تجزیه چند متغیره لاین‏های اینبرد نوترکیب گندم دوروم(Triticum durum L.) در شرایط آبیاری کامل و تنش خشکی انتهای فصل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک و به‏نژادی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.

3 استادیار، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

4 استادیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.

چکیده

سابقه هدف: گندم دوروم تنها گیاه تتراپلوئیدی است که ارزش تجاری بالایی دارد. خشکی مهمترین تنش غیرزیستی است که به طور قابل توجهی بر رشد، فیزیولوژی و تولید مثل گیاهان تأثیر منفی دارد. تسهیل در امر گزینش برای بهبود عملکرد در ژنوتیپ‏های گندم مهم و ضروری است. عملکرد صفت پیچیده‏ای است که تحـت تـأثیر عوامـل زیــادی قــرار دارد و معمــولا ً بــه علــت پــائین‏بودن وراثــت پذیری آن، انتخاب مستقیم برای عملکرد چندان مؤثر نیست و لذا برای اصلاح عملکـرد بهتـر اسـت از انتخـاب غیرمسـتقیم استفاده شود. با استفاده از بعضی روش‏هـای آمـاری مـی‏تـوان سهم نسبی هر یک از اجزاء تشکیل دهنده عملکرد را در مقـدار عملکرد به دست آورد.
مواد و روش‏ها: در این مطالعه جهت بررسی لاین‏های اینبرد نوترکیب گندم دوروم بهمراه والدین (شتر دندان و دنا) و گروه‏بندی آن‏ها، آزمایشی در قالب طرح آلفا لاتیس در دو تکرار به مدت دو سال زراعی 1396-1395 و 1397-1396 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز در دو شرایط آبیاری کامل و قطع آبیاری بعد از مرحله گرده افشانی اجرا شد. در این تحقیق صفات مورفوفیزیولوژیک و فنولوژیک اندازه گیری شدند. ضرایب همبستگی فنوتیپی و ژنوتیپی بین صفات و تجزیه عاملی روابط بین صفات مورد بررسی قرار گرفت و ژنوتیپ‌ها با استفاده از تجزیه خوشه‌ای به روش WARD با استفاده از داده‌های استاندارد و فاصله اقلیدسی با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه 20. گروه‌بندی شدند.
یافته‏ها: نتایج تجزیه مرکب نشان داد که اثر متقابل ژنوتیپ × سال تنها برای صفت طول سنبله معنی‌دار بود. نتایج همبستگی‏های فنوتیپی و ژنوتیپی در شرایط آبیاری کامل و تنش نشان داد که عملکرد دانه بطور مشترک در کلیه شرایط با تعداد سنبله در بوته و عملکرد بیولوژیک همبستگی مثبت و معنی‏دار داشت. براساس نتایج تجزیه به عامل‏ها در شرایط آبیاری کامل و تنش خشکی انتهای فصل به ترتیب، شش و پنج عامل مشخص شد که این عوامل 3/ 89 و 7/79 درصد از تغییرات داده‌ها را تبیین کردند. نتایج تجزیه خوشه‌ای، لاین‌های‌ خالص نوترکیب مورد ارزیابی را در شرایط آبیاری کامل در چهار خوشه و در شرایط تنش در پنج خوشه قرار داد.
نتیجه‏گیری کلی: در مجموع ژنوتیپ‌های 38، 11، 2، 8، 49، 34، 50، 41، 9، 63، 47، 59، 57، 1، 4، 35، و والد شتردندان به عنوان ژنوتیپ‌های برتر از نظر صفات مورد بررسی معرفی شدند. انتخاب براساس عملکرد دانه به دلیل وراثت‏پذیری پایین، خصوصاً در شرایط تنش خشکی، کافی نیست، بنابراین می‏توان صفاتی را که دارای همبستگی بالا و معنی‏دار با عملکرد دانه در شرایط تنش خشکی هستند، در برنامه‏های به نژادی در اولویت قرار داد. نتایج این پژوهش نشان داد که تنوع بالایی در ارتباط با کلیه صفات مورد ارزیابی در لاین‏های مورد بررسی وجود دارد که نشان دهنده ارزش اصلاحی بالای این جمعیت است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Multivariate Analysis of Recombinant Inbred Lines of Durum Wheat (Triticum durum) in full irrigation and terminal drought stress conditions

نویسندگان [English]

  • Rashin Taheri 1
  • Zahra Khodarahmpour 2
  • Manochehr Khodarahmi 3
  • Mohammad Moradi 4
1 PhD Student, Department of Genetics and Plant Breeding, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
2 Associate Professor, Department of Production Engineering and Plant Genetics, Shoushtar Branch, Islamic Azad University, Shoushtar, Iran.
3 - Assistant Professor, Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
4 Assistant Professor, Department of Production Engineering and Plant Genetics, Shoushtar Branch, Islamic Azad University, Shoushtar, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Durum wheat is the only tetraploid plant that has high commercial value. Drought is the most important abiotic stress that significantly affects the growth, physiology and reproduction of plants. Simplifying the selection procedure to improve yield of new genotypes of wheat is necessary. Performance is a complex trait that is influenced by many factors, and usually due to its low heritability, direct selection for performance is not very effective, so it is better to use indirect selection to improve yield. By using some statistical methods, it is possible to obtain the relative share of each of the yield components in the yield amount.
Materials and Methods: In this study, in order to investigate recombinant inbred lines of durum wheat with their parents (Shotordandan and Dena) the experiment in the form of alpha lattice design in two replications for two crop years 2016-2017 and 2017-2018 in the research farm of Islamic Azad University Ahvaz branch in two conditions of full irrigation and no irrigation after the pollination stage done. In this research, morphophysiological and phenological traits were measured. Phenotypic and genotypic correlation coefficients between traits and factor analysis of relationships between traits were investigated and genotypes were grouped using cluster analysis by WARD method using standard data and Euclidean distance using SPSS ver 20 software.
Results: Based on the results of composite analysis, the interaction effect of genotype × year was significant only for spike length trait. The results of phenotypic and genotypic correlations in full irrigation and stress conditions showed that the grain yield in all conditions had a positive and significant correlation with spikes. plant-1 and biological yield. Based on the results of factor analysis in the conditions of full irrigation and drought stress at the end of the season, six and five factors were identified, respectively, and these factors explained 89.3 and 79.7 percent of the changes in the data. The results of cluster analysis put the evaluated recombinant pure lines in four clusters under full irrigation conditions and five clusters under stress conditions.
Conclusion: In total, genotypes 38, 11, 2, 8, 49, 34, 50, 41, 9, 63, 47, 59, 57, 1, 4, 35, and the parent of Shotordandan were introduced as better genotypes in terms studied traits. Selection based on grain yield is not enough due to low heritability, especially in drought stress conditions, so traits that have a high and significant correlation with grain yield in drought stress conditions can be used in breeding programs in prioritized. The results of this research showed that there is a high diversity in relation to all the evaluated traits in the studied lines, which indicates the high breeding value of this population.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wheat
  • Correlation
  • Factor analysis
  • Cluster analysis

مراجع

  1. uo, L., Wang, Z., Huang, M., Hui, X., Wang, S., Zhao, Y., & Liu, J. (2018). Plastic film mulch increased winter wheat grain yield but reduced its protein content in dryland of northwest China. Field Crops Researce, 218, 69–77.
  2. Xynias, I. N., Mylonas, I., Korpetis, E. G., Ninou, E., Tsaballa, A., Avdikos, I. D., & Mavromatis, A.G. (2020). Durum wheat breeding in the mediterranean region: current status and future prospects. Agronomy, 10(3), 1-27.
  3. Lamaoui, M., Jemo, M., Datla, R., & Bekkaoui, F. (2018). Heat and drought stresses in crops and approaches for their mitigation. Frontiers in Chem, 6, 1-14.
  4. Chauhan, J., Singhal, R. K., Chaudhary, S., & Sodani, R. (2017). Calmodulin in plant responses to abiotic stresses and signaling. International Journal Pure and Applied Bioscience, 5, 1122-1131.
  5. Liu, X., Pan, Y., Zhu, X., Yang, T., Bai, J., & Sun, Z. (2018). Drought evolution and its impact on the crop yield in the North China plain. Journal of Hydrology, 564, 984-996.
  6. Wang, J., Vanga, S. K., Saxena, R., Orsat, V., & Raghavan, V. (2018). Effect of climate change on the yield of cereal crops: A review. Climate, 6: 41.
  7. Mwadzingeni, L., Shimelis, H., Tesfay, S., & Tsilo, T. J. (2016). Screening of bread wheat genotypes for drought tolerance using phenotypic and proline analysis. Frontiers Plant Sciences, 7, 1-12.
  8. Sorkheh K., Shiran, B., Khodambashi, M., Moradi, H., Gradziel, T. M. & Martínez-Gómez, P. (2010). Correlations between quantitative tree and fruit almond traits and their implications for breeding. Scientia Horticulture, 125, 323–331.
  9. Hamzeh, H., Asghari, A., Mohammadi, S. A., Sofalian, O., & Mohammadi, S. (2018). Effect of variations of phenological traits and phenological and photosynthetic materials allocation on grain yield of bread wheat under different moisture conditions. Environmental Stresses in Crop Science, 12(4), 989-1002. [In Persian]
  10. Aharizad, S., Ahmadi, V., & Mohammadi, A. (2010). Response of bread wheat recombinant inbred lines to drought stress and their grouping. Journal of Crop Weed Ecophysiology, 4-3(15), 67-78. [In Persian]
  11. Al Lawati, A. H., Nadaf, S. K., AlSaady, N. A., Al Hinai, S. A., Almamari, A., Al Adawi, M. H., Al Hinai, R. S., & Al Maawali, A. (2021). Genetic diversity of omani durum wheat (Triticum turgidumsub sp. durum) landraces. The Open Agriculture Journal, 15(21), 21-32.
  12. Donald, C. M., & Hamblin, J. (1976). The biological yield and harvest index of cereals as agronomic and plant breeding criteria. Advances in Agronomy, 28, 361– 405.
  13. Hay, R. K. M. (1995). Harvest index: A review of its use in plant breeding and crop physiology. Annals of Applied Biology, 126, 197–216.
  14. Cox, M. C., Qualset, C. O., & Rains, D. W. (1990). Genetic variation for nitrogen assimilation and translocation in wheat. III: nitrogen translocation in relation to grain yield and protein. Crop Science, 26: 737 - 740.
  15. Papakosta, D. K., & Gayians, A. A. (1991). Nitrogen and dry matter accumulation, remobilization and losses for Mediterranean wheat during grain filling. Agronomy Journal, 83, 864 – 870.
  16. Tabatabai, S. M. T., Solouki, M., Fakhery, B., Esmailzadeh-Moghaddam, M., & Mehdinezhad, N. (2018). Evaluation of grain yield of recombinant inbred lines of bread wheat (Triticum aestivum) derived from SeriM82/Babax cross under drought stress conditions. Iranian Journal of Crop Science, 19(4), 270-283. [In Persian]
  17. Taghizadegan, M., Norouzi, M., & Aharizad, S. (2015). Evaluation of wheat recombinant inbred lines based on morphological and agronomic traits. Journal of Applied Crop Breeding, 3(2), 129-137. [In Persian]
  18. Hosseinzadeh, A., Khezri Afravi, M., Miri, S., & Peighambari. (2009). Evaluation of different lines of durum wheat (Triticum turgidum) under optimum and water limited condition. Iranian Journal of Field Crop Science, 40(3), 161-169. [In Persian]
  19. Asseng, S., & Van Herwarden, A. F. (2003). Analysis of the benefits to wheat yield from assimilates stored prior to grain filling in a range of environments. Plant Science, 256, 217 -229.
  20. Akbari, Gh. A., Zarkhoni, R. A., Motaghi, S., Lotfi Far, A., Yousefi Rad, M., & Nasiri, M. (2009). Comparison of yield and yield components and photosynthetic material retransmission in old and new rice genotypes. Plant Production and Technology, 9(8), 21-32. [In Persian]
  21. Bahrani, A. 2011. Remobilization of dry matter in wheat: Effects of nitrogen application and post-anthesis water deficit during grain filling. International Conference on Biology, Environment and Chemistry, 155-160.
  22. Rezaei Morad Aali, M., Eivazi, A. R. Mohammadi, S., & Shir-Alizadeh, SH. (2013). Effect of drought stress on dry matter remobilization and grain yield of winter bread wheat genotypes. Iranian Journal of Crop Science, 15(3), 262-276. [In Persian]
  23. Al-Tabbal, J. A. (2011). Effect of water stress on the yield and yield component of durum wheat cultivars (Triticum turgidum var. durum). International Journal of Academic Research, 3(6), 98-113.
  24. Farshadfar, E. 2010. Principals and methods of multivariate statistical. Kermanshah Univ. Press, 724 p.
  25. Heidarinezhad, H., Esmaeili, A., Hosseinpour, T., & Eisvand, H. R. (2018). Factor analysis genetic correlation and path analysis of different traits in durum wheat genotypes. Plant Ecophysiology, 10(33), 117-126. [In Persian]
  26. Ahmadi, Gh. H., Seiosemarde, A., Sohrabi, Y., & Jalal Kamali, M. R. (2020). Relationship between developmental traits and grain yield in durum wheat (Triticum durum) under terminal drought stress condition. Applied Fields Crops Research, 33(4), 84-99. [In Persian]
  27. Singh, C., Gupta, A., Gupta, V., Kumar, P., Sendhil, R., Tyagi, B. S. Singh, G., Chatrath, R., Singh, G. P. (2019). Genotype x environment interaction analysis of multi-environment wheat trials in India using AMMI and GGE biplot models. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 19, 309 -318.
  28. Wang, J., Vanga, S. K., Saxena, R., Orsat, V., Raghavan, V. (2018). Effect of climate change on the yield of cereal crops: A review. Climate, 6, 41-48.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 16، شماره 3
مهر 1402
صفحه 131-154

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار