بررسی تنوع ژنتیکی فامیل های نیمه خواهری چغندرقند تحت شرایط آلودگی طبیعی به نماتد مولد سیست و ریزومانیا

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، محقق بخش تحقیقات چغندرقند، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران

2 دانشیار بخش تحقیقات چغندرقند، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران

3 استادیار بخش تحقیقات چغندرقند، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
اصلاح نباتات بر پایه تنوع ژنتیکی استوار شده است. تنوع ژنتیکی از تکامل طبیعی منشاء گرفته است و مهمترین جزء در پایداری نظام‌های بیولوژیکی می‌باشد و سازگاری درازمدت و بقای جمعیت را تضمین می‌کند.کشاورزی متداول باعث کاهش شدید تنوع در گیاهان زراعی شده است. از بین حدود30000 گونه گیاهی خوراکی شناسایی شده، تنها 30 گونه منابع عمده تغذیه مردم جهان را تشکیل می‌دهند.با توجه به اینکه وجود تنوع ژنتیکی برای موفقیت در اصلاح نباتات ضروری می باشد لذا انتخاب ژنوتیپ های برتر از بین جمعیت‌های اصلاح شده بستگی به وجود تنوع ژنتیکی دارد. هدف از این تحقیق، ارزیابی تنوع ژنتیکی هاف سیب های چغندرقند در شرایط آلودگی طبیعی به ریزومانیا و نماتد مولد سیست و تعیین روابط صفات مختلف با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره می باشد.
مواد و روش ها: در این آزمایش فامیل های نیمه خواهری چغندرقند (90 لاین) در مزرعه دارای آلودگی طبیعی به نماتد مولد سیست و ریزومانیا در ایستگاه تحقیقات کشاورزی طرق (مشهد) با استفاده از طرح آگمنت با چهار شاهد آریا، فرناندو، پائولتا و شریف در سال 1399 مورد مطالعه قرار گرفتند.
یافته ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تنوع ژنتیکی معنی‌داری میان هاف سیب های مورد مطالعه از نظر صفات عملکرد ریشه، عملکرد قند ناخالص و عملکرد قند خالص وجود داشت. بیشترین میزان توارث پذیری در بین صفات مورد ارزیابی مربوط به عملکرد قند خالص با توارث 86/87 درصد بود که حاکی از تأثیرپذیری کم این صفت از عوامل محیطی است. در این تحقیق، عملکرد قند خالص با تمام صفات به استثنای درصد قند ملاس همبستگی مثبت و معنی‌داری در سطح احتمال یک درصد داشتند. نتایج تجزیه رگرسیون گام ‌به ‌گام نشان داد که دو صفت عملکرد قند ناخالص و ضریب استحصال شکر بیش از 99 درصد تغییرات عملکرد قند خالص را سبب می‌شوند. نتایج تجزیه علیت نشان داد که عملکرد قند ناخالص بیش‌ترین اثر مستقیم و مثبت را بر عملکرد قند خالص داشت. بر اساس تجزیه خوشه‌ای، ژنوتیپهای آزمایشی در سه گروه متمایز طبقه‌بندی شدند؛ به‌طوری که در گروه اول هاف سیب هایی قرار گرفتند که دارای عملکرد ریشه و قند بالایی بودند.
نتیجه گیری: با توجه به وجود تنوع قابل ملاحظه بین صفات و هاف سیب های آزمایشی می‌توان هاف سیبهای با صفات مطلوب را بر اساس اهداف اصلاحی انتخاب کرده و از آنها در برنامه‌های به‌نژادی آینده در راستای تهیه ارقام مقاوم به بیماری‌های نماتد مولد سیست و ریزومانیا بهره جست.
واژه‌های کلیدی: چغندرقند، عملکرد قند خالص، فامیل های نیمه خواهری، همبستگی

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the genetic diversity of sugar beet half-sib families under natural infection conditions to cyst nematode and rhizomania diseases

نویسندگان [English]

  • Hassan Hamidi 1
  • Masoud Ahmadi 2
  • Jamshid Soltani Idaliki 3
1 Corresponding Author, Researcher, Sugar Beet Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran.
2 Associate Prof., Sugar Beet Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran.
3 Assistant Prof., Sugar Beet Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

Investigating the genetic diversity of sugar beet half-sib families under natural infection conditions to cyst nematode and rhizomania diseases
Abstract
Background and Objectives: Plant breeding is based on genetic diversity. Genetic diversity originates from natural evolution and is the most important component in the stability of biological systems and ensures long-term adaptation and population survival . Conventional agriculture has caused a drastic reduction in the diversity of crop plants. Among the 30,000 identified edible plant species, only 30 species are the main sources of nutrition for the world's people. Considering that the existence of genetic diversity is necessary for success in plant breeding, therefore, the selection of superior genotypes from among the modified populations depends on the existence of genetic diversity. The purpose of this research is to evaluate the genetic diversity of sugar beet half-sib families in the conditions of natural infection with rhizomania and cyst nematode and to determine the relationships of different traits using multivariate statistical methods.
Materials and Methods: This experiment was studied the half-sib families of sugar beet (90 lines) in a field naturally infected with cyst nematode and rhizomania at Torogh Agricultural Research Station (Mashhad) in 2020 using Augmented design with four controls, Aria, Fernando, Pauletta and Sharif.
Results: The results of analysis of variance showed that there was a significant genetic diversity among the half-sib families studied in terms of root yield, sugar yield and white sugar yield. The highest amount of heritability among the evaluated traits was related to white sugar yield with 86.87% heritability, which indicates that this trait is less influenced by environmental factors. In this research, white sugar yield had a positive and significant correlation with all traits except molasses sugar percentage at the probability level of 1%. Stepwise regression showed that the two attributes of sugar yield and extraction coefficient of sugar cause more than 99% of changes in white sugar yield. Path analysis results showed that sugar yield had the most direct and positive effect on white sugar yield. Based on cluster analysis, the experimental genotypes were classified into three distinct groups; So that the first group included half-sib families that had high root yield and sugar.
Conclusion: Due to the existence of considerable diversity between the traits and experimental half-sib families, half-sibs with desirable traits can be selected based on breeding goals and used in future breeding programs in order to prepare cultivars resistant to cyst nematode and rhizomania diseases.
Key words: Correlation, Half-sib family, Sugar beet, White sugar yield

کلیدواژه‌ها [English]

  • Correlation
  • Half-sib family
  • Sugar beet
  • White sugar yield

مراجع

1.Mohammad-Yousefi, S., Ahmadi, M. & Najafi-Zarrini, H. (2017). Evaluation of the relationship between traits affecting stem shrub and root yield in sugar beet lines in autumn agriculture. Journal of Plant Production, 10(2), 11-28.
2.Haussmann, B. I., Parzies, H. K., Presterl. T., Susic, Z. & Miedaner. T. (2004). Plant genetic resources in crop improvement. Plant Genetic Resources, 2(1), 3-21.
3.Izadi-Darbandi, A., Bahmani, K., Ramshini, H. A. & Moradi, N. (2013). Heritability estimates of agronomic traits and essential oil content in iranian fennels. Journal of Agricultural Science and Technology, 15, 1275-1283.
4.Pakniyat, M. (2008). Genetics and breeding of sugar beet. Shiraz University Press, 437p. [In Persian]
5.Saremirad, A., Taleb, M. H., Omrani, S. & Mostafavi, K. (2018). Genetic variation study for agro-morphological traits in safflower genotypes (Carthamus tinctorius L.). Journal of Agronomy and Plant Breeding, 14(3), 23-32.
6.Saremirad, A., Bihamta, M. R., Malihipour, A., Mostafavi, K. & Alipour, H. (2020). Evaluation of Resistance of Some Iranian Spring Bread Wheat Cultivars to Stem Rust Disease at Seedling Stage. Seed and Plant Journal, 36(4), 383-401. doi:10.22092/ sppi. 2021.123891.
7.Hoogendijk, M. & Williams, D. E. (2002). Characterizing the genetic diversity of home garden crops: some examples from the Americas. Home Gardens & In Situ Conservation of Plant Genetic Resources in Farming Systems, 34(1), 1-10.
8.Podgornik, M., Vuk, I., Vrhovnik, I. & Mavsar, D. B. (2010). A survey and morphological evaluationof fig (Ficus carica L.) genetic resources from Slovenia. Scientia Horticulturae, 125(3), 380-389.
9.Saremirad, A., Bihamta, M., Malihipour, A., Mostafai, K. & Alipour, H. (2021). Association mapping of bread wheat genotypes resistance to stem rust. Islamic Azad University of Karaj Branch, Alborz, Karaj, Iran.
10.Wang, B., Zhang, J., Yang, X. & Jiang, Z. (2009). Relationship of seed characters and seedling growth traits of Haloxylon ammodendron fromdifferent provenances with geographical and climatic factors. Journal of Plant and Environmental Research, 18(1), 28-35.
11.Liang, S., Rong, X., Sai, L., Chen, J., Changqing, X., Caixiang, X. & Tongning, L. (2015). Phenotypic variation of seed traits of Haloxylon ammodendron and its affecting factors. Biochemical Systematics and Ecology, 60(1), 81-87.
12.Huang, L., Zhang, Y., Zhang, J., Zhang, X., Xie, W., Jiang, X., Peng, F., Yan, Y., Ma, X. & Liu, W. (2014). Genetic stability and DNA fingerprinting of the Hemarthria compressa cultivar “Guangyi”. Biochemical Systematics and Ecology, 55(1), 310-316.
13.Gratani, L. (2014). Plant phenotypic plasticity in response to environmental factors. Advances in Botanical Research, 2014(1), 1-17.
14.Via, S., Gomulkiewicz, R., De Jong, G., Scheiner, S. M., Schlichting, C. D. & Van Tienderen, P. H. (1995). Adaptive phenotypic plasticity: consensus and controversy. Trends in Ecology & Evolution, 10(5), 212-217.
15.Monteiro, F., Frese, L., Castro, S., Duarte, M. C., Paulo, O. S., Loureiro, J. & Romeiras, M. M. (2018). Genetic and genomic tools to asssist sugar beet improvement: the value of the crop wild relatives. Frontiers in Plant Science, 9, 74-85.
16.Ribeiro, I. C., Pinheiro, C., Ribeiro, C. M., Veloso, M. M., Simoes-Costa, M. C., Evaristo, I., Paulo, O. S., & Ricardo, C. P. (2016). Genetic diversity and physiological performance of Portuguese wild beet (Beta vulgaris spp. maritima) from three contrasting habitats. Frontiers in Plant Science, 7(1), 1293.
17.Crops production and area harvested. (2021). Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). http://www.fao.org/ faostat/en/ #data/QCL.
18.Dohm, J. C., Minoche, A. E., Holtgräwe, D., Capella-Gutiérrez, S., Zakrzewski, F., Tafer, H., Rupp, O., Sörensen, T. R., Stracke, R., Reinhardt, R., Goesmann, A., Kraft, T., Schulz, B., Stadler, P. F., Schmidt, T., Gabaldón, T., Lehrach, H., Weisshaar, B. & Himmelbauer, H. (2014). The genome of the recently domesticated crop plant sugar beet (Beta vulgaris). Nature, 505(7484), 546-549. doi:10.1038/nature12817.
19.Anonymous. (1999). Agribusiness Handbooks, Sugar Beets/ White Sugar, vol 4.
20.Babaeei, A. H., Aharizad, S. & Mohammadi, S. A. (2013). Identification of effective traits on barley lines grain yield via path analysis. Journal of Crop Breeding, 5(11), 49-59. [In Persian]
21.Ahmadkhansari, V., Sabouri, H., Biyabani, A., Gholizade, A. L., Fallahi, H. A., & Zarei, M. (2016). Study of correlation and path analysis of agronomic traits in wheat-wheat and sugar beet-wheat rotations. Journal of Applied Research in Plant Ecology, 2(2), 145-156. [In Persian]
22.Azizi, H., Pedram, A. & Fasahat, P. (2021). Identification of effective traits on sugar beet (Beta vulgaris L.) root yield under natural infection conditions to rhizomania virus disease. Journal of Crop Breeding, 13(37), 197-204.
23.Abdollahian Noghabi, M., Sheikholeslami, R. & Babaei, B. (2005). Technical terms of sugar beet yield and quality. Journal of Sugar Beet, 21(1), 101-104. [In Persian]
24.Falconer, D. S., & Mackay, T. E. C. (1996). Introduction to quantitative genetics. Ronald press. New York.
25.Allard, R. (1960). Principles of Plant Breeding. Publishers by John Wiley and Sons. Inc New York: 485.
26.Singh, A. & Chaudhary, R. (1996). Dithizone and thiosemicarbazide as inhibitors of corrosion of type 304 stainless steel in 1·0M sulphuric acid solution. British Corrosion Journal, 31(4), 300-304.
27.Burton, G. W. & Devane, D. E. (1953). Estimating heritability in tall fescue (Festuca arundinacea) from replicated clonal material. Agronomy Journal, 45(10), 478-481.
28.Johnson, H. W., Robinson, H. & Comstock, R. (1955). Estimates of genetic and environmental variability in soybeans. Agronomy Journal, 47(7), 314-318.
29.Sun, Y., Liang, J., Ye, J. & Zhu, W. (1999). Cultivation of super-high yielding rice plants. China Rice, 5, 38-39.
30.Thomas, H., Ougham, H. J., Wagstaff, C. & Stead, A. D. (2003). Defining senescence and death. Journal of Experimental Botany, 54(385), 1127-1132.
31.Yin, X., Goudriaan, J., Lantinga, E. A., Vos, J. & Spiertz, H. J. (2003). A flexible sigmoid function of determinate growth. Annals of Botany, 91(3), 361-371.
32.Mirmahmoudi, T., Fotouhi, K., Hamzeh, H. & Azizi, H. (2021). Evaluation of Quantitative and qualitative characteristics and relationship between traits in sugar beet genotypes under normal and salt stress conditions. Environ. Stress. Crop Science, 14(1), 221-233. [In Persian]
33.Hamidi, H., Ahmadi, M., Ramezanpour., S. S., Masoumi, A. & Khorramian, S. (2018). Estimation of heterosis and heritability of drought stress tolerance in test cross genotypes of sugar beet. Environ. Stress. Crop Science, 11(2), 275-288. [In Persian]
34.Ahmadi, M., Majidi Heravan, E., Sadeghian, S. Y., Mesbah, M. & Darvish, F. (2011). Drought tolerance variability in S1 pollinator lines developed from a sugar beet open population. Euphytica, 178, 339-349.
35.Rajabi, A., Moghaddam, M., Rahimzadeh, F., Mesbah, M. & Ranji, Z. (2002). Evaluation of, genetic diversity in sugar beet (Beta vulgaris L.) populations for agronomic traits and crop quality. Iranian Journal of Agriculture Science, 33(3), 553-567.
[In Persian]
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 30، شماره 3
مهر 1402
صفحه 177-195

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار