غربال ژنوتیپ‌های گندم نان برای شناسایی منابع ژنتیکی تحمل به تنش شوری

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر

2 سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، بخش تحقیقات ژنتیک و بانک ژن گیاهی ملی ایران

3 مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

چکیده

سابقه و هدف: شوری یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که رشد و عملکرد گیاهان زارعی را کاهش می‌دهد. اصلاح ژنتیکی و تولید ارقام متحمل، مؤثرترین راه مقابله با تنش شوری می‌باشد. بهبود تحمل به شوری در گیاهان زراعی نیازمند وجود منابع ژنتیکی متنوع است. تنوع ژنتیکی برای تحمل به شوری در گندم مشاهده شده است. ذخایر ژنتیکی گندم منابع با ارزشی برای تحمل به تنش‌های غیرزیستی از جمله تنش شوری محسوب می‌شوند. این تحقیق با هدف غربال و گزینش ژنوتیپ‌های متحمل به شوری در ژرم‌پلاسم گندم انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: تعداد 97 ژنوتیپ گندم نان گزینش یافته از تحقیقات قبلی به همراه ارقام متحمل شاهد کویر، روشن و ماهوتی درمزارع پژوهشی کرج (شرایط نرمال) و میبد (شرایط خاک و آبِ آبیاری شور با هدایت الکتریکی به ترتیب 55/6 و 61/5 دسی زیمنس برمتر) درقالب طرح لاتیس 10×10 درسه تکرارکشت گردیده و صفات زراعی مطابق با توصیف‌نامه بین‌المللی ارزیابی شدند. شاخص‌های تحمل به تنش محاسبه گردید و ژنوتیپ‌های برتر با استفاده از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی و تجزیه خوشه‌ای، متمایز شدند. به منظور شناسایی صفات مؤثر در تغییرات شاخص‌های تحمل به تنش، از تجزیه رگرسیون مرحله‌ای استفاده شد.
یافته‌ها: از بین ارقام شاهد، عملکرد دانه رقم کویر در شرایط تنش بیشتر از ارقام روشن و ماهوتی بود. تعداد نُه ژنوتیپ عملکرد دانه بیشتری نسبت به رقم شاهد برتر در شرایط تنش داشتند. ژنوتیپ 4419KC. دارای بیشترین مقدار عملکرد دانه در شرایط نرمال (67/966 گرم در کرت)، و بیشترین مقدار تحمل به تنش شوری برای شاخص‌های STI، GMP، HM و MP بود. شاخص‌های STI، GMP و MP همبستگی بالایی با هر دو صفت عملکرد دانه در شرایط نرمال و تنش داشتند. ژنوتیپ‌های مورد مطالعه در چهار ناحیه بای‌پلات مبتنی بر عملکرد دانه در شرایط نرمال و تنش از یکدیگر تفکیک شدند و تعداد 38 ژنوتیپ به همراه هر سه رقم شاهد در گروه A با عملکرد دانه بالاتر در شرایط نرمال و تنش قرار گرفتند. در تجزیه به مؤلفه‌های اصلی براساس صفات ارزیابی شده به همراه شاخص STI، سه مؤلفه اصلی اول در مجموع 79/74 درصد از واریانس داده‌ها را شامل شدند. مؤلفه اصلی اول بر افزایش عملکرد دانه در شرایط تنش از طریق افزایش طول دوره پرشدن دانه و تولید دانه‌های درشت‌تر و مؤلفه اصلی دوم بر تجمع ماده خشک در اندام‌های رویشی تأکید داشت. نتایج تجزیه رگرسیون مرحله‌ای برای شاخص STI نشان داد که صفت شاخص برداشت در هر دو مدل رگرسیون مربوط به شرایط نرمال و تنش شوری و صفت ارتفاع بوته بطور اختصاصی وارد مدل رگرسیون مربوط به تنش شد.
نتیجه‌گیری: ژنوتیپ‏های 1514KC.، 4382KC.، 4419 KC.و 4407 KC. (از اصفهان)، 142KC. (از خوی)، 3100 KC. (از مشهد)، 1143KC. و 388 KC. (از ایران با منشاء داخلی ناشناخته) و 7106 KC. (از ایالات متحده آمریکا) با عملکرد دانه برتر در شرایط تنش نسبت به ارقام شاهد مورد انتخاب قرار گرفتند. با توجه به همبستگی بالای شاخص‌های STI، GMP و MP با صفات عملکرد دانه در شرایط نرمال و تنش، این شاخص‌ها به عنوان مناسب‌ترین معیارهای گزینش برای ژنوتیپ‌های گندم نان متحمل به تنش شوری شناسایی شدند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Screening of Bread Wheat Genotypes for Identifying Tolerance Genetic Resources to Salinity

نویسندگان [English]

  • Yousef Arshad 1
  • Mehdi Zahravi 2
  • Ali Soltani 3
1 Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research,Education and Extension Organization(AREEO)
2 Department of Genetics and National Plant Gene Bank of Iran, Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO),Karaj, Iran.
3 Agriculture and Natural Resources Research Center of Yazd, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Salinity is one of the most important environmental stress which limits growth and yield of crops. Breeding and development of tolerant varieties is the most effective approach to confront salinity. Improvement of tolerance to salinity in crops necessitates existence of diverse genetic resources. Genetic variability for salinity tolerance has been reported. Wheat germplasm is a valuable genetic resource for tolerance to abiotic stresses including salinity. This research was performed with the objective of screening and selecting salinity tolerant genotypes in wheat germplasm.
Materials and methods: A total of 97 bread wheat genotypes selected from previous studies along with three tolerant check cultivars of Kavir, Roshan and Mahooti were planted in research filed of Karaj (normal condition) and Meybod (saline soil and irrigation water, EC=6.55 ds/m and 5.61 ds/m, respectively) in lattice statistical design with three replications. Agronomical traits were evaluated according to international descriptor. Stress tolerances indices were calculated and the superior genotypes were distinguished by analyses of cluster and principal components. Stepwise regression was used in order to identify effective trits in tolerance to stress.
Results: Grain yield of the check cultivar Kavir was higher than Roshan and Mahooti in stress condition. A total of nine genotypes had higher grain yield in stress condition than Kavir. Genotype KC.4419 had the highest amount of grain yield in normal condition (966.67 g/plot) and the highest values for the indices STI, GMP, HM and HM. The indices STI, GMP and MP had high correlations with grain yield in both normal and stress conditions. The studied genotypes were separated in the biplot of grain yield in normal and salinity stress conditions. A total of 38 genotypes along with all three check cultivars having higher grain yield in normal and salinity stress conditions were located in Region A of biplot. The results of principal component analysis based on the evaluated traits along with STI indicated that three PCs comprised 74.79% of the total variation. While the first PC emphasized on obtaining higher grain yield in stress condition through increasing grain filling period and producing larger seeds, the second PC highlighted the accumulation of dry matter in vegetative tissues. The results of stepwise regression for STI showed that harvest index entered in both models of normal and salinity stress conditions. The trait appeared specifically in regression model of stress condition.
Conclusion: The genotypes KC.1514, KC.4382, KC.4419 and KC.4407 (from Esfahan), KC.142 (from Khoy), KC.3100 (from Mashhad), KC.1143 and KC.388 (from Iran with unknown province) and KC.106 (from USA) with higher grain yield in stress condition than check cultivars were selected as tolerant genotypes. STI, GMP and MP were suggested as the most suitable criteria for selecting superior genotypes in salinity stress condition due to their high correlations with grain yield in both normal and stress conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic resources
  • Gene pool
  • Wheat landraces
  • Salinity