@article { author = {Kazerani, Borzo and navabpour, saied and Sabouri, Hossein and Ramezanpour, Seyedeh Sanaz and Zaynali Nezhad, Khalil and Eskandari, Ali}, title = {Evaluation and selection of rice mutant lines based on drought tolerance indices}, journal = {Journal of Plant Production Research}, volume = {25}, number = {4}, pages = {15-31}, year = {2019}, publisher = {Gorgan University Of Agricultural Sciences and Natural Resources}, issn = {2322-2050}, eissn = {2322-2778}, doi = {10.22069/jopp.2018.13685.2228}, abstract = {Background and objectives Rice is one of the most important crops in Iran and all over the world, and Drought stress is a significant limiting factor in producing this crop. Breeding for drought tolerance could be an effective method to improve and sustain yield in drought-prone regions. Inducing mutation is a suitable method for increasing the genetic variation of crops. The current research aimed was carried out to identify and classify tolerant and sensitive mutant lines of rice to drought stress. Materials and methods Parent lines of the ninth generation resulting from a cross of Ahlemi-Tarom (relatively drought sensitive) and Sepidroud (relatively drought tolerance) were obtained. In 2015, to improve genetic diversity in drought tolerance, an irradiation with gamma-ray (250 grays) was conducted on 300 ninth generation lines at Nuclear Science and Technology Research Institute in Karaj. Using a primary screening in M1 based on important agronomic and breeding traits, ninety-six mutant lines were selected. The present experiment was conducted on 96 mutant lines of rice (M2) in two environments, i.e. non-stress (flooding) and drought stress conditions, on the research farm of Gonbad Kavous University in 2016 using a randomized complete block design with three replications. Through applying yield for each genotype and yield mean for all genotypes under stress and non-stress conditions, seventeen drought tolerance indexes were calculated. The indexes under study included TOL, MP, GMP, HM, YSI, YI, SSI, STI, ATI, DI, K1STI, K2STI, RDI, RDY, SSPI, SPI and SNPI. To determine the best indicators for identifying high yielding genotypes under different moisture conditions, correlations of indices with yield in stress and non-stress conditions were employed. To identify the relationship between the indices, multivariate analyses including a principal component analysis, a cluster analysis, and a discriminant function analysis were used. The discriminant function analysis was used to determine the number of significant groups in cluster analysis and dendrogram cutting points. In order to select the best genotypes and indicators for determination of tolerant and sensitive genotypes to drought stress, a biplot was drawn. Results Results of the correlation analysis between drought tolerance indices and grain yield showed that GMP, HM, STI, MP, and RDY were the best indices for identifying high yield of genotypes under flooding and drought stress conditions. By examining the correlations of indices with grain yield (stress and non-stress conditions) and their coefficient of variations, it was determined that the STI index, due to its significant correlation in both environments and its high coefficient of variation, can be introduced as an index which justifies the greatest variation under different moisture conditions. The principal component analysis showed that three principal and independent factors explained 99.93 percent of total variance in all data. The first, second, and third factors with 84.47, 14.12, and 1.33 percent of the variance respectively were named as drought sensitive, drought tolerance and yield potential. The cluster analysis using the WARD method and Euclidean distance led to grouping mutant lines of rice. The discriminant function analysis showed that there were four significant groups in the cluster analysis. The first to fourth groups had 7, 25, 17 and 47 genotypes, respectively. The first and third cluster genotypes were identified as tolerant and sensitive to drought stress, respectively. Conclusion Genotypes No. 94 was selected as the best mutant line in terms of yield and tolerance to drought stress among plant sources in the present study. The biplot drawn based on the first two components introduced SNPI and SSPI indices as indexes for identifying tolerant and sensitive drought stress genotypes, respectively.}, keywords = {"Rice","Genetic diversity","Drought stress","Cluster analysis","Discriminant function analysis"}, title_fa = {ارزیابی و انتخاب لاین‌های جهش‌یافته برنج بر اساس شاخص‌های تحمل به خشکی}, abstract_fa = {سابقه و هدف: برنج از مهمترین محصولات کشاورزی ایران و جهان است و خشکی عامل محدودکننده مهم در تولید اینمحصول است. اصلاح برای تحمل به خشکی میتواند روشی مؤثر برای بهبود و پایداری عملکرد در مناطق کمآب باشد. القایجهش شیوهای مناسب در افزایش تنوع ژنتیکی گیاهان زراعی است. پژوهش حاضر بهمنظور شناسایی و گروهبندی لاینهایجهشیافته برنج متحمل و حساس به تنش خشکی انجام شد.مواد و روشها: لاینهای والدی از نسل نهم حاصل از تلاقی ارقام اهلمی طارم )نسبتاً متحمل به خشکی( و سپیدرود)نسبتاً حساس به خشکی( بهدست آمد. در سال 1394بهمنظور بهبود تنوع ژنتیکی در تحمل به خشکی پرتوتابی با پرتو گاما) 250گری( بر روی 300لاین نسل نهم در پژوهشکده کشاورزی هستهای کرج صورت پذیرفت. با انجام غربال اولیه درنسل M1بر مبنای صفات مهم زراعی و اصلاحی، 96لاین جهشیافته انتخاب شدند. آزمایش حاضر با 96لاین جهشیافتهبرنج ) (M2در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در دو محیط بدون تنش )غرقاب( و تنش خشکی در سالزراعی 1395در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس اجرا گردید. با استفاده از عملکرد هر ژنوتیپ و میانگین عملکردژنوتیپها در شرایط تنش و بدون تنش، شاخصهای تحمل به تنش خشکی محاسبه شد. شاخصهای مورد مطالعه شاملبودند. برایSNPI, SPI, SSPI, RDY, RDI, K2STI, K1STI, DI, ATI, STI, SSI, YI, YSI, HM, GMP, MP, TOLتعیین بهترین شاخصهای شناسایی ژنوتیپهای پرمحصول در شرایط متفاوت رطوبتی، از همبستگی شاخصها با عملکرد درشرایط تنش و بدون تنش استفاده شد. برای شناسایی ارتباط شاخصها از تجزیههای چندمتغیره شامل تجزیه به مؤلفههای اصلی،تجزیه خوشهای و تجزیه تابع تشخیص استفاده شد. برای تعیین تعداد گروه معنیدار در تجزیه خوشهای و محل برش دندروگراماز تابع تشخیص استفاده شد. جهت انتخاب بهترین ژنوتیپها و شاخصهای تعیین ژنوتیپهای متحمل و حساس به تنشخشکی بایپلات ترسیم شد.یافته ها: نتایج تحلیل همبستگی بین شاخصهای تحمل به خشکی و عملکرد دانه نشان داد که MP ،STI ،HM ،GMp و RDYبرای شناسایی ژنوتیپهای با عملکرد بالا در هر دو شرایط غرقاب و تنش خشکی مناسب هستند. با بررسی توأم همبستگیشاخصها با عملکرد دانه )شرایط تنش و بدون تنش( و ضریب تغییرات آنها مشخص میگردد، شاخص STIبهعلت دارا بودنهمبستگی قابلتوجه در هر دو محیط و مقدار ضریب تغییرات بالا بهعنوان شاخصی که بیشترین تنوع را در شرایط متفاوترطوبتی توجیه میکند، میتوان معرفی کرد. تجزیه به مؤلفههای اصلی نشان داد که سه مؤلفه اصلی و مستقل 99/93درصد ازتغییرات کل دادهها را توجیه کردند. مؤلفههای اول، دوم و سوم با دارا بودن 14/12 ،84/47و 1/33درصد از واریانس کلبهترتیب به حساسیت به تنش خشکی، مقاومت به تنش خشکی و پتانسیل عملکرد نامگذاری گردید. تجزیه خوشهای با روشWARDو فاصله اقلیدوسی منجر به گروهبندی لاینهای جهشیافته برنج شد. تجزیه تابع تشخیص نشان داد که چهار گروهمعنیدار در تجزیه خوشهای وجود دارد. گروههای اول تا چهارم بهترتیب دارای 17 ،25 ،7و 47ژنوتیپ بودند. ژنوتیپهایخوشههای اول و سوم بهترتیب بهعنوان متحمل و حساس به تنش خشکی شناسایی شدند.نتیجهگیری: ژنوتیپ شماره 94بهعنوان بهترین لاین جهشیافته از لحاظ عملکرد و تحمل به تنش خشکی در بین منابع گیاهیموجود در پژوهش حاضر انتخاب شد. بایپلات بر اساس دو مؤلفه اول، شاخصهای SNPIو SSPIرا بهترتیب بهعنوانمعیارهای شناسایی ژنوتیپهای متحمل و حساس به تنش خشکی معرفی کرد.واژههای کلیدی: برنج، تجزیه تابع تشخیص، تجزیه خوشهای، تنش خشکی، تنوع ژنتیکی}, keywords_fa = {"برنج","تنوع ژنتیکی","تنش خشکی","تجزیه خوشه‌ای","تجزیه تابع تشخیص"}, url = {https://jopp.gau.ac.ir/article_4442.html}, eprint = {https://jopp.gau.ac.ir/article_4442_d1c3517af0e1a6ae2f8bedf9ae9c7bc9.pdf} }