بررسی تنوع ژنتیکی کلکسیون لوبیا سبز بانک ژن

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، استادیار مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران.

2 دانشیار مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران.

3 استاد مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران.

4 محقق مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف
لوبیا سبز از جمله سبزیجاتی است که از دیر باز در ایران کشت و مصرف می‌شود. علی رغم اهمیت لوبیاسبز به عنوان کالای صادراتی، تمرکز زیادی بر روی تنوع ژنتیکی ژرم‌‍‌‌‌پلاسم لوبیا‌سبز موجود در کشور صورت نگرفته است. این مطالعه به منظور بررسی خصوصیات زراعی و ریخت‌شناسی 67 نمونه ژنتیکی مختلف موجود درکلکسیون لوبیا سبز جمع‌آوری شده از استان‌های مختلف کشور در سال 1400 در مزرعه پژوهشی بانک ژن گیاهی ملی ایران واقع در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج انجام شد.

مواد و روش‌ها
در سال اول (1399-1400) 67 نمونه ژنتیکی لوبیا سبز کشت و احیاء شدند. در سال دوم (1401-1400) نمونه ژنتیکی لوبیا سبز به صورت طرح آگمنت به‌همراه چهار شاهد (سانری، والنتینو، آریان و سپهر) کشت و 29 ویژگی زراعی و مورفولوژیکی از جمله صفات مربوط به برگ، گل، غلاف و دانه بررسی شد. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای آماری SPSS و SAS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و ضمن محاسبه همبستگی، گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها با استفاده از تجزیه کلاستر انجام شد.
یافته‌ها
بیشترین ضریب تغییرات (CV) به ارتفاع بوته (70 درصد)، وزن بذر تک بوته (47 درصد)، تعداد غلاف در بوته (40 درصد) اختصاص داشت، در میان صفات کیفی مورد بررسی بیشترین شاخص شانون به ترتیب در صفات درجه انحنای غلاف(28/1)، رنگ بذر(23/1) و شکل برش عرضی غلاف(17/1) مشاهده شد. بین بیشتر صفات اندازه‌گیری شده همبستگی معنی‌داری وجود داشت. بزرگترین همبستگی معنی‌دار بین طول غلاف با تعداد دانه در غلاف و وزن ده غلاف سبز و صفت وزن بذر تک بوته با تعداد غلاف در بوته مشاهده شد. در تجزیه خوشه‌ای، ژنوتیپ‌ها مورد مطالعه به پنج خوشه اصلی تقسیم شدند.
نتیجه‌گیری
نمونه‌های ژنتیکی مختلف لوبیاسبز مورد بررسی دارای طیف وسیعی ازخصوصیات ریخت‌شناسی بودند که نشان‌دهنده تنوع ژنتیکی بالای این محصول می‌باشد. در این تحقیق نمونه‌های ژنتیکی 2‌، 26، 128،127،58، 129 با 42 روز زودگل‌ترین ژنوتیپ بودند. نمونه‌های ژنتیکی 11 و 123 بیشترین وزن ده غلاف سبز را نسبت به سایر ژنوتیپ‌ها و ارقام شاهد داشت. نمونه‌های ژنتیکی 30 و 33 بالاترین وزن بذر تک بوته و ژنوتیپ ماگ قرمز بیشترین طول غلاف را داشت. رقم سانری و نمونه 129 بیشترین تعداد گل در خوشه و نمونه 30 و 34 بیشترین تعداد غلاف در خوشه را داشتند. با توجه به موارد مطرح شده در بالا نتیجه‌گیری می‌شود که در بین توده‌های لوبیا سبز مورد بررسی تنوع قابل توجه ای وجود دارد و امکان استفاده از این تنوع در برنامه‌های به نژادی وجود دارد

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the genetic diversity of the gene bank green bean collection

نویسندگان [English]

  • Mehrzad Ahmadi 1
  • Ali Akbar Ghanbari 2
  • Hamid Reza Fanaei 3
  • Simin Taheri Ardestani 4
  • Masoumeh Pouresmael Foshazadeh 2
  • Farangis Ghanavati 2
1 Corresponding Author, Assistant Prof., Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
2 . Associate Prof., Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
3 Professor, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
4 Researcher, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Background and Objectives:
Green beans are vegetables that have been cultivated and consumed in Iran for several years. Despite the importance of green beans as export products, there has not been much focus on the genetic diversity of the green bean germplasm available in the country. The aim of this study was conducted in order to investigate the agronomic and morphological characteristics of 67 different genetic samples of green beans collected from different provinces of the country 1400 at the research farm of the National Plant Gene Bank of Iran, located in the Karaj Seedling and Seed Breeding Research Institute.
Materials and Methods:
In the first year (1399-1400), 67 genetic accessions of green beans were cultivated and regenerated. In the second year (1401-1400), the genetic accessions of green beans were grown and evaluated using an augmentation design along with four controls (Sanri, Valentino, Arian, and Sepehr), and 29 agronomical and morphological traits were investigated, including traits related to leaves, flowers, pods, and seeds. The data were analyzed using SPSS and SAS statistical software, and the genotypes were grouped using cluster analysis while calculating correlations.
Results:
The highest coefficient of variation (CV) was assigned to plant height (70%), seed weight per plant (47%), number of pods per plant (40%), and among the investigated qualitative traits, Shannon's index was the highest in pod curvature traits (1.28), seed color (1.23) and cross-section shape of pods (1.17) were observed, respectively. There was a significant correlation between most measured traits. The greatest significant correlation was observed between pod length, number of seeds per pod, weight of ten green pods, and seed weight of a single plant with the number of pods per plant. In cluster analysis, the studied accessions were divided into five main cluster.
Conclusion:
The results of this study showed that different green bean genotypes had a wide range of morphological characteristics, indicating the diversity and high genetic potential of this product. In this study, genotypes 2, 26, 128, 127, 58, and 129 were the earliest flowering genotypes at 42 d. genotype 11 and 123 had the highest weight of ten green pods compared to other genotypes and controls. Genotypes 30 and 33 had the highest seed weight per plant, and genotype redmag had the longest pods.Sanri cultivar and accession 129 had the highest number of flowers in a raceme and accessions 30 and 34 had the highest number of pods in a raceme. Based on the issues mentioned above, it is concluded that there is significant diversity among the investigated green bean populations, and it is possible to use this diversity in breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cluster analysis
  • Green pod
  • Morphological traits
  • Correlation

مراجع

 1.Bagheri, A., Mahmoudi, A. A., & Ghazali, F. (2001). Bean Farming and Improvement. Mashhad University Press. 555 p. [In Persian]
2.Schmutz, J., McClean, P. E., Mamidi, S., G Albert, W., B Cannon, S., Grimwood, J., Jenkins, J., Shu, S., Song, Q., Chavarro, C., Torres-Torres, M., Geffroy, V., Mafi Moghaddam, S., Gao, D., Abernathy, B., Barry, K., Blair, M. A., Brick, M., Chovatia, M., Gepts, P. M., Goodstein, D., Gonzales, M., Hellsten, U., Hyten, D., & Jackson, S. (2014). A reference genome for common
bean and genome-wide analysis of dual domestications. Natur Genetics, 46 (2), 707-713. doi: 10.1038/ng.3008.
3.Food and Agriculture Organisation of the United Nations. FAOSTAT. Crop Statistics. (2017). Available online: www. fao. Org / faostat /en/#data/QC.
4.McClean, P., Kami, J., & Gepts, P. (2004). Genomics and genetic diversity in common bean. Legume Crop Genomics, pp. 60-82.
5.Calvo-Polanco, M., Sánchez-Romera, B., & Aroca, R. (2014). Mild salt stress conditions induce Different responses in root hydraulic conductivity of Phaseolus vulgaris L. Over-Time, 9 (3), 320-326. doi: 10.1371/journal.pone.0090631.
6.Kiyani, K. (2009). Benefits and Harms of Medicinal Herbs, Fruits and Vegetables, Dairy, Pulses, Nuts, etc. Zar Ghalam Press, 520 p. [In Persian]
7.Mozafari, J., & Youssefian, M. (2010). Collection, conservation, and evaluation of legume family and beans cultivated species. Final report. Institute of Plant Breeding and Seed Research, 46 p. [In Persian]
8.Ghanbari, A. (2018). Preliminary evaluation of suitable dual-purpose (for forage and seed cultivation) green bean lines. Final report. Institute of Plant Breeding and Seed Research, 28 p. [In Persian]
9.Kokabi, S., Ashrafi, N., Javanmard, T., Aghajani, M., Abadi, R., Hamdami, H., & Sadeghian Motaher, S. (2016). Evaluation of some morphological traits and yield in green bean (Phaseolus vulgaris) cultivars under Karaj climatic conditions. Ninth Horticultural Sciences Congress, Ahvaz. Poster. [In Persian]
10.Ahmadian, S., Shiran, B., & Khodambashi, M. (2005). Study of genetic diversity of local varieties and populations of chitti bean using RAPD molecular markers. Fourth National Biotechnology Conference of the Islamic Republic of Iran, Kerman. Poster. [In Persian]
11.Karimi, K., Boland Nazar, S., & Ashouri, S. (2013). Effect of mycorrhizal arbuscular biofertilizers on yield, growth characteristics, and quality of green beans (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Agricultural Knowledge and Sustainable Production, 23 (3), 158-167. [In Persian]
12.Sharifi, P., Karbalawi, N., & Aminpanah, H. (2013). Effect of different levels of stress and potassium sulfate fertilizer on the yield of green beans. Journal of Crop Production, 6 (4), 137-149. doi: 20.1001.1.2008739. 1392.6.4.8.0. [In Persian]
13.Madanifard, A., Rahmikarizki, A., Biabani, A., & Nakh Zari Moghadam, A. (2015). Investigation of the effect of planting orientation and design on the yield and yield components of green beans (Phaseolus vulgaris L.). Applied Plant Ecophysiology Research, 2 (1), 17-28. [In Persian]
14.Boros, L., Wawer, A., & Borucka, K. (2014). Morphological, Phenological and Agronomical haracterisation Of Variability Among Common Bean (Phaseolus Vulgaris L.) Local Populations from the National Centre for Plant Genetic Resources: Polish Genebank. Journal of Horticultural Research, 22 (2), 123-130. doi: 10.2478/ johr-2014-0029.
15.Arunga, E. E., Kinyua, M., Ochuodho, J., Owuoche, J., & Chepkoech, E. (2015). Genetic diversity of determinate French beans grown in Kenya based on Morph-agronomic and Simple sequence repeat variation. Journal of Plant Breeding and Crop Science, 7 (8), 240-250. doi:10.5897/JPBCS2015.0503.
16.Madakbas, S. Y., Sarıkamıs, G., Basak, H., Karadavut, U., Yu¨ksel Ozmen, C., Gurhan Das, C., & MCayan, S. (2016). Genetic Characterization of Green Bean (Phaseolus vulgaris L.) Accessions from Turkey with SCAR and SSR Markers. Biochemical Genetics, 54 (2), 495-505. doi: 10.1007/s10528-016-9737-x.
17.Luan, F., & Sun, Z. (2005). Genetic Diversity Study of Green Bean [Phaseolus vulgaris (L.)] using Morphological, Allozyme, and RAPD Markers. HortScience: a publication of the American Society for Horticultural Science, 40 (4), 1122A-1122.
18.Shannon, C. E., & Weaver, W. (1949). The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press, Urbana, IL, USA.
19.Arriagada, O., Schwember, A. R., Greve, M. J., Urban, M. O., Cabeza, R. A., & Carrasco, B. (2021). Morphological and Molecular Characterization of Selected Chilean Runner Bean (Phaseolus coccineus L.) Genotypes Shows Moderate Agronomic and Genetic Variability. Plants, 10 (1688), 1-15. doi:10.3390/plants10081688.
20.Reemana, F., Jamilur, R., Habibul, B., Mahmudul, I. N., & Kaniz, F. (2019). Genetic Diversity and Nutritional Components Evaluation of Bangladeshi Germplasms of Kidney Bean (Phaseolus vulgaris L.). Journal Genetic Resources, 5 (2), 83-96. doi: 10. 22080/ 80JGR. 2019.2361.
21.Long, J., Zhang, J., Zhang, X., Wu, J., Chen, H., Wang, P., Wang, Q., & Du, C. (2020). Genetic Diversity of Common Bean (Phaseolus vulgaris L.) Germplasm Resources in Chongqing, Evidenced by Morphological Characterization. Front. Genetic, 11 (697), 1-9. doi: 10.3389/ fgene.2020.00697.
22.Nkhata, W., Shimelis, H., Melis, R., Chirwa, R., Mzengeza, T., & Mathew, I. (2020). Population structure and genetic diversity analyses of common bean germplasm collections of East and Southern Africa using morphological traits and high-density SNP markers. Plos One, 15 (12), 1-23. doi:10.1371/ journal.pone.0243238.
23.Jurado, M., Campa, A., Brezeanu, C., Geffroy, V., Bitocchi, E., Papa, R., & Ferreira, J. J. (2022). A Core Set of Snap Bean Genotypes Established by Phenotyping a Large Panel Collected in Europe. Plants, 11 (577), 1-13. doi:10.3390/ plants11050577.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 31، شماره 3
مهر 1403
صفحه 67-88

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار