بررسی تفاوت ها و وراثت‌ پذیری صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی برخی از ارقام و ژنوتیپ‌ های سیب بومی ایران

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد میوه‌کاری، گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استادیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 دانش‌آموخته دکتری اصلاح نباتات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

سابقه و هدف: وجود تنوع ژنتیکی موجب ایجاد سازگاری بیشتر گیاهان به محیط‌های مختلف شده و گزینش ژنوتیپ‌های برتر را فراهم می‌کند. ازآنجایی‌که تنوع در ژرم‌پلاسم گیاهی در برنامه‌های اصلاحی امری مهم بشمار می‌رود، مطالعه‌ی حاضر باهدف ارزیابی ارقام مختلف سیب براساس خصوصیات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌منظور بررسی تنوع ژنتیکی دوازده ژنوتیپ‌ سیب شامل چهار رقم بومی ایران و هشت رقم خارجی با استفاده از صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی در سال 1395 در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در آزمایشگاه فیزیولوژی باغبانی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انجام شد. ارقام مورد مطالعه از ایستگاه باغبانی کمال‌شهر کرج وابسته به موسسه تحقیقات، اصلاح و تهیه نهال و بذر تهیه شدند. درمجموع تعداد یازده صفت شامل وزن، حجم، چگالی، سفتی، اسیدیته، میزان مواد جامد محلول، درصد آب میوه به همراه میزان فنول و فلاونوئید پوست و گوشت میوه مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که در کلیه صفات موردبررسی در بین ارقام سیب اختلاف آماری معنی‌داری وجود دارد که امکان گزینش ژنوتیپ‌هایی با صفات مطلوب را فراهم می‌کند. بررسی میانگین صفات نشان داد که وزن میوه از 9/161 گرم در رقم فوجی تا 5/4 گرم برای رقم گل‌قرمز متغیر بود. میزان اسیدیته از 88/0درصد برای رقم گل‌سفید تا 16/0 درصد برای ژنوتیپ شاهرود10 متغیر بود. میزان درصد مواد جامد محلول در بین ارقام از 5/19درصد برای رقم رددلیشز تا 5/11 درصد برای ارقام گوشت قرمز2 و گلاب کهنز متغیر بود. برآورد ضرایب همبستگی بین صفات نشان داد که عملکرد اسانس با صفات وزن تر گیاه، تعداد شاخه های جانبی، ارتفاع بوته، وزن خشک و درصد اسانس همبستگی مثبت و بالایی دارد. صفات وزن میوه، حجم میوه، درصد آب میوه، مواد جامد محلول، اسیدیته، فنول گوشت، فلاونوئید گوشت و فلاونوئید پوست دارای توارارث پذیری بالای 9/0 بودند که نشان دهنده تأثیر پذیری کمتر ایـن صـفات از عوامل محیطی است. به‌منظور تشخیص مهم‌ترین صفات تأثیرگذار جهت تفکیک ارقام، از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی استفاده شد و مطابق آن سه مؤلفه اصلی توانستند درمجموع 1/84 درصد از واریانس کل را توجیه کنند. با استفاده از تجزیـه خوشه‌ای به روش وارد، ژنوتیپ‌های مورد بررسی بر اساس صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی در سه گروه متمایز قرار گرفتند و با توجه به فواصل ماهالانوبیس بین گروه‌های حاصل از تجزیه خوشه‌ای بیشـترین فاصله بین گروه دوم و سوم مشاهده شد. براساس نتایج حاصل از بای‌پلات، ارقام در سه گروه مجزا قرار گرفتند و همان‌طور که انتظار می‌رفت با نتایج تجزیه خوشه‌ای مشابه بود.
نتیجه‌گیری: طبق نتایج این پژوهش ارقام و ژنوتیپ‌های سیب بومی ایران ازنظر تنوع ژنتیکی غنی بوده و می‌توانند نقش مهمی در برنامه‌های به‌نژادی سیب در آینده داشته باشند و همچنین نتایج نشان داد که برخی صفات، ضریب تغییرات فنوتیپی بالاتری داشته که اهمیت این صفات را در بررسی‌های مورفولوژیکی نشان می‌دهد

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Genetic differences and heritability using morphological and phytochemical traits of some Iranian apples

نویسندگان [English]

  • Mohamad Mehdi Sharifani 1
  • Mitra Jabari 2
  • Ahad Yamchi 3
  • Hadi Darzi Ramandi 4
1 Associate Prof., Dept. of Horticultural Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran,
2 M.Sc. Graduate, Dept. of Horticultural Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Assistant Prof., Dept. of Plant Breeding and Biotechnology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Ph.D. Graduate of Plant Breeding, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives
Iran owns a good resources of apple genotypes which are mostly located in north of Iran beside Caspian sea. These genotypes have different phenotype. As initial step some of these samples were collected and different traits were measured and ranked. To look at rate of anthocyanin and Phytochemical and physical and chemical traits this experiment was designed and performed. Variation in size and skin and pulp color and phytochemical traits this experiment was designed. Differences in different characters can lead breeders for using the genotype within a breeding program. The presence of genetic diversity leads to more adaptation of Plants to different environments and selects superior genotypes. Since diversity in neoplasm is important in breeding programs. This study was conducted to evaluate different apple varieties using morphological and phytochemical characteristics using multivariate statistical methods. For this purpose, a study was conducted in 2016 in a completely randomized design with 12 varieties of native and imported apple in three replications.
Materials and Methods
The fruits were collected from Kamal Shahr Horticulture station of Karaj, affiliated to the Seed and Plant Improvement Institute. A total of 11 traits including weight, volume, density, firmness, acidity, total soluble solids and other characteristics were evaluated. The obtained data were subjected to analysis of variance using SAS (9.1) software and Duncan's test were calculated for the mean comparisons.
Results
Analysis of variance showed that there is a meaningful difference between genotypes for all studied traits. According to the results, fruit weight varied from 161.9 grams in Fuji cultivar to 4.25 gr for Gol-ghermez cultivar. Acidity varied from 0.88% for Gol-sefid to 0.16% for Shahrood 10 genotype. The percentage of TSS varied from 19.5% for Red delicious cultivar to 11.5% for GH2 genotype and Golab-Kohanz cultivars. The highest positive correlation (0.95) was observed between fruit weight and Fruit volume. Based on the results of PCA, the cultivars were divided into three distinct groups, which were similar to cluster analysis results.
Discussions
The results revealed native Iranian apple varieties and genotypes are rich in genetic diversity and can play an important role in future apple breeding programs.
The results revealed native Iranian apple varieties and genotypes are rich in genetic diversity and can play an important role in future apple breeding programs.The results revealed native Iranian apple varieties and genotypes are rich in genetic diversity and can play an important role in future apple breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cluster analysis
  • Principal component analysis
  • Genetic diversity
  • Apple
  • Morphological and phytochemical traits

مراجع

1.Aaby, K., Hvattum, E. and Skrede, G. 2004. Analysis of flavonoids and other phenolic compounds using high-performance liquid chromatography with bolometric array detection: relationship to antioxidant activity. Agric. Food. Chem. 52: 15. 4595-4603.
2.Abdi, N. and Maddah-Arefi, H. 2002. Study of variation and seed deterioration of Bromus tomentollus germplasm, in natural resources genebank. Iran. J. Range. For. Plant Breed. Genet. Res.7: 1-25.
3.Alizadeh, A. 2008. Identification and collection and morphological evaluation of native apple germplasm in Iran. Research Project Report. (In Persian)
4.AOAC. 1984. Officinal methods of analysis. Association of official analytiol chemists. Washington, DC., U.S.A. 114p.
5.Balazs, A., Toth, M., Blazics, B., Hethelyi, E., Szarka, S., Ficsor, E., Ficzek, G., Lemberkovics, E. and Blazovics, A. 2012. Investigation of dietary important components in selected red fleshed apples by GC–MS andLC–MS. Fitoterapia. 83: 1356-1363.
6.Barel, A., Paye, M. and Maibach, H. 2014. Handbook of Cosmetic Science and Technology, fourth edition. CRC Press.
7.Bert, P.F., Jouan, I., Tourvieille de Labrouhe, D., Serre, F., Philippon, J., Nicolas, P. and Vear, F. 2003. Comparative genetic analysis of quantitative traits in sunflower (Helianthus annuus L.). 2. Characterization of QTL involved in developmental and agronomic traits. Theor. Appl. Gen. 107: 181-189.
8.Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E. and Berset, C. 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebenson Wiss Technol. 28: 25-30.
9.Ceymann, M., Arrigoni, E., Schärer, H., Nising, A.B. and Hurrell, R. 2012. Identification of apples rich in health-promoting flavan-3-ols and phenolic acids by measuring the polyphenol profile. J. Food Compos. Anal.26: 128-135.
10.Chang, C., Yang, M., Wen, H. and Chem, J. 2002. Estimation of total flavonoid content in pro polis by two complementarily colorimetric methods. J. Food Drug Anal. 10: 178-182.
11.Damyar, S., Hasani, D., and Parvaneh, T. 2013. Evaluation of some characteristics of native red-fleshed apple genotypes of Iran. Seed Plant Improv. J. 29: 3. 483-501. (In Persian)
12.Duda-Chodak, A., Tarko, T., Satora, P., Sroka, P. and Tuszyński, T. 2010. The profile of polyphenols and antioxidant properties of selected apple cultivars grown in Poland. J. Fruit Ornam. Plant Res. 18: 2. 39-50.
13.Fadai Aghdam, M., Moatafavi, M. and Arzani, K. 2003. Quantitative and qualitative traits of foreign trade of Avil Gold cultivars on vegetative rootstock M. 9. Researches of the National Conference of Apple.Iran. Damavand. 31p. (In Persian)
14.Faramarzi, S.H., Yadolahi, A., Haj Najari, H., Shojaiyan, A. and Damyar, S. 2014. Investigation of morphological characteristics of Iranian red flesh apples, compared to native and commercial varieties. J. Crop Improv. 16: 1. 1-10. (In Persian)
15.Farshadfar, E. 1998. Application of Biometrical genetics in plant Breeding. Razi University Press, 528p. (In Persian)
16.Feliciano, R.P., Antunes, C., Ramos, A., Serra, A.T., Figueira, M.E., Duarte, C.M.M., de Carvalho, A. and Bronze, M.R. 2010. Characterization of traditional and exotic apple varieties from Portugal. Part 1- Nutritional, phytochemical and sensory analysis.J. Funct. Food. 2: 35-45.
17.Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2017. FAOSTAT.
18.Ghorbani, E. and Bakhshi, D. 2011. Evaluation of content of chlorogenic acid, flavonoids and antioxidant potential of 13 native and foreign apple cultivars. J. Plant Prod. Technol.11: 2. 53-62. (In Persian)
19.Ghorbani, E., Bakhshi, D., Haj Najari, H., Ghasem Nejad, M. and Taghi Dost, P. 2010. Phenolic compounds and antioxidant activity of some cultivars of Iranian and imported apple in the Karaj region. Acta Hort. 24: 1. 705-712.
20.Gonai, T., Manabe, T., Inoue, E., Hayashi, M., Yamamoto, T., Hayashi, T., Sakuma, F. and Kasumi, M. 2006.Overcoming hybrid lethality in a cross between Japanese pear andapple using gamma irradiation and confirmation of hybrid status using flow cytometry and SSR markers. Sci. Hort. 109: 43-47.
21.Gozlekci, S. and Kayank, L. 2000. Physical and chemical changes during fruit development and flowering in pomegranate (Punica granatum L.) cultivar (Hicaznar) grown in Antalya region. Turkey. CHEAM-Options Mediteraians, 42: 79-85.
22.Janick, J., Cummins, J.N., Brown, S.K. and Hemmat, M. 1996. Apples. P 1-77, In: Janick, J. and Moore, J.N. (Eds) Fruit Breeding, Vol. I, Tree and Tropical Fruits. John Wiley and Sons, New York.
23.Kalinowska, M., Bielawska, A., Lewandowska-Siwkiewicz, H., Priebe, W. and Lewandowski, W. 2014. Apples: content of phenolic compounds vs. variety, part of apple and cultivation model, extraction of phenolic compounds, biological properties. Plant Physiol. Biochem. 84: 169-188.
24.Khanizadeh, Sh., Tsao, R., Rekika,D., Yang, R., Charles, M.T. and Rupasinghe, H.P.V. 2008. Polyphenol composition and total antioxidant capacity of selected apple genotypesfor processing. J. Food Compos. Anal. 21: 396-401.
25.Kiani, M.R. and Jahanbin, G.H. 2006. Investigate the genetic diversity of indigenous Melon Iranian masses.
J. Iran. Field Crop Res. 2: 17-1.(In Persian)
26.Koch, T., Kellerhals, M. and Gessler,C. 2000. Virulence pattern of Venturia inaequalis field isolates and corresponding differential resistance in Malus × domestica. J. Phytopathol.148: 357-64.
27.Korban, S. and Skirvin, R. 1984. Nomenclature of the cultivated apple. Hort Sci. 19: 177-180.
28.Lata, B., Przeradzka, M. and Bìnkowska, M. 2005. Great differences in antioxidant properties exist between 56 apple cultivars and vegetation seasons. Agric. Food Chem. 53: 8970-8978.
29.Marks, S.C., Mullen, W. and Crozier, A. 2007. Flavonoid and chlorogenic acid profiles of English cider apples. J. Sci Food Agric. 87: 719-728.
30.McDonald, S., Prenzler, P.D., Autolovich, M. and Robards, K. 2001. Phenolic Content and antioxidant activity of olive extracts. Food Chem. 73: 73-48.
31.McGhie, T.K., Hunt, M. and Barnett, L.E. 2005. Cultivar and growing region determine the antioxidant polyphenolic concentration and composition of apples grown in New Zealand. J. Agric. Food Chem. 53: 3065-3070.
32.Minnocci, A., Iacopini, P., Martinelli, F. and Sebastiani, L. 2010. Micromorphological, biochemical, and genetic characterization of two ancient, late-bearing apple varieties. Eur. J. Hort. Sci. 75: 1-7.
33.Mokhtarian, A., Asgharzadeh, A., Ganji Moghaddam, E., Khavari Khorasani, S. and Hamidi, H. 2016. Investigation of genetic diversity of Razavi Khorasan Province Local Apple (Malus communis L.) genotypes using morphological and pmological Characters. J. Plant Prod.39: 1. 65-78. (In Persian)
34.Mortazavi, S.A. 2000. Investigation quantitative and qualitative traits of apple cultivars of Shahroud region. Master Thesis. AREEO. (In Persian)
35.Mratinić, E. and Fotirić- Akšić, M. 2012. Phenotypic diversity of apple germplasm in South Serbia. Braz. Arch. Biol. Technol. 55: 3. 349-358.
36.Péneau, S., Hoehn, E., Roth, H.R., Escher, F. and Nuessli, J. 2006. Importance and consumer perception of freshness of apples. Food Qual. Prefer. 17: 9-19.
37.Phipps, J.B., Robertson, K.R., Rohrer, J.R. and Smith, P.G. 1991. Originsand evolution of subfam. Maloideae (Rosaceae). Syst Bot. 303-332.
38.Prange, R.K., Meheriuk, M., Lougheed, E.C. and Lidster, P.D. 1993. Harvestand storage, P 64-69, In: C.G. Embree (ed.), Producing Apples in Eastern and Central Canada. Agriculture Canada, Publication 1899/E.
39.Rahai, M., Seadtabatabaie, A., Shah Nejat Busheri, A.A., Abdemishani, S. and Malboobi, M.A. 2004. RFLP using the techniques to assess genetic diversity in canola. Seed Plant Improv. J.19: 469-481. (In Persian)
40.Redalen, G. 1988. Quality assessmentof apple cultivars and selections. Acta Hort. 224: 441-445.
41.Reim, S., Proft, A., Heinz, S. and Hofer, M. 2012. Diversity of the European indigenous wild apple in the East Ore Mountains (Osterzgebirge), Germany. Morphological characterization. Gen. Resour. Crop Evol. 59:1101-1114.
42.Rotondi, A., Magli, M., Ricciolini, C. and Baldoni, L. 2003. Morphological and molecular analyses for the characterization of a group of Italian olive cultivars. Euphytica. 132: 129-137.
43.Saei, A., Tustin, D.S., Zamani, Z., Talaie, A. and Hall, A.J. 2011. Cropping effects on the loss of apple fruit firmness during storage: The relationship between texture retention and fruit dry matter concentration. Sci. Hort. 130: 256-265.
44.Serra, A.T., Rocha, J., Sepodes, B., Matias, A.A., Feliciano, R.P., Carvalho, A., Bronze, M.R., Duarte, C.M. and Figueira, M.E. 2012. Evaluation of cardiovascular protective effect of different apple varieties correlation of response with composition. Food Chem. 135: 2378-2386.
45.Shukla, S., Bhargava, A., Chatterjee, A., Srivastava, A. and Singh, S. 2006. Genotypic variability in vegetable amaranth (Amaranthus tricolor L.) for foliage yield and its contributing traits over successive cuttings and years. Euphytica. 151: 130-110.
46.Stansfield, W.D. 1991. Theory and Problems in Genetics. McGraw-Hill.
47.Veberic, R., Trobec, M., Herbinger, K., Hofer, M., Grill, D. and Stampar, F. 2005. Phenolic compounds in some apple (Malus domestica Borkh) cultivars of organic and integrated production.J. Sci. Food Agric. 85: 10. 1687-1694.
48.Vieira, F., Campelo Borges, G.S., Copetti, C., Pietro, P.F., Nunes, E. and Fett, R. 2011. Phenolic compounds and antioxidant activity of the apple flesh and peel of eleven cultivars grown in Brazil. Sci. Hort. 128: 261-266.
49.Wang, X., Li, C., Liang, D., Zou, Y.,Li, P. and Ma, F. 2014. Phenolic compounds and antioxidant activityin red-fleshed apples. J. Funct. Food.18: 1086-1094.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 27، شماره 3
آذر 1399
صفحه 131-147

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار