bibenzyl derivatives, eight phenolic and flavonoid compounds, and 16 alkaloid compounds). Phenolic and flavonoid compounds identified in Simia orchid included benzoic acid, caffeic acid, m-coumaric acid, rutin, luteolin, kaempferol, quercitrin, and quercetin. In parallel, the total phenol content and total antioxidant capacity of the extracts were also measured in the extract. The results of variance analysis of the obtained data showed that the leaf, stem, and inflorescence samples were significantly different from each other at the 1% level in terms of total phenol content and total antioxidant capacity. Among the studied organs, inflorescence extract was superior to the other studied tissues in terms of 28 secondary metabolites as well as total phenol and antioxidant capacity. The average comparison results showed that the total phenolic compounds and antioxidant capacity in different organs of the O.s simia plant were not the same, and they were placed in three different groups. The highest total phenol content (138.65 mg GAE/g dry weight) was observed in orchid inflorescences. The highest and lowest levels of antioxidant activity were obtained from inflorescence (77.58 μmol/g) and stem (53.24 μmol/g) samples, respectively.
ConclusionA proper knowledge of the chemical composition of a plant leads to a better understanding of its potential medicinal value. In this research, therefore, the changes in biochemical compounds and antioxidant capacity of the extracts were studied in leaf, stem, and inflorescence organs. According to the results of this research, the inflorescence of O. simia is a potential source of antioxidant capacity, phenol, and alkaloids, which will have an important medicinal role. The secondary metabolites obtained from this plant are reported for the first time and will be useful for new medicinal developments and applications in the future. Moreover, this study will help reduce the waste of this orchid in industrial production because its aerial organs can be exploited for medicinal purposes.
Keywords: Antioxidant Capacity, Extract, HPLC, Orchid Plant, Secondary Metabolites, Total Phenol -
Pages 67-79Background
The reduction of genetic diversity in tomatoes (Solanum lycopersicum L.), caused by domestication and breeding, has necessitated the use of all available genetic resources. Limiting cultivated tomato cultivars to modified cultivars and reducing genetic diversity are not desirable and cause production vulnerability and instability. Native populations can be used as genetic resources to improve and introduce superior crop varieties. Local populations are one of the most important genetic resources that are often non-uniform and consist of different and mostly pure genotypes. Breeding tomatoes means transferring desirable traits from parents to progeny and causing the variety and quality of tomatoes. Considering the great variety of tomato cultivars found in Iran, they can be used to select high-quality cultivars and produce desirable hybrids. This research aimed to select accessions for purposeful crossings to investigate the heritability of fruit traits, and the amount of heterosis in the F1, and to select progeny with small fruit and non-determinate growth.
MethodsIn this research, seeds were collected from nine identified local accessions of native cherry tomatoes in Iran, including Kafshgiri from Gorgan, 2) Darklate, 3) Kurdistan, 4) Varamin, 5) Rasht, 6) Gorgan, 7) Rafsanjan, 8) Sari, and 9) Kermanshah. These accessions were subjected to 17 crosses, and the results of their first generations were analyzed afterward. After collecting pollen from the male parent and removing the stamens of the female parent flowers, the pollen was placed on the stigma of the female in the early morning before opening the flowers. In each mass, 6-10 plants were selected for crossing. In one cluster, 2-4 flowers were considered for crossing. Crossing was repeated in the case of no successful pollination and no fruit formation. After crossing and to control and prevent unwanted crossing by insects, the bushes were completely enclosed with a thin net (mosquito net). The formed fruits were harvested 30-40 days after mating. The fruits obtained in the laboratory were evaluated in terms of fruit volume, fruit weight, fruit length, fruit diameter, number of seeds in the fruit, Brix, acidity, and vitamin C. The experiment was based on a randomized complete block design with 17 treatments (17 crossings) in three replications. One-way analysis of variance (ANOVA) for the measured traits was performed using SAS software version 9.1. Other calculated parameters were variance components, general heritability, phenotypic, genotypic, environmental diversity coefficients, and the degree of trait heterosis.
ResultsThe results of ANOVA for different fruit traits showed a significant difference between the studied crosses in terms of fruit volume, fruit length, fruit weight, fruit diameter, number of fruit seeds, Brix, acidity, and vitamin C at the probability level of 1%. The comparison of the average traits showed that fruit weight, fruit diameter, and fruit length traits were the highest in the progeny of the Kermanshah × Rasht cross with values of 28.16 g, 3.29 mm, and 2.71 mm, respectively. The highest fruit volume (18.8 ml) was recorded in the offspring of the Sari × Rasht cross. The highest number of seeds per fruit was counted at 141 and 140, respectively, in the cross between Gorgan × Varamin and Shoghgiri × Kurdistan. The highest Brix (8.67%) belonged to the crossbreed of Rafsanjan × Kurdistan, the highest acidity (11.03 mg/100 ml of water) to the crossbreed of Rafsanjan × Rasht, and the highest vitamin C (1.6 mg per 100 ml of water) to the progeny of Kafshgiri × Rafsanjan. In the fruit size, fruit weight, number of fruit seeds, Brix, acidity, and vitamin C traits, the genetic variation coefficient was higher than the phenotypic variation coefficient, indicating the lesser effect of environmental factors on these traits. In fruit length and diameter, the phenotypic diversity coefficient was higher than the genetic diversity coefficient. The estimated heritability (h2) of traits revealed that fruit volume, fruit weight, acidity, and vitamin C traits had general h2 from 80 to 99%. The Brix value showed the lowest general h2 of 59%. The results showed positive heterosis in fruit diameter and volume. Negative heterosis was observed in fruit length, fruit weight, and number of seeds. All crosses showed positive and high heterosis regarding fruit size, and the highest fruit size heterosis with 10.71 was obtained in the progeny of the Kurdistan × Kafshgiri cross. The superior cross in terms of fruit diameter was identified in the Kermanshah × Rasht cross, with a heterosis of 7.53.
ConclusionThe obtained results showed that the highest level of general h2 and genetic progress were found for the vitamin C, fruit acidity, fruit weight, and fruit volume traits, respectively, which were found in the crossings of Kafshgiri × Rafsanjan, Rafsanjan × Rasht, and Kermanshah × Rasht. In terms of fruit size, fruit weight, number of fruit seeds, soluble solids, acidity, and vitamin C, the genetic variation coefficient was higher than the phenotypic variation coefficient, indicating less influence of environmental factors on these traits. In other words, high heritability, genetic progress, and genetic diversity for quantitative and qualitative traits can help breeders choose the best combination and reach an optimal level of performance potential.
Keywords: Crossing, Heritability, Phenotypic Variance, Pollen Grain, Pollination -
The Stability of Seed Yield in Cumin Ecotypes in Different Planting Dates Using Multivariate MethodsPages 80-92Background
Cumin (Cuminum cyminum L.) is an aromatic, annual herbaceous plant from the Apiaceae family. Cumin is one of the tolerant medicinal plants to water deficit conditions with a short growth period, which can produce acceptable and economic yield under water deficit conditions. This plant is currently the second most used spice in the world after pepper (Pepper nigrum), suggesting its high importance. This experiment aimed to evaluate ecotypes, planting dates, and relationships between ecotypes and planting dates and to identify high-yield cumin stable ecotypes using AMMI and GGE bi-plot methods.
MethodsThe stability of the grain yield of seven cumin ecotypes (Bardascan, Birjand, Taibad, Davarzan, Ferdos, Salehabad, and Nehbandan) was investigated in an experiment based on randomized complete blocks design with three replications in four planting dates (November 6, December 6, January 5, and February 5) at the research farm of the Southern Kerman Agricultural and Natural Resources Research and Education Center during 2020-2021 crop year. The seeds were planted by hand on the rows at a depth of 1 cm with a distance of 5 cm from each other. The distance between the rows was 20 cm. Seeds were irrigated with the drip method, and weeds were controlled by hand. The plants were harvested after physiological maturity, and the grains were separated from other organs and recorded as the grain yield of each plot. The yield stability of the ecotypes was analyzed using the AMMI model, and the first and second interaction components of AMMI (IPCA1 & IPCA2) were used as stability parameters for the ecotypes and the planting dates (environments). The GGE bi-plot method was used to analyze the obtained data, interpret the ecotype and planting date interaction, and determine mega-environments.
ResultsThe results of compound variance analysis showed significant effects of the environment (planting date), ecotype, and the interaction of planting date × ecotype. Due to the significance of the environmental effect and the justification of 80% of the variation by this effect, as well as the significance of the planting date × ecotype, stability analysis of grain yield was conducted for ecotypes in different planting dates. The results of AMMI analysis showed that the two components, IPCA1 (AMMI 1) and IPCA2 (AMMI 2), included 93.56% of the total variance of the genotype × environment interaction. The AMMI stability value (ASV) was used for the simultaneous use of all components. The ASV statistic indicated that the Nehbandan ecotype with the lowest value (1.91) was the most stable ecotype, and the Ferdos and Salehabad ecotypes with the highest ASV value were the most unstable ecotypes. The results of the GGE biplot method revealed that the first and second principal components accounted for 93% of the total variation related to the ecotype and planting date interaction, which indicated the validity of the GGE-biplot analysis. Based on GGE biplot results, planting dates of November 6 and December 6 were in the same megaenvironment and produced the highest grain yield. Similarly, the two planting dates of January 5 and February 5 were in the same megaenvironment and produced the lowest grain yield. The graphs showed that the Ferdos ecotype had high special adaptability with the planting dates of November 6 and December 6, and the Birjand and Davarzen ecotypes had high special adaptability with the planting dates of January 5 and February 5. The Taibad, Salehabad, and Nehbandan ecotypes had no special compatibility with the studied planting dates. Ferdos and Birjand ecotypes had a higher average grain yield than the other ecotypes, but they were placed in the group of ecotypes with low stability due to their distance from the AEC line. The Nehbandan was the most stable ecotype due to its adjacency to the AEC line, but it produced a low grain yield. In addition, the results of the GGE bi-plot showed that the Birjand was the closest ecotype to the ideal genotype hence it was considered the most desirable ecotype. Bardascan, Ferdos, and Daverzan ecotypes were the ecotypes in the next ranks in terms of desirability, and Salehabad and Taibad ecotypes were identified as undesirable ecotypes due to their greatest distance from the ideal genotype.
ConclusionThe results of compound variance analysis showed significant effects of the environment (planting date), ecotype, and the planting date × ecotype interaction effect. The biplot results of AMMI analysis showed that the Nehbandan ecotype was the most stable and Ferdos and Salehabad ecotypes were the most unstable ecotypes. This was also confirmed through the ASV. The results of the GGE bi-plot indicated that the planting dates of November 6 December 6 with the highest average grain yields were located in a mega-environment, and the two January 5 and February 5 planting dates, with the lowest average grain yields, were also located in the same mega-environment. This can indicate the determination of the time range of the planting date to obtain an acceptable yield, although the yield decreased with a delay in planting. Finally, the figure showed that the Nehbandan was the most stable ecotype with below the average yield, and Birjand was the most ideal ecotype. Therefore, it can be concluded that the Birjand ecotype cultivation not only produces a high yield but also has high relative stability.
Keywords: AMMI Analysis, ASV, Birjand Ecotype, GGE Bi-Plot -
Pages 93-103Background
Wheat is a plant that is cultivated in different environments around the world and provides approximately 20% of the energy and 25% of the protein needs of the world population. Durum wheat (Triticum turgidum L. var durum) is an industrial product that is mainly used in the pasta production industry. In addition, the difference in the price of durum wheat in the world markets compared to bread wheat has prompted some countries to increase the area under cultivation and production of this crop and start its export to supply their bread wheat needs through imports, thereby saving large sums of foreign currency. Although it is often believed that durum wheat produces less yield than bread wheat, the results of national uniformity tests conducted in recent years have shown that not only the yield of durum wheat is not lower than that of bread wheat but also the promising lines of durum wheat has an increase in yield in the conditions of the tests. If we consider a 20% increase in the price of its grain, the development and promotion of its cultivation in tense areas can provide more economic benefits for the producers and the country. The production of crop cultivars with appropriate characteristics, high yields, and stable production is one of the main goals of wheat breeding programs. Therefore, the identification of suitable lines and cultivars for cultivation in each geographical region is of special importance. It is possible to achieve such a goal by evaluating the set of new lines of each plant in each region. According to the special program of the Seed and Plant Improvement Institute (SPII), which plans to increase the self-reliance coefficient of wheat for the introduction of new varieties, this study also aims to obtain more productive and promising durum wheat genotypes in the northern region of Khuzestan province.
MethodsTo identify the best durum wheat lines in terms of yield and other agricultural traits, an experiment was carried out during two 2020-2021 and 2021-2022 crop years in the research farm of Safiabad Agricultural and Natural Resources Research Center, Dezful. New durum wheat lines (n = 76) were evaluated observationally along with three control varieties Aran, Hana, and Mehregan in the first year and 37 best lines of the first year were evaluated in the form of an alpha lattice design, along with three control varieties, in the second year. In addition to seed yield, other important agricultural traits, including heading date, physiological maturity date, length of seed filling period, lodging rate, plant height, and 1000 kernel weight, were calculated and considered in the final selection. For the results of each year, statistical parameters (indices of central tendency) were measured using Excel software. The correlation between traits was measured using SPSS software. In addition, MetaR software was used to analyze the variance of the Alphalatis design. To group the tested lines, a dendrogram was drawn using the Ward method and SPSS software.
ResultsThe results of the trait analysis in the first year showed that the tested lines had a very high variety so that their yield ranged from 5883 kg/ha for the weakest line to 8350 kg/ha for the best line, and the average yield of all tested lines was 7231 kg/ha. In addition, the average yield of 37 selected lines in the second year was about 6423 kg/ha, which was about one ton less than the yield of the same lines in the first year (7397 kg/ha). One of the main reasons for this decrease in yield can be attributed to the increase in the temperature of March in the second year (20 °C) compared to the first year (16 °C), which caused the average grain filling period from 49.3 days in the first year to reach 45.1 days in the second year. Finally, according to the total measured traits of each line during two crop years and cluster analysis, lines 6, 38, 57, 58, 59, and 73 were selected as the best lines. The yields of these lines were 8350, 8303, 7917, 7537, 8000, and 8130 kg/ha in the first year, and 6933, 6917, 6775, 7045, 7178, and 6815 kg/ha in the second year, respectively. The average yields of Aran, Hana, and Mehregan controls were 7207, 7148, and 7109 kg/ha in the first year, and 5698, 6208, and 5927 kg/ha in the second year, respectively. The dendrogram drawn using the total of the measured traits placed the 40 studied lines in three different groups, each of which had two subgroups. An important point about the cluster analysis is that the selected top lines (6, 38, 57, 58, 59, and 73) are placed in one group, and only line 61 is added to them.
ConclusionIn the pedigree study of the top lines, a common parent named PLATA was found in the pedigree of the four lines, which probably made these lines superior to the other tested lines. According to these results, it is possible to propose and implement the use of this line to improve the wheat breeding program in the hot and dry areas of the south.
Keywords: Aran, Cluster Analysis, Hana, PLATA, Yield -
Pages 104-117Background
Khuzestan, as one of the most important corn-producing provinces of Iran, lacks improved cultivars compatible with extremely hot and dry conditions and relies on foreign cultivars, including the old single cross 704 variety. To prepare suitable cultivars for Khuzestan, lines should be produced and evaluated in the region that can be used in the production of hybrid and open-pollinated cultivars.
MethodsTo identify and improve the important and effective traits on maize grain yield, 289 corn lines, which were bred in Khuzestan, were crossed with the hybrid single cross 704 and evaluated in two cropping seasons (summer 2016 and spring 2017). The experiment was carried out with a simple lattice square design of 17 × 17 and two replications at the Safi-Abad of Dezful Agricultural Research Center in 2016 and 2017. The traits measured from the growing stage to harvest were plant height, tassel length, tassel branch number/plant, stem diameter, number of leaves / plant, ear diameter, grain depth, ear length, number of rows/ear, grain number/row, 100-grain weight, grain yield, biological yield, and harvest index based on the guidelines of the corn and fodder plant department of the Iranian seed breeding and preparation research institute. The yield based on 14% seed moisture along with other traits was measured and calculated from the two middle lines of each experimental plot. The genetic parameters in this research were calculated using the mathematical expectation of the mean square as the basic design of random complete blocks in the form of genetic relationships. To analyze the correlation between the traits and to identify the common factors affecting the studied traits, decomposition into factors was used with the principal component analysis and varimax rotation. Eventually, the analysis of variance (ANOVA) of data and calculation of correlation coefficients between variables were done using SAS Ver 9.20 software and analysis into factors with StatGraphics Ver 19.0 software.
ResultsThe results of ANOVA showed an acceptable genetic diversity among promising maize lines in terms of all studied traits, except for ear length, number of rows/grain, and number of grain/row. The results of the composite analysis in two cropping seasons revealed that the effect of genotype was significant on all studied traits at the level of 1%, suggesting significant genetic diversity among the studied genotypes for all traits. The significance of the genotype × season interaction effect for all studied traits at the 1% level indicates the different responses of genotypes in summer and spring. The highest and the lowest genetic and phenotypic variances in summer and spring belonged to biological yield and seed depth traits, respectively. The ranges of genetic diversity in the studied traits in summer and spring ranged from 1.96 to 32.72 and from 7.63 to 29.88, respectively. Among the studied traits, the highest genetic and phenotypic diversities were observed in the number of tassel branches/plant trait (32.72 and 33.35, respectively). The highest heritability rates in spring were observed for biological yield (97.69%), grain yield (97.43%), grain depth (97.06%), ear length (96.30%), and plant height (95.74%). On the other hand, the highest amount of heritability along with the highest amount of genetic improvement was observed for the biological yield and grain yield traits, both of which can be considered the most important criteria for selecting parental lines in breeding programs based on this study. The results of the analysis of correlation coefficients for the studied traits in summer indicated that the grain number/row (0.81), biological yield (0.72), ear diameter (0.62), and grain depth (0.52) produced medium to high grain yields among the studied traits. In spring, the biological yield (0.86), 100-grain weight (0.65), grain number/row (0.64), ear length (0.64), and ear diameter (0.63) had medium to high effects on the seed yield.The results of analysis in the factor analysis in summer and spring revealed that five hidden and independent factors justified 71.40 and 72.27% of the total data changes, respectively. Five hidden factors for summer were the share of grain yield from the total dry matter (33.10%), plant height factor (15.80), ear diameter component factor (8.80), tassel height factor (7.50), and grain weight factor (7.20).
ConclusionThe two factors, namely the share of grain yield from total dry matter and the plant height factor, account for more than 61% of the total justifiable variation of 14 traits in 289 lines. These two factors enable us to define and recognize differences and similarities between the lines that grow in spring conditions in Khuzestan.
Keywords: Correlation, Factor Analysis, Maize, Selection, Thousand-Grain Weight -
Pages 118-135Background
Salinity is one of the major abiotic stresses and the most limiting factor in agricultural production worldwide, affecting the growth, development, and final yields of crops. Rapeseed is one of the most important sources of oilseeds in the world, and its seeds contain more than 40% of oil. Moreover, the meal obtained from oil extraction has more than 35% protein, hence it currently ranks third among oil crops in the world after soybean and oil palm, making it necessary to identify the genotypes that tolerate salinity stress. The development and improvement of rapeseed cultivars with salinity tolerance and acclimation offer promising prospects for improving sustainable production in this area. Therefore, the current study aimed to investigate the responses of rapeseed genotypes to salinity stress through analyses of agronomic and biochemical traits.
MethodsThe genetic diversity between rapeseed lines in terms of agronomic, morphological, and physiological traits in saline soils was investigated in an experiment based on a randomized complete block design with 17 autumn rapeseed genotypes with three replicates in the research farm of East-Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center. The measured traits were plant height, the number of fertile pods, number of seeds per pod, pod length, pod area, plant growth rate, 1000-seed weight (TSW), seed yield, oil content, and oil yield. The relationships between yield, yield components, and morphological traits were explored using the analysis of variance (ANOVA), comparison of averages, correlation analysis, cluster analysis, and biplot to understand the relative importance of traits affecting the yield of the studied genotypes.
ResultsThe studied genotypes were significantly different from each other in pod length, pod area, number of fertile pods, number of seeds per pod, plant growth rate, seed oil percentage, plant height, TSW, grain yield, and oil yield. However, there were no significant differences between the studied genotypes in terms of harvest index and number of actual pods to potential pods. According to the mean comparisons, genotypes 5, 11, and 15 can be introduced as salinity-tolerant lines, and genotypes 2, 4, 6, 9, and 12 can be considered salinity-sensitive lines. According to the other traits, genotype 11 produced a high pod length, number of fertile pods, oil percentage, and oil yield, genotype 5 had a high growth rate and oil percentage, and genotype 15 presented a high height and number of fertile pods. According to the cluster analysis, the second and third groups contained tolerant and susceptible genotypes, respectively. The genotypes in the second group had the highest percentage of positive deviation from the overall mean for grain yield, plant height, harvest index, seed oil percentage, pod length, pod area, and number of fertile pods. Based on the biplot analysis, Karaj 8 and 14 genotypes had a strong relationship with the number of fertile pods, number of seeds per pod, pod length, pod area, and plant growth rate. Based on the obtained results, the plant height, TSW, seed yield, and oil content traits were closely correlated with Karaj 5, 7, 11, 10, and 15 genotypes. Based on the results of correlation analysis, the correlation coefficient of seed yield was positive and significant for three traits, i.e., plant height, oil percentage, and number of fertile pods, and the highest correlation coefficient (r = 0.879) was obtained for seed yield with seed oil percentage. Positive and significant correlations were measured for the number of seeds in pods with pod length (r = 0.699), pod area (r = 0.555), number of fertile pods (r = 0.678), and number of actual pods. Therefore, genotypes characterized by longer and more abundant pods play a crucial role in improving seed quantity, a key component of grain yield in saline environments. Consequently, the size and number of pods per plant serve as indicators of high-yield potential under such conditions. Based on the results of the principal component analysis (PCA), the first and second components had the highest relative variances, accounting for 44.66% and 31.22% of the total variance, respectively. Together, these two components accounted for 75.88% of the total variance. Factor loadings showed that traits such as number of fertile pods, seed yield, oil yield, and seed oil content had the highest factor loadings in the first component. Similarly, the plant growth rate had the highest factor load in the second component among all the studied traits. Cluster analysis divided the genotypes into four groups, and its dendrogram showed that all the studied genotypes were divided into four separate groups based on all the measured traits. The first group comprised three Karaj 1, 13, and 16 genotypes, the fourth group (like the first group) contained three Karaj 5, 11, and 15 genotypes, and the third group had five genotypes, namely Karaj 3, 7, 8, 10, and 14. The remaining genotypes were assigned to the second group.
ConclusionThe results of the present study demonstrate acceptable genetic diversity among rapeseed genotypes in terms of the evaluated traits in saline lands. This shows the importance and the possibility of using these genetic resources to achieve promising and superior genotypes in breeding programs.
Keywords: Cluster Analysis, Oil Percentage, Oil Seeds, Rapeseed, Salinity Stress -
Pages 136-147Background
One of the main challenges for wheat farmers and breeders worldwide is the limitation of growth, development, and yield in the face of environmental stresses. Dehydration is one of the most important stresses, leading to decreased efficiency and production of this agricultural product. As a classic adaptation mechanism, drought escape allows the plant to complete its life cycle before occurring drought stress. This issue is particularly important in areas where drought occurs at the end of the growing season. In addition to controlling the growth habit of wheat, photoperiod genes play a key role in the flowering time and earliness of wheat and are of interest in drought tolerance research. This research aimed to investigate drought stress tolerance in wheat isogenic lines using quantitative indices of stress tolerance.
MethodsIn previous research, earliness was transferred from an Australian early-heading variety, Excalibur, to Roshan and Kolhaidari using the backcrossing method to develop the BC3F2 generation. In the present research, the early-heading plants of this generation were crossed with the recurrent parents (Roshan and Kolhaydari) in 2017 to obtain the first generation from the fourth backcross. In this generation, parents and offspring were evaluated for photoperiod-controlling genes. During the first to fourth generations of the fifth backcross, only heterozygous plants (Ppd-D1a/Ppd-D1b) were selected using specific markers for the Ppd-D1 locus. Five generations of backcrossing and four generations of selfing were performed to have different alleles of Ppd-D1 in the same genetic background. Both homozygous genotypes (Ppd-D1a/Ppd-D1a and Ppd-D1b/Ppd-D1b) were selected in the fifth generation of the fifth backcross to generate isogenic lines for Ppd-D1. In this generation, homozygous lines were selected for final field trials. To investigate the effect of photoperiod genes on drought tolerance, four isogenic lines were created in experiments with a randomized complete block design and four replications in the crop year 2018-2019 in the rainfed conditions of Sepidan and in the well-watered conditions of Kerman in the crop year 2019-2020. The number of days to flowering, number of days to maturity, grain-filling period, number of spikes per square meter, number of seeds per spike, 1000-grain weight, and grain yield were evaluated in this research. The drought tolerance of isogenic lines was evaluated using eight indices, including productivity mean, yield index, stress tolerance index, geometric mean of production, stress sensitivity index, yield stability index, and stress tolerance score.
ResultsUnlike Ppd-D1b, which is a photoperiod-sensitive allele, Ppd-D1a as a photoperiod-insensitive allele, effectively improves early flowering under dryland and well-watered conditions. The Ppd-D1a allele reduced the number of days to flowering in the Roshan genetic background by 3.75 and 4.00 days, and in the Kolhaydari genetic background by 5.08 and 4.7 days in rainfed conditions of Sepidan and well-watered conditions of Kerman, respectively. These results were also reflected in the number of days to maturity, in which Ppd-D1a improved this trait by 7.04 and 8.02 days in the Roshan and Kalhaydari genetic backgrounds, respectively. Ppd-D1a improved earliness in both genetic backgrounds, with better performance in the Kalhaydari genetic background. These findings confirm the interaction between genetic background and the Ppd-D1 gene. Despite the positive effect of Ppd-D1a on earliness in both genetic backgrounds under all environments, there was an interaction between genetic backgrounds and Ppd-D1a alleles for earliness, implying that genetic backgrounds determine the extent of the response to selection. Among the studied isogenic lines under drought stress conditions, the Ppd-D1a allele significantly improved grain yield in the Roshan and Kalhaydari genetic backgrounds, respectively (96 kg/ha and 99 kg/ha). However, there were no significant differences between isogenic lines in both genetic backgrounds under well-watered conditions. These results highlight the importance of marker-assisted selection and backcrossing for Ppd-D1a in breeding programs for dryland conditions. According to yield correlation (0.952) in drought stress and normal environments, selection in both conditions can show high-yielding isogenic lines with good yield stability. In normal conditions, there was a high correlation between the geometric mean of production, stress tolerance index, yield index, stress sensitivity index, and grain yield. This correlation was high and significant for the geometric mean of productivity, stress tolerance index, and yield index under drought stress conditions. The stress tolerance score showed that Ppd-D1a isogenic lines in both Roshan and Kolhaydari genetic backgrounds, which had the photoperiod insensitivity allele, had the highest stress tolerance score. Principal component analysis showed that Ppd-D1a in the Roshan background was the most drought-tolerant isogenic line.
ConclusionThe results showed that Ppd-D1a not only improved earliness in the isogenic lines but also improved drought tolerance using the drought escape mechanism.
Keywords: Correlation, Earliness, Grain Yield, Stress Tolerance Score -
Pages 148-159Background
The increased demand for cereals that are consumed by humans and livestock can be met through the development of planting drought-tolerant genotypes. Due to the interaction of genotypes × environment, the best genotype in one environment may not be the best in other environments, and therefore, this interaction provides valuable information about the yield of each genotype in different environments and plays an important role in evaluating yield stability. Genetic modification of drought tolerance in crops is one of the most stable and cost-effective approaches to increase production and yield stability. Examining the compatibility and stability of grain yield based on various parametric and non-parametric stability statistics and evaluating tolerance to drought stress based on stress indices in promising barley genotypes of the country's temperate climate are among the goals of this research.
MethodsTo assess grain yield adaptation and stability and to select high-yielding barley genotypes suitable for terminal drought stress in the temperate climate of Iran, 16 barley genotypes were cultivated during two crop years 2021-2023 in a randomized complete blocks design with three replications in three research stations including Varamin, Birjand, and Yazd under two none-stress and drought stress conditions at the end of the season (12 environments). After determining the grain yield, stress indices, including MP, GMP, TOL, HARM, STI, YI, YSI, RSI, and SSI, and the correlation of each with grain yield were calculated in this study. Stability statistics included Nassar and Huehn’s stability statistics (S(1-6)), Thennarasu’s stability statistics (NP(1-4)), deviation from regression (S²dᵢ), regression coefficient (b), Shukla’s stability variance (σ²ᵢ), environmental variation coefficient (CV), variance component (θᵢ), coefficient of variance (θ(i)), Wricke’s ecovalence (Wᵢ²), and Kang’s sum of ranks (KR). Their relationships were calculated based on Pearson’s correlation. Analysis of variance (ANOVA), mean comparison, and simple correlation were calculated using the SAS-9.0 program, stability statistics were calculated using STABILITYSOFT and principal component analysis (PCA). Stress indices and the correlation of each of these indices with grain yield were calculated using iPASTIC. The three-dimensional distribution diagram of genotypes in the ranges of A, B, C, and D was drawn using Grapher software.
ResultsThe results of the combined ANOVA indicated the significance of the genotype × environment interaction. According to S(1-2) statistics, G7, G10, G11, and G3, and according to S(3-6) statistics, G7, G3, and G9 were the most stable genotypes. Among the non-parametric Thennarasu’s stability statistics according to the NP(1) criterion of G9, G3, and G5, according to NP(2) G5, G3, and G8, and according to NP(3) and NP(4) criteria, G7, G3, and G9 were recognized as the most stable genotypes. Based on Wricke (W²) and Shukla (σ²) equivalency stability statistics, G3, G9, and G13 were the most stable genotypes. Based on Eberhart and Russell's regression method, G9, G7, and G3 genotypes, with high yields, had general compatibility and good yield stability. Based on Francis and Kannenberg (CVi), genotypes G1, G2, and G15 had the lowest coefficients of environmental variation. Based on the average rank of each genotype in all stress indices (AR), G2, G7, and G3 genotypes were the most tolerant, and G14, G11, and G10 were the most sensitive genotypes to drought stress at the end of seasons, respectively. In the drought stress conditions at the end of the season, grain yield had positive and significant correlations with YI, HM, GMP, STI, MP, YSI, and RSI indices and negative and significant correlations with the SSI index. In non-stress conditions, grain yield had positive and significant correlations with MP, GMP, STI, HM, and YI indices, but no significant correlations were observed between grain yield and SSI, TOL, YSI, and RSI indices. The PCA revealed that the first and the second principal components explained 69.71% and 30.27% of the variance of the main variables, respectively. The first main component had a positive and high correlation with yield in both stressed and non-stressed environments, as well as MP, STI, GMP, and HM indices. The second component showed a positive and high correlation with grain yield in the non-stressed environment and TOL and SSI indices; it also had negative and high correlations with RSI and YSI indices. Based on the biplot diagram, G3, G7, G8, G9, G12, and G13 presented higher grain yield potential and are more tolerant to drought stress.
ConclusionIn this study, grain yield had negative and significant correlations with NP(3), KR, NP(2), NP(4), S(6), and S(1) statistics, respectively, therefore these statistics can be used for identifying stable genotypes. G3, G7, and G9 with averages of 6732.9, 6730.6, and 6608.1 kg/ha, respectively, not only produced the highest grain yield but also showed the highest grain yield stability and tolerance to terminal drought stress among the studied genotypes based on the total ranking of all studied stability statistics and stress indices. Therefore, they can be used as new cultivars in drought-affected regions in temperate climates or as desirable genetic materials in barley breeding programs for drought tolerance.
Keywords: Adaptation, Genotype × Environment Interaction, Parametric, Non-Parametric Statistics, Principal Component Analysis, Regression