پایداری عملکرد لاین‌های امید بخش نخود (Cicer arietinum L.) تحت شرایط دیم

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

2 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران.

3 بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کردستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سنندج، ایران.

4 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: نخود به دلیل داشتن دانه‌های غنی از پروتئین و کربوهیدرات، قابلیت کشت در شرایط نامطلوب محیطی و مزایای اقتصادی زیاد، یکی از منابع غذایی مهم و با ارزش در جهان است. این محصول، به­‌عنوان دومین حبوبات مهم از نظر سطح زیر کشت، اغلب به‌صورت دیم کشت می‌شود که تحت این شرایط، تنش خشکی مهم‌ترین عامل افت عملکرد این گیاه زراعی است. به‌طور معمول یکی از گام‌های اصلی معرفی رقم، ارزیابی و مقایسه پایداری عملکرد لاین‌های امید­بخش در شرایط مختلف محیطی است. بر این اساس، تحقیق حاضر با استفاده از شاخص‌های مختلف پایداری، جهت شناسایی لاین­های پایدار با عملکرد مطلوب، انجام شد.
 
مواد و روش­ها: در این تحقیق، پایداری عملکرد دانه 18 لاین امید­بخش نخود در طی چهار سال و چهار تکرار در هر سال، با استفاده از شاخص­های مختلف پایداری شامل واریانس درون ژنوتیپی، ضریب تغییرات درون ژنوتیپی، اکووالانس ریک، واریانس پایداری شوکلا، ضریب رگرسیون فینلی و ویلکینسون، روش مثلثی فینلی و ویلکینسون و مدل رگرسیونی ابرهارت و راسل ارزیابی شد.
 
یافته­ها: طبق نتایج تجزیه واریانس مرکب، برهمکنش ژنوتیپ × سال معنی‌دار شد (p≤0.01) که این امر بیانگر لزوم تجزیه پایداری عملکرد لاین‌ها بود. با توجه به همبستگی مثبت و معنی‌دار (961/0r=)، بین شاخص‌های ضریب رگرسیون فینلی و ویلکینسون و ضریب رگرسیون ابرهارت و راسل، این شاخص‌ها به­‌عنوان معیار مناسب جهت تفکیک لاین‌های مطلوب و پایدار انتخاب شدند. لاین‌های شماره 18، 17 و 6 دارای بیش‌ترین و لاین‌های شماره 14، 13 و 1 به‌ترتیب دارای کم‌ترین میانگین عملکرد دانه بودند. لاین‌های شماره 18 و 17 به‌ترتیب با میانگین عملکرد دانه 660 و 653 کیلوگرم در هکتار، با عملکرد بالاتر از میانگین عملکرد همه ژنوتیپ‌ها (572 کیلوگرم در هکتار)، بیش‌ترین شاخص ژنوتیپی، بیش‌ترین شاخص فنوتیپی مثبت و کم‌ترین ضریب رگرسیون فینلی و ویلکینسون را نشان دادند. میانگین مربعات انحراف از رگرسـیون برای لاین‌های 18 و 17 از نظر آماری معنی‌دار نبود. بر این اساس و با توجه به عملکرد، این دو لاین به­عنوان مطلوب‌ترین و پایدارترین لاین‌ها شناسایی شدند. لاین شماره 5 نیز با عملکرد دانه کم‌تر از میانگین عملکرد همه ژنوتیپ‌ها، بیش‌ترین ضریب رگرسیون فینلی و ویلکینسون، بیش‌ترین ضریب رگرسیونی ابرهارت و راسل را نشان داد. این لاین با ویژگی­های فوق و با توجه به میانگین مربعات انحراف از رگرسیون به­عنوان نامطلوب‌ترین لاین از نظر پایداری عملکرد دانه شناسایی شد.
نتیجه­ گیری: با توجه به عملکرد بالا و پایدار در لاین‌های شماره 18 (FLIP09-251C) و 17 (FLIP11-203C)، این دو لاین قابلیت لازم برای استفاده در برنامه‌های به‌نژادی را دارند و شاید بتوان، آن‌ها را به­‌عنوان رقم جدید برای شرایط دیم معرفی نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Yield stability of promising chickpea (Cicer arietinum L.) lines under rainfed conditions

نویسندگان [English]

  • Reza Nikseresht 1
  • Sayyed Saeed Moosavi 2
  • Homayoun Kanouni 3
  • Mohammad Sayyari 4
1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
2 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
3 Department of Field and Horticultural Crops Research, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sanandaj, Iran.
4 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Chickpea is one of the most important and valuable food sources in the world due to its protein and carbohydrate-rich seeds, ability to be cultivated in adverse environmental conditions, and high economic benefits. this crop, as the second most important legume in terms of cultivated area, is often cultivated under rain-fed conditions, and under these conditions, drought stress is the most important factor in yield loss of this crop. Usually, One of the main steps in introducing  a variety is the evaluation and comparison of the performance stability of promising lines.  Accordingly, the present research was conducted using various stability indices to identify stable lines with desirable performance.
Materials and methods: In this study, the yield stability of 18 promising chickpea lines during four years with four repetitions in each year using various stability indices, including within genotype variance, within genotypic coefficient of variance, Wricke’s ecovalence, Shukla’s stability variance, Finley and Wilkinson's regression coefficient, Finley and Wilkinson triangular method, Eberhart and Russell’s regression model were evaluated.
Results: According to the results of the combined analysis of variance, the genotype × environment interaction was significant (p≤0.01). This indicated the necessity of analyzing yield stability in the lines. Due to the positive and significant correlation (r=0.961) between the Finley and Wilkinson regression coefficient and the Eberhart and Russell regression coefficient, these indices were selected as appropriate criteria for distinguishing superior and stable lines. Lines No. 18, 17 and 6 recorded the highest average grain yield, whereas lines 14, 13 and 1 exhibited the lowest, respectively. Lines 18 and 17 with average grain yield of 660 and 653 kg ha-1, respectively with higher yield than the overall yield of all genotypes (572 kg ha-1), showed the highest genotypic index, the highest positive phenotypic index, and the lowest Finley and Wilkinson regression coefficient. The mean square deviation from the regression for lines 18 and 17 was not statistically significant. Accordingly, and with regard to grain yield, these two lines were identified as the most desirable and stable lines. Line No. 5 also with lower yield than the average yield of all genotypes, showed the highest Finley and Wilkinson regression coefficient and the highest Eberhart and Russell regression coefficient. This line with the above characteristics and considering the mean square deviation from the regression was identified as the least desirable line in terms of grain yield stability.
Conclusion: Given the high and stable yield of the lines 18 (FLIP09-251C) and 17 (FLIP11-203C), These two lines demonstrated the necessary capability for use in breeding programs and may be considered new varieties adapted to rain-fed conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Within genotype variance
  • Wricke’s ecovalence
  • Shukla’s stability variance
  • Finley and Wilkinson regression
  • Eberhart and Russell model
  1. Saberi Mahmoodabaadi, S., Vessal, S. R., Bagheri, A. R., & Shafaroudi, S. M. (2020). Determination of genetic variation of drought tolerant chickpea genotypes using SSR and CAPS markers. Crop Biotechnology, 10(1), 1-13. ]In Persian].
  2. FAOSTAT, (2023). https://www.fao.org/faostat.
  3. Tiwari, P.N., Tiwari, Sh., Sapre, S., Tripathi, N., Payasi, D. K., Singh, M., Thakur, S., Sharma, M., Tiwari, S., & Tripathi, M .K.) 2023(. Prioritization of physio-biochemical selection indices and yield-attributing traits toward the acquisition of drought tolerance in chickpea (Cicer arietinum). Plants, 12, 3175.
  4. Ganjeali, A., Porsa, H., & Bagheri, A. (2011). Assessment of Iranian chickpea (Cicer arietinum) germplasms for drought tolerance. Agricultural Water Management, 98(9), 1477-1484.
  5. Cattivelli, L., Rizza, F., R., Badeck, F.W., Mazzucotelli, E., Mastrangelo, A.M., Francia, E., Mare, C., Tondelli, A., & Stanca, A. (2008). Drought tolerance improvement in crop plants: an integrated view from breeding to genomics. Field Crops Research, 105, 1-14.
  6. Naveed, M., Shafiq, M., Rafiq, Ch. M., Naeem, M. K., & Amin, M. (2016). Grain yield stability of newly evolved desi chickpea strains under rain-fed conditions. The Journal of Animal & Plant Sciences, 26(2), 481-486.
  7. Amiri, S., Arminian, A., & Hosseinian Khoshrou, H. (2023). Evaluation of compatibility and stability of grain yield and evaluation of some agronomic characteristics of chickpea (Cicer arietinum) genotypes in rain-fed conditions. Journal of Crop Breeding, 15(45), 219-233. ]In Persian].
  8. Karimizadeh, R., Pezeshkpour, P., Mirzaee, A., Barzali, M., Keshavarzi, K., & Sharifi, P. (2022). Evaluation of seed yield stability of chickpea genotypes using GGE bi-plot method. Journal of Crop Production and Processing, 11 (4), 81-92. ]In Persian].
  9. Adugna, W., & Labuschagne, M. T. (2003). Parametric and nonparametric measures of phenotypic stability in linseed (Linum usitatissimum). Euphytica, 129, 211-218.
  10. Bakhshayeshi Geshlagh, M. (2012). Study on grain yield stability of some bread wheat cultrivars using different stability indices in cold climate of kurdestan. Iranian Journal of Field Crops Research, 10(1), 170-178. ]In Persian].
  11. Mohammadi, R., & Mahmoodi, K .N. (2008). Stability analysis of grain yield in barley (Hordeum vulgare). International Journal of Plant Breeding, 2(2), 74-78.
  12. Becker, H. C., & Leon, J. (1988). Stability analysis in plant breeding. Plant Breeding, 101, 1-23.
  13. Lin, C. S., Binns, M. R., & Lefkovitchet, L. P. (1986). Stability analysis: where do we stand? Crop Science, 26(5), 894-900.
  14. Farshadfar, E., Mahtabi, E., & Jowkar, M. M. (2013). Assessment of parametric stability statistics for selecting stable chickpea genotypes. International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 5(21), 2568-2575.
  15. Fasahat, P., Rajabi, A., Mahmoudi, S.B., Abdolahian Noghab, M., & Mohseni Rad, J. (2015). An overview on the use of stability parameters in plant breeding. Biometrics & Biostatistics International Journal. 2(5), 1-11.
  16. Kanouni, H., Sadeghzadeh Ahari, D., Saeid, A., Shobeiri, S. S., Mahdieh, M., Haji Hasani, M., Sotoudeh-Maram, K., & Beheshti Danalou, M. (2020). Investigation of grain yield stability of desi type chickpea across different environments and introducing promising lines. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 31(1), 295-312. ]In Persian].
  17. Ahmadi, J., Vaezi, B., & Naraki, H. (2013). Analysis of canola stability in rain-fed conditions and comparison of stable genotypes selection methods using stability indices. The Plant Production, 36(2), 13-22. ]In Persian].
  18. Mohammadi, R., Sadeghzadeh, D., Armion, M., & Ahmadi, M. M. (2011). Analysis of stability and adaptability of grain yield in durum wheat geneotypes. Agronomy Journal (Pajouhesh & Sazandegi), 91, 70-78. ]In Persian].
  19. Wricke, G. (1962). Uber eine Methode zur Erfassung der okologischen Streubreite in Feldversuchen. Zeitschrift für Pflanzenzüchtung. Journal of Plant Breeding, 47, 92-96.
  20. Balcha, Alemayehu. (2020). Genotype by environment interaction for grain yield and association among stability parameters in bread wheat (Triticum aestivum). American Journal of Plant Sciences, 11, 1-10.
  21. Shukla, G. K. (1972). Some statistical aspects of partitioning genotype environmental components of variability. Heredity, 29(2), 237-245.
  22. Finlay, K. W., & Wilkinson, G. N. (1963). The analysis of adaptation in a plant breeding programme. Crop and Pasture Science, 14(6), 742-754.
  23. Eberhart, S. A., & Russell, W. A. (1966). Stability parameters for comparing varieties. Crop Science, 6(1), 36-40.
  24. Mohammadi, M., Sharifi, P., & Karimizadehet, R. (2015). Stability analysis of seed yield of safflower genotypes (Carthamus tinctorius). Journal of Crop Breeding, 7(16), 104-114. )In Persian).
  25. Huehn, M. (1990). Non-parametric measures of phenotypic stability: Part 1: Theory. Euphytica, 47, 189-194.
  26. Zali, H., Farshadfar, E., & Sabaghpour, S.H. (2011). Non-parametric analysis of phenotypic stability in chickpea (Cicer arietinum) genotypes in Iran. Crop Breeding Journal, 1(1), 85-96.
  27. Tarinejad, A. R. (2017). Investigating the compatibility of bread wheat genotypes using Eberhart-Russell, simultaneous selection, bi-plot and non-parametric ranking methods. Cereal Research, 6(4), 451-464. ]In Persian].
  28. Rezaei Nia, M., Mahdi Nezhad, N., Ebrahimi, F., Aien, A., Fakheri, B. A., & Emamjomeh, A. A. (2024). Investigation of compatibility of internal and external sesame germplasm. Journal of Crop Science Research in Arid Regions, 6(2), 313-327. ]In Persian].
  29. Sharifi, P., Erfani, A. R., Mohaddesi, A., Abbasian, A., Aminpanah, H., Yousefi, M. M., & Saeedi, M. (2021). Stability analysis of grain yield of some of rice genotypes by parametric and nonparametric uni-variate methods. Journal of Crop Breeding, 13(3), 85-106. ]In Persian].
  30. Abo-Hegazy, S. R. E., Selim, T., & Ashrie, A. A. M. (2013). Genotype × environment interaction and stability analysis for yield and its components in lentil. Journal of Plant Breeding and Crop Science, 5(5), 85-90.
  31. Jafari, M., Asghari Zakarya, , Alizadeh, B., Sofalyan, O., & Zare, N. (2015). Study of seed yield stability in winter rapeseed (Brassica napus) genotypes using Eberhart and Russell’s method. Iranian Journal of Field Crop Science, 45(4), 585-592. ]In Persian].
  32. Kang, M. S., and Pham. H. N. (1991). Simultaneous selection for high yielding and stable crop genotypes. Agronomy Journal, 83(1), 161-165.
  33. Mohammadi, M., Karimizadeh, R., Hosseinpour, T., Kalateharabi, M., Khanzadehe, H., Sabaghnia, N., Mohammadi, P., & Hasanpour Hosnih, M. (2012). Analysis of genotype, environment and genotype× environment interaction in bread wheat in warm rain-fed areas of Iran. Crop Breeding Journal, 2(1), 63-70.
  34. Mofidian, M. A., Movahedi, Z., & Dehghani, H. (2009). Yield stability analysis for superior alfalfa ecotypes from cold regions in Iran-using univariate methods. Iranian Journal of Crop Sciences, 11(2), 162-173. ]In Persian].