برآورد عمل ژن و پارامترهای ژنتیکی برخی از خصوصیات مرتبط با جوانه‌زنی بذر چغندرقند (Beta vulgaris L.) از طریق تجزیه لاین× تستر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران،

2 موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران،

چکیده

سابقه و هدف: قدرت بذر در واقع نشان‌دهنده میزان تأثیرگذاری والدین در چرخه زندگی و بقا گیاهان و ایجاد امنیت غذایی برای جامعه بشری می‌باشد. مهمترین اهداف مطالعه حاضر، ارزیابی ترکیب‌پذیری عمومی والدین و ترکیب‌پذیری خصوصی تلاقی‌ها، تعیین ماهیت و میزان عمل ژن و در نهایت برآورد وراثت‌پذیری صفات کمّی و کیفی هیبریدهای چغندرقند از طریق تجزیه لاین- تستر بود.
مواد و روش‌ها: در راستای اهداف مدنظر، تعداد 11 لاین گرده‌افشان چغندرقند با سه لاین نرعقیم در قالب تجزیه لاین- تستر با یکدیگر تلاقی داده شدند. کلیه تلاقی‌ها برای تولید بذر هیبرید با استفاده از گرده‏افشانی کنترل‌شده انجام گردید. 33 هیبرید حاصله در دو شرایط آزمایشگاه و گلخانه از نظر صفات مختلف مرتبط با جوانه‌زنی بذر مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به تأیید وجود تنوع میان تلاقی‌ها، محاسبه ترکیب‌پذیری والدین و تأثیرات ژنی‌ آن‌ها با تجزیه لاین- تستر صورت پذیرفت.
یافته‌ها: نتایج صفات مختلف جوانه‌زنی تحت شرایط آزمایشگاه نشان داد که بین تلاقی‌ها از نظر صفات مختلف جوانه‌زنی، بذرهای جوانه-نزده، درصد بذر پوک و وزن هزار دانه تفاوت قابل ملاحظه‌ای وجود دارد. عامل لاین برای صفات درصد جوانه‌زنی، یکنواختی جوانه‌زنی، درصد پوکی بذر و وزن هزار دانه تأثیر معنی‎داری داشت. میانگین مربعات تستر برای سرعت جوانه‌زنی، میانگین زمان جوانه‌زنی، درصد پوکی بذر و وزن هزار دانه معنی‌دار بود. برهمکنش لاین- تستر بر میانگین زمان جوانه‌زنی، درصد پوکی بذر و وزن هزار دانه معنی‌دار بود. نتایج تجزیه واریانس در شرایط گلخانه نشان داد که تفاوت بین تلاقی‌ها به لحاظ صفات مختلف ظهور گیاهچه و وزن ماده خشک تک گیاهچه معنی‌دار بود. اثر لاین تنها برای درصد ظهور گیاهچه معنی‌دار بود. عامل تستر تأثیر معنی‌داری بر تمامی صفات مورد مطالعه داشت. برهمکنش لاین- تستر فقط برای درصد ظهور گیاهچه معنی‌دار بود. قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی لاین‌های 970023 و 970100 برای درصد جوانه‌زنی، 970038 و 970100 و هر سه تستر آزمایشی برای سرعت جوانه‌زنی و لاین 970097 برای یکنواختی جوانه‌زنی در جهت مثبت معنی‌دار گردید. لاین 970097 و تستر 474*7112-36-6 کاهش میانگین زمان جوانه‌زنی و لاین‌های 970038، 970023، 970014 و 970100 و تسترهای MS KWS و 7112*SB36 با اثر منفی سبب کاهش پوکی بذر شدند. در خصوص وزن هزار دانه، لاین‌های 970094، 970014 و 970031 و تسترهای 7112*SB36 و MS KWS دارای قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی مثبت و معنی‌داری بودند. در آزمایش گلخانه‌ای، در رابطه با صفت درصد ظهور گیاهچه لاین‌های 970100، 970023 و 970038 و تستر MS KWS دارای قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی مثبت و معنی‌داری بودند. برای سرعت ظهور گیاهچه، لاین‌های 970038 و 970100 و هر سه تستر آزمایشی قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی مثبت و معنی‌داری نشان دادند. برای وزن خشک تک گیاهچه، لاین 970098 دارای قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی مثبت و معنی‌دار بود. در خصوص تسترها دو تستر 474*7112-36-6 و 7112*SB36 در مقابل یکدیگر قرار داشتند. این تقابل به‌گونه‌ای بود که تستر 474*7112-36-6 افزایش وزن خشک را باعث می‌گردید، اما تستر 7112*SB36 کاهش وزن خشک را به همراه داشت.
نتیجه‌گیری: قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی مبین اثرات افزایشی ژن‌ها است، بنابراین والدهایی با قابلیت ترکیب‌پذیری عمومی بالا، اثر افزایشی زیادی نیز به‎همراه دارند که می‌توان از آن‌ها در تولید ارقام سینتتیک بهره برد. از سوی دیگر این والدها می‌توانند از طریق گزینش مکرر در توسعه لاین‌های اینبرد و نیز به‌عنوان تستر برای ارزیابی لاین‌های اینبرد جدید استفاده شوند. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، گزینش ترکیبات مفید برای تولید هیبریدهای مناسب را اهداف اصلاحی تعیین می‌کنند. از این‌رو با در نظر گرفتن ارزش ترکیب‌پذیری خصوصی مثبت و یا منفی، ترکیبات والدینی برای یک صفت می‌توان در افزایش ژن‌هایی با اثر غیرافزایشی جهت تولید هیبرید اقدام نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Estimation of gene action and genetic parameters of some characteristics related to sugar beet (Beta vulgaris L.) seed germination by line × tester analysis

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Mirzaei 1
  • Ali Saremi-Rad 2
1 Associate Professor of the Research Institute for Breeding and Preparation of Sugar Beet Seeds. Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran.
2 Research institute for breeding and preparation of sugar beet seeds. Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: The seed vigor, which shows influence of parents on the life cycle and survival of plants, is also very important in for creating food security for human society. The most important objectives of the present study were to evaluate the general compatibility of parents and the specific combining of crosses, determining the nature and degree of gene action, and finally estimate the heritability of quantitative and qualitative traits of sugar beet hybrids through line-tester analysis.
Materials and Methods: Eleven pollinator lines of sugar beet were crossed with three male sterile single crosses using controlled pollination in the form of line-tester. A total of 33 obtained hybrids were investigated in terms of different traits related to seed germination in both laboratory and greenhouse conditions. The existence of diversity among the crosses was confirmed, and the calculation of the combining ability of the parents and their genetic effects was done by line-tester analysis.
Results: The results under laboratory conditions showed that there is a significant difference between the crosses in terms of of different germination traits, non-germinated filled cluster, empty cluster and 1000 seed weight. The line had a significant effect on the characteristics of germination capacity, germination uniformity, empty cluster and 1000 seed weight. Tester mean square for germination rate, mean germination time, empty cluster and 1000 seed weight showed a significant difference. Line-tester interaction resulted in a significant difference for the mean germination time, empty cluster and 1000 seed weight. The results of analysis of variance of different traits in greenhouse conditions indicated significant differences between the crosses in terms of the traits of seedling emergence and mean shoot dry weight of a single seedling. The effect of line was significant only on the seedling emergence capacity. The tester factor had a significant effect on all studied traits. Line-tester interaction was significant only for seedling emergence capacity. The general combinability of lines 970023 and 970100 for germination capacity, lines 970038 and 970100 and all three experimental testers for germination rate and 970097 for germination uniformity was significant in positive direction. Line 970097 and tester 474*7112-36-6 decreased the mean germination time and Lines 970038, 970023, 970014, 970100 and tester MS KWS and 7112*SB36 caused a decrease in empty cluster. Testers MS KWS and 7112*SB36 caused the reduction of empty cluster with their negative effect. Regarding the 1000 seed weight, lines 970094, 970014 and 970031 and testers 7112*SB36 and MS KWS had positive and significant general combining ability. In the greenhouse experiment, in relation to the seedling emergence capacity, lines 970100, 970023 and 970038 and MS KWS tester and for seedling emergence rate, lines 970038, 970100 and three testers showed positive and significant general combining ability. For the mean shoot dry weight, line 970098 and tester 7112-36-6*474 had positive significant general combining ability, but tester SB36*7112 caused a decrease in mean shoot dry weight.
Conclusion: Considering that general combining ability shows the additive effects of genes, therefore, parents with high general combining ability also have a high additive effect that can be used in the production of synthetic cultivars. On the other hand, these parents can be used through recurrent selection in the development of inbred lines and also as testers to evaluate new inbred lines. According to the obtained results, the selection of useful compounds for the production of suitable hybrids is determined by the breeding goals. Therefore, by considering the positive or negative specific combining ability value of parental compounds for a trait, it is possible to increase genes with non-additive effect to produce hybrids.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pollinator
  • Combining ability
  • Hybrid
  • Seed vigor
  • Meal sterility

مراجع

  1. Kiprovski, B., Miladinović, J., Koren, A., Malenčić, Ð., & Mikulić-Petkovšek, M. (2019). Black and yellow soybean: Contribution of seed quality to oxidative stress response during plant development. Genetika-Belgrade, 51(2), 495-510.
  2. Biancardi, E., McGrath, J. M., Panella, L. W., Lewellen, R. T., & Stevanato, P. (2010). Sugar beet. In Root and tuber crops (pp. 173-219). Springer.
  3. Tugrul, K. M. (2022). Sugar Beet Seed and Seed Processing. Scholars Press.
  4. Rajjou, L., Duval, M., Gallardo, K., Catusse, J., Bally, J., Job, C., & Job, D. (2012). Seed Germination and Vigor. Annual review of plant biology, 63(1), 507-533. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042811-105550
  5. Chu, C., Poore, R. C., Bolton, M. D., & Fugate, K. K. (2022). Mechanism of Sugar beet Seed Germination Enhanced by Hydrogen Peroxide. Frontiers in plant science, 13, 1-18.
  6. Battle, J., & Whittington, W. (1969). The influence of genetic and environmental factors on the germination of sugar beet seed. The Journal of Agricultural Science, 73(3), 329-335.
  7. Nduwumuremyi, A., Tongoona, P., & Habimana, S. (2013). Mating designs: helpful tool for quantitative plant breeding analysis. Journal of Plant Breeding and Genetics, 1(3), 117-129.
  8. Taleghani, D., Rajabi, A., Saremirad, A., & Darabi, S. (2024). Estimation of gene action and genetic parameters of some quantitative and qualitative characteristics of sugar beet (Beta Vulgaris) by line × tester analysis. Crop Breeding, 15(48), 201-212. [In Persian]
  9. Sharma, J. R. (2006). Statistical and biometrical techniques in plant breeding. New Age International.
  10. Kempthorne, O. (1957). An introduction to genetic statistics.
  11. Amin, M., Amiruzzaman, M., Ahmed, A., & Ali, M. (2014). Evaluation of inbred lines of maize (Zea mays ) through line× tester method. Bangladesh Journal of Agricultural Research, 39(4), 675-683.
  12. Bekele, A., & Rao, T. N. (2013). Heterosis study for grain yield, protein and oil improvement in selected genotypes of maize (Zea mays ). Journal of Plant Sciences, 1(4), 57-63.
  13. Elmyhum, M. (2013). Estimation of combining ability and heterosis of quality protein maize inbred lines. African journal of agricultural research, 8(48), 6309-6317.
  14. Mahesh, N., Wali, M., Gowda, M., Motagi, B., & UPPINAL, N. F. (2014). Genetic analysis of grain yield, starch, protein and oil content in single cross hybrids of maize. Karnataka Journal of Agricultural Sciences, 26(2).
  15. Ghorbani, H. R., Samizadeh Lahiji, H., Rabiei, B., & Allah Gholipour, M. (2013). Line × Tester Analysis for Yield and Yield Components in Rice Lines. Iranian Journal of Field Crop Science, 44(4), 683-692. https://doi.org/10.22059/ijfcs.2013.50337. [In Persian]
  16. Pradhan, S., Kumar Bose, L., & Meher, J. (2006). Studies on gene action and combining ability analysis in Basmati rice. Journal of Central European Agriculture, 7(2), 267-272.
  17. Rahimi, M., Rabiei, B., Samizadeh Lahiji, H., & Kafi Ghasemi, A. (2008). Evaluation of combining ability in rice cultivars based on second and fourth griffing methods. JWSS-Isfahan University of Technology, 12(43), 129-141. [In Persian]
  18. Amiruzzaman, M., Akond, M., & Uddin, M. (2008). Line× tester analysis of combining ability in hulled and hull-less crosses of barley (Hordeum vulgare ). Bangladesh Journal of Agriculture, 33, 15-20.
  19. Istipliler, D., Ilker, E., Tonk, F. A., Gizem, C., & Tosun, M. (2015). Line× tester analysis and estimating combining abilities for yield and some yield components in bread wheat. Turkish Journal of Field Crops, 20(1), 72-77.
  20. Saremirad, A., & Mostafavi, K. (2018). Genetic analysis of important agronomic traits in some of barley (Hordeum vulgare) cultivars under normal and drought stressconditions. Cereal Research, 8(3), 397-408. [In Persian]
  21. Abdel Nour, N. A., El–Fateh, H. S., & Mostafa, A. K. (2011). Line x Tester analysis for yield and its traits in bread wheat. Egyptian Journal of Agricultural Research, 89(3), 979-992.
  22. Fellahi, Z. E. A., Hannachi, A., Bouzerzour, H., & Boutekrabt, A. (2013). Line × Tester Mating Design Analysis for Grain Yield and Yield Related Traits in Bread Wheat (Triticum aestivum ). International Journal of Agronomy, 2013, 201851. https://doi.org/10.1155/2013/201851
  23. Thakare, D., Ghorade, R., & Bagade, A. (2014). Combining ability studies in grain sorghum using line× tester analysis. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3(10), 594-603.
  24. Williams-Alanís, H., Aranda, U., Cavazos, G. Á., Garcia, F. Z., Júarez, M. G., Vázquez, M. d. C. R., & Barrón, J. E. (2022). Line x tester analysis to estimate combining ability in grain sorghum (Sorghum bicolor ). Revista de la Facultad de Ciencias Agrarias UNCuyo, 54(2), 12-21.
  25. Cacic, N., Kovacev, L., Mezei, S., Sklenar, P., & Nagl, N. (1999). Mode of inheritance and combining abilities for some sugar beet traits (Beta vulgaris ). Zbornik radova-Naucni institut za ratarstvo i povrtarstvo (Yugoslavia).
  26. (2022). International Rules for Seed Testing. International Seed Testing Association.
  27. Soltani, A., & Maddah, V. (2010). Applied, Simple programs for Education and Research in Agronomy. Iranian Society Ecological Agriculture. Tehran, Iran.
  28. Ranal, M. A., & Santana, D. G. d. (2006). How and why to measure the germination process? Brazilian Journal of Botany, 29(1), 1-11.
  29. Kemptorn, O. (1957). An introduction to genetic statistics. New York: Jhon Wiley and Nordskog. In: Inc.
  30. Farshadfar, E. (1998). Application of biometrical genetics in plant breeding. Razi University of Kermanshah Publications. [In Persian]
  31. Saremirad, A., & Mostafavi, K. (2020). Genetic diversity study of sunflower (Helianthus annus) genotypes for agro-morphological traits under normal and drought stress conditions. Plant
    Productions    , 43(2), 227-240. https://doi.org/10.22055/ppd.2020.27588.1671. [In Persian]
  32. Sliwinska, E. (2000). Analysis of the cell cycle in sugarbeet seed during development, maturation and germination. In (pp. 133-139).
  33. Rasmussen, H. P., & Lin, L. S. (2008). nvironmental and Genetic Determinants of Seed Quality and Performance nimss.org/projects/view/mrp/outline/16536
  34. Baker, R. (1978). Issues in diallel analysis. Crop Science, 18(4), 533-536.
  35. Saremirad, A., & Mostafavi, K. (2018). Genetic analysis of important agronomic traits in some of barley (Hordeum vulgare ) cultivars under normal and drought stress conditions. Cereal Research, 8(3), 397-408. https://doi.org/doi: 10.22124/c.2018.10345.1393. [In Persian]
  36. Abbasi, Z., Arzani, A., Majidi, M. M., Rajabi, A., & Jalali, A. (2019). Genetic analysis of sugar yield and physiological traits in sugar beet under salinity stress conditions. Euphytica, 215, 1-12.
  37. Taylor, A. G. (1997). Seed storage, germination and quality. CAB International.
  38. Makumbi, D., Betrán, J. F., Bänziger, M., & Ribaut, J.-M. (2011). Combining ability, heterosis and genetic diversity in tropical maize (Zea mays ) under stress and non-stress conditions. Euphytica, 180, 143-162.
  39. Alipour, S., Taghvaei, M., Jalilian, A., Kazemeini, A., & Razi, H. (2019). Hydro-thermal priming enhance seed germination capacity and seedling growth in sugar beet. Cellular Molecular Biology, 65(4), 90-96.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 16، شماره 4
دی 1402
صفحه 67-92

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار