ارزیابی ژنتیکی ارقام تجاری گندم نان (Triticum aestivum L.) از نظر سرعت و طول دوره پرشدن دانه در شرایط نرمال و تنش گرما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد ، رشته ژنتیک و بهنژادی گیاهی، دانشکده‌کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

سابقه و هدف: سرعت و دوره پر شدن دانه از جمله صفات موثر بر پاسخ گیاه به تنش گرما است ولی شناخت کافی از وضعیت ارقام تجاری گندم نان کشور از نظر این صفات در شرایط تنش گرما در دسترس نیست. این پژوهش با هدف ارزیابی طول دوره پرشدن دانه و سرعت پر شدن دانه ارقام تجاری گندم نان ایران و بررسی تنوع ژنتیکی موجود در شرایط نرمال و تحت تنش گرمای انتهای فصل یکی از گرمترین مناطق کره زمین یعنی شهرستان اهواز اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: آزمایش در سال زراعی 97-1396 در دو شرایط نرمال (تاریخ کشت بهینه) و تنش گرمای انتهای فصل(کشت تاخیری) بر روی33 رقم تجاری گندم نان انجام گرفت، این ارقام شامل: کاز (رقم بین‌المللی متحمل به گرما)، مانتنا (رقم بین‌المللی حساس به گرما)، دو رقم بین المللی weebill و babax و 29 رقم تجاری کشور شامل: روشن، اروند، قدس، فلات، هیرمند، الوند، وریناک، زاگرس، کویر، چمران، مرودشت، شیراز، دز، پیشتاز، هامون، بم، سیستان، نیشابور، سپاهان، آرتا، بهار، ارگ، پارس، افلاک، چمران2، مهرگان، شوش، برات و خلیل بودند. آزمایش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه آزمایشی دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه مرکب داده‌ها تفاوت معنی‌داری (01/ 0P≤) بین ژنوتیپ‌ها، محیط (تنش گرما) و هم‌چنین اثر متقابل ژنوتیپ در محیط برای عملکرد دانه، طول دوره پرشدن دانه و سرعت پرشدن دانه نشان داد. در شرایط تنش عملکرد دانه و دوره پرشدن دانه ارقام بطور معنی‌داری کاهش، ولی سرعت پر شدن دانه در بیشتر ارقام کاهش و در ارقام متحمل تا حدی افزایش یافت. نتایج تجزیه به مؤلفه‌های اصلی نشان داد که ارقام هامون، کاز، چمران2، اروند، چمران، فلات، وریناک، الوند، مهرگان و شوش دارای عملکرد و پایداری عملکرد بالایی در شرایط تنش گرما می‌باشند. ضریب تغییرات ژنوتیپی و فنوتیپی صفات بیانگر وجود تنوع ژنتیکی قابل توجهی برای صفات مورد مطالعه بود. بعلاوه برای سرعت پرشدن دانه، وراثت‌پذیری و پیشرفت ژنتیکی قابل توجهی برآورد گردید. این صفت همبستگی بالایی را با عملکرد دانه چه در شرایط تنش و چه بدون تنش نشان داد.
نتیجه‌گیری: از بین ارقام تجاری گندم نان ایرانی ارقام چمران2، شوش و اروند در مقایسه با رقم بین‌المللی متحمل به گرمای کاز، تحمل به گرمای قابل توجهی نشان دادند. عملکرد دانه با سرعت پرشدن دانه همبستگی بالاتری در شرایط تنش (01/ 0P≤ ,38/0=r) نسبت به شرایط بدون تنش (01/ 0P≤ ,20/0=r) نشان داد که بیانگر نقش مؤثرتر سرعت پرشدن دانه در شرایط تنش جهت دستیابی به عملکرد بالا می‌باشد. در کل می‌توان گفت که سرعت پر شدن دانه یکی از صفات بسیار مهم است که با عملکرد نهایی دانه، همبستگی مثبت معنی‌دار داشته و می‌تواند بعنوان یک معیار مناسب جهت ارتقاء ژنوتیپ‌های متحمل به تنش گرما استفاده گردد. نتایج آزمایش بیانگر وجود تنوع ژنتیکی بالایی بین ارقام تجاری گندم نان ایران از نظر صفت سرعت پر شدن دانه بود. بعلاوه صفت سرعت پر شدن دانه به علت بالا بودن مقدار وراثت‌پذیری و پیشرفت ژنتیکی، شاخصی مناسب جهت انتخاب ارقام متحمل به گرما در برنامه‌های دورگ‌گیری معرفی گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Genetic evaluation of commercial bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars for duration and rate of grain filling under normal and heat stress conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Siahpoosh 1
  • Afrasyab Rahnama 2
  • Seyyed Sadegh Mousavi 2
1 Faculty Member of Plant Production Engineering and Genetics Department, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz
2 Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده [English]

Background and purpose: Grain filling period and grain filling rate are among the traits that affect plant response to heat stress. Our knowledge about the the status of these traits in Iranian commercial bread wheat cultivars under normal and heat stress conditions is so rare if not available. The purpose of this study was to evaluate grain filling duration and grain filling rate of Iranian commercial bread wheat cultivars and to study genetic diversity under normal and heat stress of the earth's hottest places, Ahvaz condition.
Materials and Methods: The experiments were conducted during 2017 and 2018 under normal (optimal planting date) and terminal heat stress (delayed cultivation) conditions on 33 commercial bread wheat cultivars including: Kaz (international heat tolerant), Montana (international heat sensitive), two other international cultivars, weebill and babax and 29 commercial varieties in Iran, namely Roshan, Arvand, Ghods, Flat, Hirmand, Alvand, Verinac, Zagros, Kavir, Chamran, Marvdasht, Shiraz, Dez, Pishtaz, Hamoon, Bam, Sistan, Neyshabur, Sepahan, Arta, Bahar, Arg, Pars, Aflak, Chamran 2, Mehregan, Shosh, Barat and Khalil. The experiment was conducted as a randomized complete block design with three replications at the experimental field of Shahid Chamran University of Ahvaz.
Results: The results of combined analysis showed significant differences (P≤0.01) between genotypes, environment (heat stress) and also genotype-environment interaction for grain yield, grain filling duration and grain filling rate. In general, grain yield and grain filling period of cultivars were significantly reduced under stress condition compared to non-stress condition. However, grain filling rate decreased in most cultivars and almost increased in tolerant cultivars such as kaz. Results of principal component analysis showed that Hamoon, Kaz, Chamran 2, Arvand, Chamran, Falat, Verinac, Alvand, Mehregan and Shosh had high yield and yield stability under heat stress condition. The coefficient of genotypic and phenotypic variation for different traits indicated significant variation for all traits. In addition, significant heritability and genetic improvement were estimated for grain filling rate. This trait showed a high correlation with grain yield under both stress and non-stress conditions.
Conclusion: Among the commercial bread wheat varieties Chamran 2, Shoush and Alvand showed considerable heat tolerance compared to the international heat tolerant cultivar, Kaz. Grain filling rate was identified as an important trait in optimal response of plants to terminal heat stress. The results showed good genetic variation among commercial bread wheat varieties for grain filling rate. This trait can be used to identify and enhance heat tolerant varieties in breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bread wheat cultivars
  • correlation
  • genetic parameters
  • genetic advance
  • grain yield

مراجع

1.Barajeh Fard, M., Siahpoosh, M.R., and Modarresi, M. 2016. QTLs associated with stemlet and rootlet growth in the early stages of germination of wheat. Plant Genet Res. 3: 2. 59-68. (In Persian)
2.Beikzadeh, H., Alavi Siney, S.M., Bayat, M., and Ezady, A.A. 2015. Estimation of genetic parameters of effective agronomical traits on yield in some of Iranian rice cultivar. Agron J. 28: 106. 73-78. (In Persian)
3.Castro, M., Peterson, C.J., Dalla Rizza, M., Diaz Dellavalle, P., Vazquez, D., Ibanez, V., and Ross, A. 2007. Influence of heat stress on wheat grain characteristics and protein molecular weight distribution. Wheat production in stressed environments. Develop. Plant breed. 12: 365-371.
4.Ceccarelli, S. 1987. Yield potential and drought tolerance of segregating populations of barley in contrasting environments. Euphytica 40: 197-205.
5.Ceccarelli, S., and Grando, S. 1991. Selection environment and environmental sensitivity in barley. Euphytica. 57: 157-167.
6.FAO. 2012. Stattistical database. Available online: http// www. Fao. Org.
7.Garatuza-payan, J., Argentel-martinez, L., Yapez, E.A., and Arredondo, T. 2018. Initial response of phenology and yield components of wheat (Triticum durum L., CIRNO c2008) under experimental warming field conditions in the yaqui vally. Life Earth Health Scie. Peerj 6: e5064.
8.Gebeyhou, G., Knott, D.R., and Baker, R.J. 1982. Rate and duration of grain filling in durum wheat cultivars. Crop Sci. 22: 2
9.Gibson, L.R., and Paulsen, G.M. 1999. Yield components of wheat grown under high temperature stress during reproductive growth. J. Crop Sci. 39: 6. 1841-1846.
10.Hashemi Dezfuli, A., and Marashi, A. 1994. Variations of assimilates during anthesis and its effect on grain growth, yield and yield components of wheat. J. Agric. Sci. Ind. 9: 1. 16-32. (In Persian)
11.Iqbal, M., Iqbal Raja, N., Yasmeen, F., and Hussain, M. 2017. Impacts of heat stress on wheat: A critical review. J. Adv. Crop sci. 5: 2329-8863.
12.Kripa, K.G., Sangeetha, R., Madhavi, P., and Deepthi, P. 2011. Phytochemical screening and in vitro amylase inhibitory effect of leaves of Breynia retusa. Pak. J. Biol. Sci .14: 19. 894-899.
13.Lesk, C., Rowhani, P., and Ramankutty, N. 2019. Influence of extreme weather disasters on global crop production. Nature. 529: 84-87.
14.Lotfi Aghmioni, M., Aghaei, M.J., Vaezi, Sh., and Majidi Heravan, E. 2015. Evaluation of genetic diversity, heritability and genetic progress in Kabuli type chickpea genotypes. Ir. J. Pulses Res. 6: 100-107. (In Persian)
15.Mojtabaie Zamani, M., Nabipour, M., and Meskarbashee, M. 2014. Responses of bread wheat genotypes to heat stress during grain filling period under Ahvaz conditions. J. Plant Prod. 37: 4.119-130. (In Persian)
16.Moshattati, A., Alami-Saied, Kh., Siadat, S.A., Bakhshandeh, A.M., and Jalal-Kamali. M.R. 2010. Evaluation of terminal heat stress tolerance in spring bread wheat cultivars in Ahwaz conditions. Iran. J. Crop Sci. 12: 2. 85-99. )In Persian)       
17.Mousavi, S.F., Siahpoosh, M.R., and Sorkheh, K. 2021. Influence of sowing date and terminal heat stress on phonological features and yield components of bread wheat genotypes. J. Crop Prod. (under press). (In Persian)
18.Nuttall, J.G., Barlowb, K.M., Audrey, J., Delahuntyac, A.J., Christyb, B.P., and Olearya, G.J. 2018. Acute high temperature response in wheat. Crop Ecol. Physiol. 110: 4. 1296-1308.
19.Omidi, M., Siahpoosh, M.R., Mamghani, R., and Modarresi, M. 2015. Heat tolerance evaluating of wheat cultivars using physiological characteristics and stress tolerance indices in Ahvaz climatic conditions. J. Plant Prod. 38: 1. 103-11. (In Persian)
20.Omidi, M., Siahpoosh, M.R., Mamghani, R., and Modarresi, M. 2013. The effects of terminal heat stress on yield, yield components and some morpho-phenological traits of wheat genotypes in Ahwaz weather conditions. J. Crop Prod. 6: 4. 33-53. (In Persian)
21.Oritz, R., Sayre , K.D., Govaerts, B., Gupta, R., Subbarao, G.V., Tomohiro, B., Hodson, D., Dixon, J.M., Ortiz–monasterio, J.I., and Reynolds, M. 2008. Climate change: Can wheat beat the heat. Agric. Ecosyst. Environ. 126: 6-58.
22.Radmehr, M. 1997. Influence of heat stress on growth physiology of wheat. Ferdowsi university of Mashhad publications. 120 p. (In Persian)
23.Rajaram, S., and Van Ginkle, M.  2001. Mexico, 50 years of international wheat breeding. P 579-604, In: Bonjean, A.P., Angus, W.J. (eds.). The world Wheat book: A history of wheat breeding, Lavoisier Publishing, Paris, France.
24.Rathjen, A.J. 1994. The biological basis of genotype - environment interaction: its definition and management. P 34-97, In: Proceedings of the Seventh Assembly of the Wheat Breeding Society of Australia, Adelaide, Australia.
25.Richards, R.A. 1996. Defining selection criteria to improve yield under drought. Plant Growth Regul. 20: 157-166.
26.Shang, M.R., Shang, S., Yu, J., Wu, J., and Jiang, D. 2016. Relationships between the climate change and the grain filling of winter wheat. Pak. J. Bot. 48: 6. 2359-2366.
27.Tewolde, H., Fernandez, C.J., and Erickson, C.A. 2006. Wheat cultivars adapted to post-heading high temperature stress. J. Agron. Crop Sci. 192: 111-120.
28.Van Ginkel, M., Calhoun, D.S., Gebeyehu, G., Miranda, A., Tian-you, C., Pargas Lara, R.,  Trethowan, R.M.,  Sayre, K.,  Crossa, L., and  Rajaram, S. 1998. Plant traits related to yield of wheat in early, late, or continuous drought conditions. Euphytica. 100: 109-121.
29.Viswanathan, C., and Khanna‐chopra, R. 2001. Effect of heat stress on grain growth, starch synthesis and protein synthesis in grains of wheat (Triticum aestivum L.) varieties differing in grain weight stability. J. Agron. Crop Sci.186: 1. 1-7.
30.Zadoks, J.C., Chang, T.T., and Konzak, C.F. 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Res. 14: 415-421.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 14، شماره 2
شهریور 1400
صفحه 83-96

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار