مطالعه شاخص های رشد و عملکرد لاین های هاپلوئید مضاعف گیاه کاملینا (.Camelina sativa L)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران،

2 استادیار، گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران،

3 دانشیار، گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران،

4 استاد، گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران،

5 استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران،

چکیده

سابقه و هدف: گیاه کاملینا گیاهی کمتر شناخته‌شده از خانواده‌ی شب‌بوئیان است. کاملینا یک نمونه از روغن‌های تجدیدپذیر گیاهی است که یک منبع پایدار انرژی محسوب می‌شود. عملکرد دانه و کیفیت روغن بارزترین هدف به‌نژادی در خانواده شب‌بوئیان است این در حالی است که عملکرد دانه در گیاهان زراعی به‌عنوان پیچیده‌ترین ویژگی آن‌ها تحت تأثیر تعـداد زیادی از فرآیندهای فیزیولوژیکی است و نمود قابل‌اندازه‌گیری این فرآیندها در صفات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه تجلی می‌یابد، بنابراین تجزیه‌وتحلیل شاخص‌های فیزیولوژیک (رشدی) به‌منظور درک و تفسیر تغییرات عملکرد گیاهان در پاسخ به شرایط محیطی امری ضروری محسوب می‌شود. اما اطلاعات بسیار محدودی درباره مقایسه ویژگی‌های رشدی و عملکردی ژنوتیپ‌های قابل‌کشت کاملینا در کشور وجود دارد بنابراین هدف از این مطالعه، بررسی مقایسه‌ای تأثیر ویژگی‌های فیزیولوژیک 40 لاین هاپلوئید مضاعف قابل کاشت کاملینا در کشور بوده است.
مواد و روش ها: در پژوهش حاضر 40 لاین هاپلوئید مضاعف کاملینا ازنظر صفات فیزیولوژیک و عملکرد شامل شاخص سطح برگ، سرعت رشد گیاه، سرعت رشد نسبی، سرعت آسیمیلاسیون خالص، سطح ویژه برگ، عملکرد دانه و عملکرد روغن، در قالب طرح آماری بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)- دانشگاه تهران، پاکدشت در سال 99-1398 مورد مقایسه قرار گرفتند. شایان‌ذکر است که جهت سنجش دقیق‌تر صفات موردبررسی، رقم سهیل که در منطقه مورد آزمایش و همچنین در سایر نقاط کشور سابقه کاشت داشته و جزو لاین‌های شناخته‌شده و مرسوم در کشور محسوب می‌شود، به‌عنوان شاهد در نظر گرفته‌شده و سایر لاین‌ها با رقم سهیل مقایسه شدند.
یافته ها: نتایج پژوهش حاضر نشان دهنده تفاوت معنی‌دار لاین‌های کاملینا ازنظر ویژگی‌های رشد فیزیولوژیک بود، تفاوت‌ها درنهایت منجر به ایجاد اختلاف‌های معنی‌دار در عملکرد دانه شد و لذا بر عملکرد و محتوای روغن دانه تأثیر داشته‌اند. این موضوع نیز خود نشان دهنده و تأییدکننده اثر زیاد و متفاوت ژنوتیپ‌ بر عملکرد کاملینا می‌باشد. به‌طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که میان عملکرد دانه‌ی کاملینا با سرعت رشد محصول و سرعت آسیمیلاسیون خالص همبستگی مثبت و با سطح ویژه برگ همبستگی منفی در سطح احتمال 5% وجود دارد. به‌طوری‌که، لاین 134 با دارا بودن حداکثر شاخص سطح برگ (34/2) و لاین 110 با دارا بودن حداکثر سرعت رشد (49/14) و سرعت آسیمیلاسیون خالص (13/8 گرم بر مترمربع در روز)، ازنظر عملکرد نهایی دانه نیز به ترتیب با 3178 و 3120 کیلوگرم در هکتار به‌عنوان لاین‌های برتر شناسایی شدند همچنین سطح ویژه برگ نیز که با میزان اتلاف نور رابطه‌ مستقیم دارد در ژنوتیپ‌های کم محصول بیشتر از لاین‌های 134 و 110 بود.
نتیجه گیری: نتایج پژوهش حاضر در مجموع بیانگر تأثیر مستقیم عملکرد دانه بر عملکرد روغن کاملینا بود. به‌طوری‌که تطابق بیشتر لاین‌های 110 و 134 با محیط کشت مورد بررسی، از طریق افزایش سرعت رشد گیاه موجب افزایش تجمع ماده‌ی خشک و عملکرد دانه در لاین‌های مذکور شده است و در نتیجه افزایش معنی‌دار عملکرد روغن دانه را در این لاین‌ها به همراه داشته است. بنابراین ازآنجایی‌که هدف از کشت گیاه دانه روغنی کاملینا علاوه بر برداشت دانه، حصول روغن با کمیت و کیفیت مناسب است، درمجموع می‌توان لاین‌های 134 و 110 را به‌عنوان لاین های هاپلوئید مضاعف برتر و امیدبخش که با شرایط آب و هوایی منطقه سازگاری دارند معرفی و توصیه نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study of growth indices and yield of double haploid lines of Camelina plant (Camelina sativa L.)

نویسندگان [English]

  • Marjanossadat Hoseinifard 1
  • Majid Ghorbani Javid 2
  • Elias Soltani 3
  • Iraj Alahdadi 4
  • Danial Kahrizi 5
1 Doctoral student, Department of Agricultural Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Technology (Aburihan), Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Agricultural Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Technology (Aborihan), Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
3 Associate Professor, Department of Agricultural Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Technology (Aborihan), Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
4 Professor, Department of Agricultural Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Technology (Aborihan), Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
5 Professor, Department of Plant Genetics and Production Engineering, Faculty of Agricultural Sciences and Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: The camelina plant is a little-known plant Brassicaceae family. Camelina is an example of renewable vegetable oil that is considered a sustainable energy source. Seed yield and oil quality are the most obvious breeding objectives in the Brassicaceae family, while seed yield in agricultural plants, as their most complex trait, is influenced by a large number of physiological processes and the measurable expression is manifested in the physiological and morphological characteristics of the plant. Therefore, the analysis of physiological (growth) indicators is considered essential to understanding and interpreting changes in plant performance in response to environmental conditions. However, there is very limited information on the comparison of growth and functional traits of Camelina genotypes in the country. Therefore, the objective of this study was to compare the effects of physiological characteristics of 40 double haploid Camelina lines in the country.
Materials and method: In this study, 40 Camelina genotypes in terms of physiological traits and yield including leaf area index, crop growth rate, relative growth rate, net assimilation rate, specific leaf area, grain yield and oil yield were compared in a randomized complete block design with three replications in the research farm of Faculty of Agricultural Technology (Aburaihan), the University of Tehran, Pakdasht in 2020. It is worth mentioning that for measurement of the traits studied, the Soheil cultivar, which has long been grown both in the test area and in other parts of the country and is considered one of the well-known and widespread cultivar in the country, is considered as a control and other lines were compared with Soheil cultivar.
Results: The results of the present study showed a significant difference between the Camelina lines in terms of physiological growth characteristics, the differences eventually led to significant differences in seed yield and thus had an impact on seed yield and oil content. This theme also shows and confirms the high and differential roles of genotype on camelina yield. In general, the results of this research showed that there is a positive correlation between the seed yield of camelina with the crop growth rate and the net assimilation rate, and there is a negative correlation with the specific leaf area at the 5% probability level. So, line 134 with the maximum leaf area index (2.34), and line 110 with the maximum growth rate (14.49) and net assimilation rate (8.13 g/m2 per day), in terms of the final grain yield were identified as the superior lines with 3178 and 3120 kg/ha, respectively. Also, the specific leaf area, which is directly related to the amount of light loss, was higher in low-yield genotypes than in lines 134 and 110.
Conclusion: The results of the present study showed the direct effect of seed yield on camelina oil yield. So that the greater compatibility of lines 110 and 134 with the studied culture environment has increased the dry matter accumulation and seed yield in the mentioned lines by increasing the plant growth rate and as a result has brought about a significant increase in seed oil yield in these lines. Since the purpose of cultivating Camelina oilseeds is, in addition to the seed harvest, to obtain oil of adequate quantity and quality, we can consider lines 134 and 110 as a whole as superior and promising double haploid lines, compatible with the climate conditions of the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop growth rate
  • Genotype
  • Leaf area
  • Oilseeds
  • Physiological parameters

مراجع

  1. Zanetti, F., Alberghini, B. & Marjanović Jeromela, A. (2021). Camelina, an ancient oilseed crop actively contributing to the rural renaissance in Europe. A review. Agron. Sustain. Dev. 41: 107-131.
  2. Fallah, F., Kahrizi, D., Rezaeizad, A., Zebarjadi, A.R. and Zarei, L. (2019). Evaluation of genetic variation and parameters of fatty acid profile in doubled haploid lines of Camelina sativa Plant Genet. Res. 6: 2. 79-96. (In Persian)
  3. Oni, B.A. & Oluwatosin, D. (2020). Emission characteristics and performance of neem seed (Azadirachta indica) and Camelina (Camelina sativa) based biodiesel in diesel engine. Renew. Energ. 149: 725-734.
  4. Walia, M. K., Zanetti, F., Gesch, R. W., Krzyżaniak, M., Eynck, C., Puttick, D. & Monti, A. (2021). Winter camelina seed quality in different growing environments across Northern America and Europe. Ind. Crops Prod. 169. 113639.
  5. Agarwal, A., Prakash, O. & Bala, M. (2021). Effect of irrigation schedule on growth and seed yield of camelina (Camelina sativa) in Tarai region of central Himalaya. Oil Crop Sci. 6: 1. 8-11.
  6. Monzon, J. P., Cafaro La Menza, N., Cerrudo, A., Canepa, M., Rattalino Edreira, J. I., Specht, J. & Grassini, P. (2021). Critical period for seed number determination in soybean as determined by crop growth rate, duration, and dry matter accumulation. Field Crops Res. 261: 108016.
  7. Neupane, D., Solomon, J. K. Q., Mclennon, E., Davison, J. & Lawry, T. (2020). Camelina production parameters response to different irrigation regimes. Crops Prod. 148: 112286.
  8. Kelly, S. J., Cano, M. G., Fanello, D. D., Tambussi, E. A., & Guiamet, J. J. (2021). Extended photoperiods after flowering increase the rate of dry matter production and nitrogen assimilation in mid maturing soybean cultivars. Field Crops Res. 265: 108104.
  9. Kuzmanovic, B., Petrovic, S., Nag, N., Mladenov, V., Grahovac, N., Zanetti, F., Eynck, C., Vollmann, J. & Marjanovic Jeromela, A. (2021). Yield-related taits of 20 spring Camelina genotypes grown in a multi-environment study in Serbia. Agron. 11: 5. 858-869.
  10. Waraich, E.A., Ahmed, Z., Ahmad, R., Saifullah, Shahbaz, M. & Ehsanullah, (2017). Modulation in growth, development, and yield of Camelina sativa by nitrogen application under water stress conditions. J. Plant Nutr. 40: 5. 726-735.
  11. Amiri-Darban, N., Nourmohammadi, G., Shirani Rad, A. H., Mirhadi, S. M. J. & Majidi Heravan, I. (2020). Potassium sulfate and ammonium sulfate affect quality and quantity of camelina oil grown with different irrigation regimes. Crops Prod. 112: 4. 148-156.
  12. Zubr, J. (2003). Dietary fatty acids and amino acids of Camelina sativa J. Food Qual. 26: 6. 451-462.
  13. Borzoo, S., Mohsenzadeh, S. & Kahrizi, D. (2021). Water-deficit stress and genotype variation induced alteration in seed characteristics of Camelina sativa. Rhizosphere. 20: 4. 18-27.
  14. Pasandi Pour, A. & Farahbakhsh, H. (2017). Investigation of the NPK nutrition of Henna ecotypes (Lowsonia inermis) based on photosynthetic and growth indices in Shahdad area. J. Crop Ecophysiol. 11: 4. 821-836. (In Persian)
  15. Rezaizad, A., Zaree Siahbidi, A. & Moradgholi, F. (2018). Stability analysis of oil yield in different oilseed rape (Brassica napus) genotypes in two normal and delayed sowing date in Kermanshah province. J. Crop Breed. 10: 25. 137-148. (In Persian).
  16. Waraich, E.A., Ahmad, E., Waraich; A., Zeeshan; Z., Rashid, A. & Murat, E. (2020). Alterations in growth and yield of Camelina induced by dfferent
    planting densities under water deficit stress. Phyton. 89: 3. 587-597.
  17. Biabani, A., Foroughi, A., Karizaki, A. R., Rassam, G. A., Hashemi, M. & Afshar, R. K. (2021). Physiological traits, yield, and yield components relationship in winter and spring canola. J. Sci. Food Agric. 101: 8. 3518-3528.
  18. Moatshe, O.G., Emongor, V.E., Balole T.V. & Tshwenyane, S.O. (2020). Safflower genotype by plant density on yield and phenological characteristics. Afr. Crop Sci. J. 28: 1. 14-26.
  19. Ghorbani, M., Kahrizi, D. & Chaghakaboodi, Z. (2020). Evaluation of Camelina sativa doubled haploid lines for the response to water-deficit stress. J. Medicinal Plants By-products. 2: 193-199.
  20. Zhou, H., Zhou, G., He, Q., Zhou, L., Ji, Y. & Zhou, M. (2020). Environmental explanation of maize specific leaf area under varying water stress regimes. Environ. Exp. Bot. 171: 103932.
  21. Yu, X., Shi, P., Schrader, J. & Niklas, K. J. (2020). Nondestructive estimation of leaf area for 15 species of vines with different leaf shapes. Am. J. Bot. 107: 11. 1481-1490.
  22. Mirmoeini, T., Pishkar, L., Kahrizi, D., Barzin, G. & Karimi, N. (2021). Phytotoxicity of green synthesized silver nanoparticles on Camelina sativa Physiol. Mol. Biol. Plants. 27: 2. 417-427.
  23. Blume, R. Y., Rabokon, A. M., Postovoitova, A. S., Ye. Demkovich, A., Pirko, Y. V., Yemets, A. I., Rakhmetov, A. & Blume, Y. B. (2020). Evaluating the diversity and breeding prospects of Ukrainian spring Camelina genotypes. Cytol. Genet. 54: 420-436.
  24. Vollmann, J., Moritz, T., Kargl, C., Baumgartner, S. & Wagentristl, H. (2007). Agronomic evaluation of camelina genotypes selected for seed quality characteristics. Crops Prod. 26: 3. 270-277.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 16، شماره 2
تیر 1402
صفحه 23-42

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار