ارزیابی پایداری عملکرد دانه ژنوتیپ‌های باقلا(Vicia faba L.) با روش‌های پارامتری و ناپارامتری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران

2 محقق، بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بروجرد، ایران

3 استادیار، بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی بلوچستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ایرانشهر، ایران

4 مربی، بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی صفی‌آباد دزفول، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، دزفول، ایران

چکیده

سابقه و هدف: باقلا (Vicia faba L.) به‌واسطه درصد پروتئین و ارزش تغذیه‌ای زیاد یکی از حبوبات مهم محسوب می‌شود و قابلیت کشت به صورت دیم را دارد. باقلا یکی از حبوبات با ارزش است که با تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، ایجاد تنوع در سیستم‌های زراعی، کاهش بیماری‌ها، آفات و علف‌های هرز به پایداری سیستم‌های زراعی کمک می‌کند. کاهش سطح زیرکشت آن در کشور به دلیل ناپایداری زیاد عملکرد در مواجهه با تنش‌های زیستی و غیر زیستی است. عملکرد دانه باقلا به شدت تحت تاثیر محیط قرار می‌گیرد و به‌نژادگران اغلب عملکرد و پایداری بالا را به‌عنوان معیارهای معرفی رقم می‌سنجند. هدف از این مطالعه، شناسایی لاین‌های برتر از نظر عملکرد و پایداری عملکرد از بین 15 لاین باقلا به‌دست آمده از آزمایش مقدماتی عملکرد دانه است.
مواد و روش‌ها: تعداد 15 لاین حاصل از تلاقی بین لاین‌های مؤسسه بین‌المللی تحقیقات کشاورزی در مناطق خشک (ICARDA) و ارقام اصـلاح شـده و بومی ایرانی و منتج از آزمایش مقدماتی عملکرد سال زراعی 94-1393 ، به‌همراه ارقام شاهد برکت، سرازیری، زرشکی و بلوچی در دو سال زراعی (96-1394) در گرگان، دزفول، بروجرد و ایرانشهر به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار ارزیابی شدند. تجزیه پایداری با روش‌های واریانس ابرهارت و راسل، آماره‌‌های واریانس پایداری شوکلا (2i)، اکووالانس ریک (Wi)، واریانس محیطی (S2i)، ضریب تغییرات محیطی (CV)، ضریب تشخیص (R2)، ضریب رگرسیون فینلی و ویلکینسون (bi)، شاخص برتری لین و بینز ( Pi) و آماره پایداری عملکرد (YSi) و روش‌های ناپارامتری ، ، Z1، Z2، TOP، میانگین و انحراف معیار رتبه انجام شد.
یافته‌ها: تجزیـه واریـانس مرکـب داده‌هـای آزمایش، پس از آزمون بارتلت و معنی‌دار نشدن آن و اطمینان از یکنواختی خطاهای آزمایشی، صورت گرفت. نتایج نشان داد، اثر ژنوتیپ، محیط و برهم‌کنش ژنوتیپ در محیط بر عملکرد دانه معنی‌دار شد. بر اساس شاخص‌های واریانس شوکلا، اکووالانس ریک (Wi) و RMSE، ژنوتیپ‌های 11، 9 و 16، پایدارترین ژنوتیپ‌ها بودند. ژنوتیپ 9 کم‌ترین مقدار واریانس محیطی و ضریب تغییرات محیطی را داشت و پایدارتر از ژنوتیپ‌های دیگر بود. ژنوتیپ‌های 9 و 11 بیش‌ترین ضریب تشخیص (R2) و کم‌ترین شاخص انحراف از رگرسیون را داشتند. ضریب رگرسیون برای ژنوتیپ‌های 6، 9 و 16 کم‌تر از یک و میانگین عملکرد آن‌ها بیش‌تر از میانگین کل بود. بر اساس شاخص‌های برتری در کل محیط‌ها و محیط‌‌های مطلوب، ژنوتیپ‌های 15، 14، 12 و 11 پایدارترین ژنوتیپ‌ها بودند و دارای سازگاری اختصاصی به محیط‌های مساعد 1، 3، 5 و 7 و ژنوتیپ‌های 6، 9، 14، 16 و 12 سازگاری اختصاصی به محیط‌های نامساعد 2، 4، 6 و 8 داشتند. تجزیه هم‌زمان بر اساس عملکرد دانه و پایداری (YSi) نشان داد که ژنوتیپ‌های 6، 7، 9، 11، 12، 13، 14، 15 و 16، ژنوتیپ‌های پایدار بودند. بر اساس شاخص TOP، ژنوتیپ‌های 14 و 12 و بر اساس دو معیار و ، ژنوتیپ‌ 11 پایدارتر از دیگر ژنوتیپ‌ها بودند. بر اساس شاخص چندمعیاری SIIG))، بر مبنای کلیه روش‌های ناپارامتری ژنوتیپ‌های 14 و 15 با بیش‌ترین مقدار و به ترتیب با عملکرد دانه 3478 و 3439 کیلوگرم در هکتار به عنوان پایدارترین ژنوتیپ‌ها شناخته شدند.
نتیجه‌گیری: بر اساس تمام شاخص‌ها، ژنوتیپ‌های 6، 9، 11، 14 و 15 پایدارترین ژنوتیپ‌ها از نظر عملکرد دانه بودند و می‌توانند در آینده به عنوان منبع ژنتیکی در برنامه‌های اصلاحی استفاده شوند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation stability of seed yield of faba bean (Vicia faba L.) genotypes by parametric and non-parametric methods

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Sheikh 1
  • Peyman Sharifi 2
  • Hosein Asteraki 2
  • Khaled Miri 3
  • Reza Sekhavat 4
1 Assistant professor of Crop and Horticultural Science Research Department, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gorgan, Iran.
2 Associate professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran.
3 4. Assistant professor, Seed and Plant Improvement Research Department, Baluchestan Agricultural and Natural Resources Research and Education CenterAgricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Iranshahr, Iran.
4 Research coach, Seed and Plant Improvement Research Department, Safiabad Agricultural and Natural Resources Research and EducationCenter, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Dezful, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Faba bean (Vicia faba L.) is one of the most important legumes for its seed high protein content and nutritional value, and is still considered to have great potential as rainfed crop. Faba bean is a very valuable legume crop that contributes to the sustainability of cropping systems through its ability of biological N2 fixation, diversification of cropping systems leading to decreased disease, pest and weed. The decrease in area under cultivation in Iran, mainly because of high yield instability. This can be attributed to biotic and abiotic stresses Faba bean yield is strongly influenced by environments and breeders often determine the stability of high yield genotypes across environments before recommending a stable cultivar for release. The purpose of this study is the distinguishing the superior genotypes in terms of yield and yield stability in 15 selected faba bean lines from preliminary yield test.
Materials and Methods: 15 selected lines obtained from crosses between ICARDA lines and Iranian improved and landrace varieties and resulted from preliminary yield test of 2013-2014 cropping season, along with control cultivar Barekat, Saraziri, Zereshki and Baluchi were evaluated in a Gorgan, Dezful, Borojerd and Iranshar at two cropping seasons (2015-2017) in a randomized complete block design with three replications. Stability analysis were performed with Eberhart-Russell analysis of variance, Shukla's variance (2i), Wrick equivalence (Wi), environmental variance (S2i), coefficient of environment variation (CVi), coefficient of determination (R2), Finlay and Wilkinson regression coefficient (bi), Lin and Binns superiority index (Pi), yield stability index (YSi) and nonparametric methods such as , , Z1, Z2 and TOP and mean and standard deviation of rank.
Results: Combined analysis of variance was performed after Bartlett test and not significant of it and assurance of uniformity of experimental errors. Combined analysis of variance indicated a significant effect of genotype, environment and genotype × environment interaction on seed yield. Based on Wrick equivalence, Shukla variance and RMSE indices, genotypes 5, 13, 14 and 15 were more stable. Genotype 9 had lowest environmental variance and coefficient of environmental variation and was stable than the other genotypes. genotypes 9 and 11 had the highest R2and the lowest deviation from regression. The coefficient of regression in genotypes 6, 9 and 16 were lower than one and their seed yield were higher than total average seed yield and therefore were the stable genotypes. Genotypes were stable genotypes. According to the priority index in all of environments and favourable environments, genotypes 11, 12, 14 and 15 were adapted to the unpredictable high yielding environments(1, 3, 5 and 7), while 6, 9, 14, 16 and 12 were adapted to low yielding environments(2, 4, 6 and 8).Simultaneous analysis based on seed yield and stability (YSi) indicated genotypes 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15 and 16 were as stable genotypes. Based on Top statistic, genotypes 12 and 14 and based on and , genotype 11 were stable than the other genotypes. Results of Selection index of ideal genotype (SIIG) method, Based on all non-parametric methods, showed that 14 and 15 genotypes whit 3478 and 3439 kgha-1 grain yield were the most stable genotypes.
ConclusionBased on all indices, genotypes 9 and 11 were the most stable genotype in terms of seed yield and could be considered a good breeding material stock in any future breeding program.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genotype × environment interaction
  • Environmental stress
  • Rank
  • Selection index of ideal genotype (SIIG)
  • Superiority

مراجع

  1. Astaraki, H., Sharifi, P., and Sheikh, F. 2020. Estimation of genotypic correlation and heritability of some of traits in faba bean genotypes using restricted maximum likelihood (REML). Plant Genet. Res. 6: 2. 111-128.
  2. Bartlett, M.S. 1937. Properties of sufficiency and statistical tests. Proceedings of the Royal Society of London, Series A. 160: 268-282.
  3. Eberhart, S.A., and Russel, W.A. 1966. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci. 6: 1. 36-40.
  4. FAO, 2018. FAO annual statistics reports. http://faostat.fao.org/567.
  5. Finlay, K.W., and Wilkinson, G.N. 1963. The analysis of adaptation in plant-breeding programs. Aust. J. Agric. Res. 14: 6. 742-754.
  6. Fox, P.N., Skovmand, B., Thompson, B.K., Braun, H.J., and Cormier, R. 1990. Yield and adaptation of hexaploid spring triticale. Euphytica. 47: 1. 57-64.
  7. Francis, T.R., and Kannenberg, L.W. 1978. Yield stability studies in short-season maize. 1. A descriptive method for grouping genotypes. Can J. Plant Sci. 58: 4. 1029-1034.
  8. Georgieva, N.A., and Kosev, V.I. 2019. Ecological stability of broad bean (Vicia faba) in organic farming conditions. Vavil J. Gen Breed. 23: 8. 981-992
  9. Haciseferogullari, H., Geaer, I., Bahtiyarca, Y., and Menges, H.O. 2003. Determination of some chemical and physical properties of Sakiz faba bean (Vicia faba Var major). J. Food Eng. 60: 476- 479.
  10. Huhn, M. 1990. Nonparametric measures of phenotypic stability: II. Applications. Euphytica, 47: 3. 195-201.
  11. Jamshidi Mogaddam, M., and Pourdad, S.S. 2013. Evaluation of seed yield adptability of spring safflower genotypes using nonparametric parameters and GGE biplot method in rain-fed conditions. J. Plant Breed. Crop Sci. 29: 1. 45-63. (In Persian)
  12. Kang, M.S. 1988. A rank-sum method for selecting high yielding stable corn genotypes. Cereal Res. Commun. 16: 1-2. 113–115.
  13. Kang, M.S. 1993. Simultaneous selection for yield and stability: Consequences for growers. Agron. J. 85: 3. 754-757.
  14. Kang, M.S., and Mangari, R. 1995. Stable: A basic program for calculating stability and yield-stability statistics. Agron. J. 87: 2. 276-277.
  15. Kaya, Y., and Taner, S. 200 Estimating genotypic ranks by nonparametric stability analysis in bread wheat (Triticum aestivum L.). J. Cent. Eur. Agric. 4: 1. 47-53.
  16. Lin, C.S., and Binns, M. R. 1988. A superiority measure of cultivar performance for cultivar x location data. Can. J. Plant Sci. 68: 193-198.
  17. Link, W., Stelling. D., and Ebmeyer, E. 1994. Yield stability in faba bean, Vicia faba 1. Variation among inbred lines. Plant breeding. J. Plant Breed. 112: 24-29.
  18. Maalouf, , Shaaban, Kh. S., Akinnola, A., Akintunde, N., Kharrat, M., El Shama, Kh., Rajinder, S.H., and Malhotra, S. 2011. Yield stability of Faba bean lines under diverse broomrape prone production environments. Field Crops Res. 124: 288-294.
  19. Mendiburu, F. 2019. Statistical procedures for agricultural research. http://tarwi.lamolina.edu.pe/fmendiburu.
  20. Moghadam, A. 2003. Statistical procedures for agricultural research simultaneous selection for yield and stability and it's comparison with stability different statistics. Seed Plant J. 19: 1. 1-13. (In Persian)
  21. Nassar, R., and Huehn, M. 1987. Studies on estimation of phenotypic stability: Tests of significance for nonparametric measures of phenotypic stability. Biometrics. 43: 45-53. 
  22. Olivoto, T., and Lúcio, A.D. Metan: An R package for multi-environment trial analysis. metan: An R package for multi‐environment trial analysis. Methods in Ecology and Evolution, 11: 783-789.
  23. Perkins, J.M., and Jinks, J.L. 1968. Environmental and genotype– environmental components of variability III. Multiple lines and crosses. Heredity. 23: 339-356.
  24. Pinthus, M.J. 1973. Estimate of genotypic value: A proposed method. Euphytica. 22: 1. 121-123.
  25. Roemer, J. 1917. Sinde die ertagdreichen Sorten ertagissicherer. DLG-Mit. 32: 1. 87-89.
  26. Sarparast, R., Sheikh, F., and Sowghi, H.A. Investigation of genotype and environment interaction and cluster analysis for seed yield in different lines of faba bean (Vicia faba L.). Ir J. Pulses. Res. 2: 99-106.
  27. Scapim, C.A., Oliveira, V.R., Braccini, A.L., Cruz, C., Andrade, C.A.B., and Vidigal, M.C.G. 2000. Yield stability in maize (Zea mays) and correlations among the parameters of the Eberhart and Russell, Lin and Binns and Huehn models. Genet. Mol. Biol. 23: 2. 387-393.
  28. Sharifi, P. 2020. Application of multivariate analysis methods in agriculural sciences. Rasht branch, Islamic Azad University press, IR (In Persian)
  29. Sharifi, P., Aminpanah, H., Erfani, R., Mohaddesi, A., and Abbasian, A. 2017. Evaluation of genotype×environment interaction in rice based on AMMI model in Iran. Rice Sci. 24: 3. 173-180.
  30. Sharifi, P., and Aminpanah, H. 2014. A study on the genetic variation in some of faba bean genotypes using multivariate statistical techniques. Trop. Agric: 91: 2. 87-97.
  31. Sharifi, P., Astereki, H., and Safari Motlagh, M.R. 2014. Evaluation of genotype, environment and genotype × environment interaction effects on some of important quantitative trits of faba bean (Vicia faba ). J. Crop Breed. 6: 13. 73-88. (In Persian)
  32. Sharifi, , Erfani, R., Mohaddesi, A., Abbasian, A., Aminpanah, H., Yousefi, M., and Saeedi, M. 2020. Stability analysis of grain yield of some of rice genotypes by parametric and nonparametric uni-variate methods. Electron J. Crop Prod. 13: 3. 85-106. (In Persian)
  33. Shukla, G.K. 1972. Some statistical aspects of partitioning genotype-environmental components of variability. Heredity (Edinb). 29: 2. 237-245.
  34. Skovbjerg, C.K., Knudsen, J., Füchtbauer, W., Stougaard, J., Stoddard, F.L., Janss, F., and Andersen, S.U. 2019. Evaluation of yield, yield stability and yield-protein trade-off in commercial faba bean cultivars. https://doi.org/10.1101/843862. 15 November.

Stelling, D., Ebmeyer, E., and Link, W. 1994. Yield stability in faba bean, Vicia

مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 14، شماره 3
مهر 1400
صفحه 125-144

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار