دوره 16، شماره 3 - ( پاییز 1403 )
جلد 16 شماره 3 صفحات 78-64 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Talebi Qormik R, Alipour H, Darvishzadeh R. (2024). Evaluation of Genetic Diversity of Iranian Spring Wheat Cultivars under Salinity Stress at the Seedling Stage using
Multivariate Statistical Methods. J Crop Breed. 16(3), 64-78. doi:10.61186/jcb.16.3.64
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1522-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1522-fa.html
طالبی قورمیک روناک، علی پور هادی، درویش زاده رضا. ارزیابی تنوع ژنتیکی ارقام گندم بهاره ایرانی تحت تنش شوری در مرحله گیاهچه‌ای با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1403; 16 (3) :78-64 10.61186/jcb.16.3.64
1- گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده: (382 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: در مناطق خشک و نیمهخشک، تنش‌های زیستی و غیرزیستی می‌توانند بهصورت مستقیم یا غیرمستقیم منجر به محدودیت و کاهش رشد گیاهان مختلف می‌شوند. در این مناطق، تنش شوری یکی از چالش‌های بزرگ پیش روی حوزه کشاورزی و تولید محصول است که سالانه خسارات زیادی به عملکرد محصولات زراعی وارد می‌نماید. میزان کم شوری در خاک محدودیت رشد گیاه را بهدنبال داشته و افزایش مقدار شوری خاک سبب می‌شود جذب آب و عناصر غذایی ضروری برای گیاه مختل و رشد گیاه کاهش یافته و در ادامه می‌تواند منجر به مرگ گیاه شود. کاهش رشد و توسعه ریشه‌ها، کاهش جذب عناصر غذایی، افزایش احتمال ایجاد حساسیت به بیماری‌ها و آفات، کاهش عملکرد و کیفیت محصول نهایی مانند کمبود عناصر غذایی، افزایش میزان عناصر سمی از جمله اثرات منفی شوری بر گیاه می‌باشند. عوامل مختلفی در ایجاد شوری نقش دارند که از مهم‌ترین آن‌ها میتوان به تغییرات اقلیمی، هوازدگی سنگ مادر، آبیاری نادرست، خشکسالی، مصرف بی‌رویه کودها و کاهش سطح آب دریاها و اقیانوس‌ها ایجاد شود. بهدنبال تغییرات اقلیمی، این خسارات هر ساله در حال افزایش است. باتوجه به افزایش رشد جمعیت، افزایش تقاضا برای تولید غذای بیشتر روز بهروز در حال افزایش است. گندم بهعنوان مهم‌ترین غله در تأمین نیاز غذایی جهان شناخته می‌شود، بنابراین تولید پایدار آن بسیار حائز اهمیت است. شوری بهعنوان یک عامل مهم در کاهش عملکرد گندم شناخته می‌شود و ممکن است باعث افزایش تجمع نمک‌های مضر در بافت گیاه شود که منجر به آسیب‌های فیزیولوژیک و کاهش رشد در گیاه می‌شود. اثرات شوری خاک بسته به مقدار شوری، نوع شوری و نوع گندم متفاوت است. یکی از راه‌های پیشگیری از اثرات منفی شوری، استفاده از ارقام گندم مقاوم به شوری است. گستره تنوع در ارتباط با تحمل به تنش شوری در گیاهان مختلف بهویژه گیاه گندم، به عوامل مختلفی از جمله ژنوتیپ گیاهی، مدت زمان تنش، مرحله رشدی گیاه بستگی دارد. مرحله گیاهچه در گندم یکی از مراحل مهم در ارتباط با تحمل به تنش شوری می‌باشد. هدف از این مطالعه، بررسی پاسخ ارقام زراعی گندم بهاره در مرحله گیاهچه‌ای به تنش شوری می‌باشد.
مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر واکنش 64 ژنوتیپ گندم بهاره ایرانی در مرحله گیاهچه‌ای تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری 12 دسی‌زیمنس بر متر در دو تکرار در قالب طرح لاتیس ساده در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه در سال زراعی 1401-1400 بررسی شدند. در این پژوهش، در مرحله چهاربرگی تنش شوری بهصورت تدریجی در طی دو روز اعمال شد و سپس صفات سبزینگی برگ (SPAD)، دمای کانوپی (canopy)، طول ساقچه (SL)، طول ریشه‌چه (RL)، طول گیاهچه (PL)، میزان پتاسیم اندام هوایی (KS)، میزان پتاسیم ریشه‌چه (KR)، میزان سدیم اندام هوایی (NaS)، میزان سدیم ریشه‌چه (NaR)، نسبت پتاسیم به سدیم اندام هوایی (KNaS)، نسبت پتاسیم به سدیم ریشه‌چه (KNaR)، حجم ریشه‌چه (RV)، شاخص سطح برگ (LAI)، وزن تر ریشه‌چه (FWR)، وزن خشک ریشه‌چه (DWR)، محتوای نسبی آب برگ (RWC)، وزن تر ساقچه (FWS)، وزن خشک ساقچه (DWS)، وزن تر گیاهچه (FWP)، وزن خشک گیاهچه (DWP) مورد مطالعه قرار گرفتند. تجزیه داده‌های صفات مورد مطالعه در قالب طرح بلوک کامل تصادفی انجام شد. برای تجزیه واریانس از PROC GLM در نرم‌افزار SAS 9.4 استفاده شد. همبستگی با استفاده از PROC CORR و تجزیه به عامل‌ها با استفاده از PROC FACTOR صورت گرفت. گروه‌بندی ارقام با استفاده از بسته نرم افزاری gplots و ترسیم نمودار بای‌پلات با بسته نرمافزاری factoextra در محیط R 4.1 انجام شد. همچنین برای تجزیه واریانس چند متغیره از گزاره MANOVA در PROC GLM در نرم‌افزار SAS 9.4 استفاده شد.
یافته‌ها: براساس نتایج تجزیه واریانس، اختلاف آماری معنی‌داری بین ارقام مورد بررسی، براساس صفات مورد مطالعه در مرحله گیاهچه‌ای از جمله وزن تر گیاهچه (FWP)، وزن خشک گیاهچه (DWP)، وزن تر ریشه‌چه (FWR)، وزن خشک ریشه‌چه (DWR)، وزن تر ساقچه (FWS)، وزن خشک ساقچه (RWS) و طول گیاهچه (PL) مشاهده شد. همچنین در هر دو شرایط نرمال و تنش شوری، وزن خشک گیاهچه (DWP) بیشترین همبستگی معنی‌دار را با وزن تر گیاهچه (FWP) و وزن خشک ساقچه (DWS) و وزن خشک ریشه‌چه (DWR) نشان داد. در شرایط تنش شوری وزن تر ساقچه (FWS) نیز همبستگی معنی‌داری با صفات وزن خشک ساقچه (DWS)، وزن تر گیاهچه (FWP) و وزن خشک گیاهچه (DWP) داشت. براساس تجزیه به عامل‌ها صفات مورد مطالعه در هر دو شرایط نرمال و تنش شوری در هفت عامل گروه‌بندی شدند که این هفت عامل در شرایط نرمال 77/93 درصد و در شرایط تنش شوری 76/44 درصد از تغییرات کل را توجیه نمودند. با استفاده از تجزیه خوشه‌ای، ارقام تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری در سه خوشه گروه‌بندی شدند.
نتیجه‌گیری: براساس نتایج بای‌پلات حاصل از تجزیه به عامل‌ها و تجزیه خوشه‌ای، ارقام مارون، دریا، شیرودی، مغان 3، داراب 2، روشن، پیشگام، پیشتاز بهعنوان ارقام مطلوب و ارقام چمران، بم، البرز و مرودشت بهعنوان ارقام نامطلوب معرفی شدند که در پروژه‌های بهنژادی آتی گندم می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.
مقدمه و هدف: در مناطق خشک و نیمهخشک، تنش‌های زیستی و غیرزیستی می‌توانند بهصورت مستقیم یا غیرمستقیم منجر به محدودیت و کاهش رشد گیاهان مختلف می‌شوند. در این مناطق، تنش شوری یکی از چالش‌های بزرگ پیش روی حوزه کشاورزی و تولید محصول است که سالانه خسارات زیادی به عملکرد محصولات زراعی وارد می‌نماید. میزان کم شوری در خاک محدودیت رشد گیاه را بهدنبال داشته و افزایش مقدار شوری خاک سبب می‌شود جذب آب و عناصر غذایی ضروری برای گیاه مختل و رشد گیاه کاهش یافته و در ادامه می‌تواند منجر به مرگ گیاه شود. کاهش رشد و توسعه ریشه‌ها، کاهش جذب عناصر غذایی، افزایش احتمال ایجاد حساسیت به بیماری‌ها و آفات، کاهش عملکرد و کیفیت محصول نهایی مانند کمبود عناصر غذایی، افزایش میزان عناصر سمی از جمله اثرات منفی شوری بر گیاه می‌باشند. عوامل مختلفی در ایجاد شوری نقش دارند که از مهم‌ترین آن‌ها میتوان به تغییرات اقلیمی، هوازدگی سنگ مادر، آبیاری نادرست، خشکسالی، مصرف بی‌رویه کودها و کاهش سطح آب دریاها و اقیانوس‌ها ایجاد شود. بهدنبال تغییرات اقلیمی، این خسارات هر ساله در حال افزایش است. باتوجه به افزایش رشد جمعیت، افزایش تقاضا برای تولید غذای بیشتر روز بهروز در حال افزایش است. گندم بهعنوان مهم‌ترین غله در تأمین نیاز غذایی جهان شناخته می‌شود، بنابراین تولید پایدار آن بسیار حائز اهمیت است. شوری بهعنوان یک عامل مهم در کاهش عملکرد گندم شناخته می‌شود و ممکن است باعث افزایش تجمع نمک‌های مضر در بافت گیاه شود که منجر به آسیب‌های فیزیولوژیک و کاهش رشد در گیاه می‌شود. اثرات شوری خاک بسته به مقدار شوری، نوع شوری و نوع گندم متفاوت است. یکی از راه‌های پیشگیری از اثرات منفی شوری، استفاده از ارقام گندم مقاوم به شوری است. گستره تنوع در ارتباط با تحمل به تنش شوری در گیاهان مختلف بهویژه گیاه گندم، به عوامل مختلفی از جمله ژنوتیپ گیاهی، مدت زمان تنش، مرحله رشدی گیاه بستگی دارد. مرحله گیاهچه در گندم یکی از مراحل مهم در ارتباط با تحمل به تنش شوری می‌باشد. هدف از این مطالعه، بررسی پاسخ ارقام زراعی گندم بهاره در مرحله گیاهچه‌ای به تنش شوری می‌باشد.
مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر واکنش 64 ژنوتیپ گندم بهاره ایرانی در مرحله گیاهچه‌ای تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری 12 دسی‌زیمنس بر متر در دو تکرار در قالب طرح لاتیس ساده در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه در سال زراعی 1401-1400 بررسی شدند. در این پژوهش، در مرحله چهاربرگی تنش شوری بهصورت تدریجی در طی دو روز اعمال شد و سپس صفات سبزینگی برگ (SPAD)، دمای کانوپی (canopy)، طول ساقچه (SL)، طول ریشه‌چه (RL)، طول گیاهچه (PL)، میزان پتاسیم اندام هوایی (KS)، میزان پتاسیم ریشه‌چه (KR)، میزان سدیم اندام هوایی (NaS)، میزان سدیم ریشه‌چه (NaR)، نسبت پتاسیم به سدیم اندام هوایی (KNaS)، نسبت پتاسیم به سدیم ریشه‌چه (KNaR)، حجم ریشه‌چه (RV)، شاخص سطح برگ (LAI)، وزن تر ریشه‌چه (FWR)، وزن خشک ریشه‌چه (DWR)، محتوای نسبی آب برگ (RWC)، وزن تر ساقچه (FWS)، وزن خشک ساقچه (DWS)، وزن تر گیاهچه (FWP)، وزن خشک گیاهچه (DWP) مورد مطالعه قرار گرفتند. تجزیه داده‌های صفات مورد مطالعه در قالب طرح بلوک کامل تصادفی انجام شد. برای تجزیه واریانس از PROC GLM در نرم‌افزار SAS 9.4 استفاده شد. همبستگی با استفاده از PROC CORR و تجزیه به عامل‌ها با استفاده از PROC FACTOR صورت گرفت. گروه‌بندی ارقام با استفاده از بسته نرم افزاری gplots و ترسیم نمودار بای‌پلات با بسته نرمافزاری factoextra در محیط R 4.1 انجام شد. همچنین برای تجزیه واریانس چند متغیره از گزاره MANOVA در PROC GLM در نرم‌افزار SAS 9.4 استفاده شد.
یافته‌ها: براساس نتایج تجزیه واریانس، اختلاف آماری معنی‌داری بین ارقام مورد بررسی، براساس صفات مورد مطالعه در مرحله گیاهچه‌ای از جمله وزن تر گیاهچه (FWP)، وزن خشک گیاهچه (DWP)، وزن تر ریشه‌چه (FWR)، وزن خشک ریشه‌چه (DWR)، وزن تر ساقچه (FWS)، وزن خشک ساقچه (RWS) و طول گیاهچه (PL) مشاهده شد. همچنین در هر دو شرایط نرمال و تنش شوری، وزن خشک گیاهچه (DWP) بیشترین همبستگی معنی‌دار را با وزن تر گیاهچه (FWP) و وزن خشک ساقچه (DWS) و وزن خشک ریشه‌چه (DWR) نشان داد. در شرایط تنش شوری وزن تر ساقچه (FWS) نیز همبستگی معنی‌داری با صفات وزن خشک ساقچه (DWS)، وزن تر گیاهچه (FWP) و وزن خشک گیاهچه (DWP) داشت. براساس تجزیه به عامل‌ها صفات مورد مطالعه در هر دو شرایط نرمال و تنش شوری در هفت عامل گروه‌بندی شدند که این هفت عامل در شرایط نرمال 77/93 درصد و در شرایط تنش شوری 76/44 درصد از تغییرات کل را توجیه نمودند. با استفاده از تجزیه خوشه‌ای، ارقام تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری در سه خوشه گروه‌بندی شدند.
نتیجه‌گیری: براساس نتایج بای‌پلات حاصل از تجزیه به عامل‌ها و تجزیه خوشه‌ای، ارقام مارون، دریا، شیرودی، مغان 3، داراب 2، روشن، پیشگام، پیشتاز بهعنوان ارقام مطلوب و ارقام چمران، بم، البرز و مرودشت بهعنوان ارقام نامطلوب معرفی شدند که در پروژه‌های بهنژادی آتی گندم می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1402/9/18 | پذیرش: 1402/12/12
دریافت: 1402/9/18 | پذیرش: 1402/12/12
فهرست منابع
1. Ahmad, P., Abass Ahanger, M., Nasser Alyemeni, M., Wijaya, L., Alam, P., & Ashraf, M. )2018(. Mitigation of sodium chloride toxicity in Solanum lycopersicum L. by supplementation of jasmonic acid and nitric oxide. Journal of Plant Interactions, 13(1), 64-72. [DOI:10.1080/17429145.2017.1420830]
3. Ahmed HGM-D, Zeng Y, Raza H, Muhammad D, Iqbal M, Uzair M, Khan MA, Iqbal R & El Sabagh A. (2022). Characterization of wheat (Triticum aestivum L.) accessions using morpho-physiological traits under varying levels of salinity stress at seedling stage. Journal of Plant Science, 13, 1-13. [DOI:10.3389/fpls.2022.953670]
5. Kassambara, A. (2017). Practical guide to principal component methods in R: PCA, M (CA), FAMD, MFA, HCPC, factoextra (Vol. 2). Sthda.
6. Bakhshayeshi Geshlagh, M., Kazemi Arbat, H., Sadeghzadeh Ahari, D., & Bakhshayeshi Geshlagh, H. (2014). Physiological effects of salt stress (NaCl) on germination and seedling growth of breed wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Applied Field Crops Research, 27(105), 119-126.
7. Dowlat, Abadi, Y., Najafi, Z. H., Ranjbar, G. A., & Darzi, R. H. (2019). Determining resistant wheat varieties to salinity stress with using multivariable statistical methods. Journal of Plant Ecophysiology, 11(37), 74-84. [In Persian]
8. Fakhri, S., Rahnama, A., & Meskarbashi, M. (2016). Relation between root growth traits and physiological indices of two bread wheat cultivars under salt stress. Journal of Field Crop Science, 47(1). [In Persian]
9. Farhoudi R, Khodarahmpour Z. (2015). An evalution of 19 wheat (Triticum aestivum L.) cultivars regarding the response to salinity stress. Journal of Plant Process and Function, 4 (11), 67-78. [In Persian]
10. Genc, Y., Taylor, J., Lyons, G., Li, Y., Cheong, J., Appelbee, M. & Sutton, T. (2019). Bread wheat with high salinity and sodicity tolerance. Frontiers in Plant Science, 10, 1280. [DOI:10.3389/fpls.2019.01280]
12. Gholizadeh, A., Dehghani, H., Amini, A., & Akbarpour, O. (2018). Investigation of the genetic diversity of Iranian bread wheat germplasm for tolerance to saline stress. J Crop Breed, 10(26), 173-184. [In Persian] [DOI:10.29252/jcb.10.26.173]
14. Gholizadeh, F., Mirzaghaderi, G., Danish, S., Farsi, M., & Marashi, S. H. (2021). Evaluation of morphological traits of wheat varieties at germination stage under salinity stress. PloS One, 16(11), e0258703. [DOI:10.1371/journal.pone.0258703]
16. Gholinezhad, E. (2014). The Effects of Salinity Stress on Related germination traits of wheat genotypes. Journal of Plant Research, 27(2), 276-287. [In Persian]
17. Ghavami, F., Malboobi, M. A., Ghannadha, M. R., Samadi, B. Y., Mozaffari, J., & Aghaei, M. (2004). An evaluation of salt tolerance in Iranian wheat cultivars at germination and seedling stages. Journal of Agricultural Sciences, 35(2), 453-464. [In Persian]
18. Ghomi, K., Sabouri, H., RabieiI, B., & Sabouri, A. (2013). Evaluation of seedling stage and identification of appropriate selection criteria in a rice segregating population (Oryza sativa L.) under salinity stress condition. Journal of Crop Breeding, 5(12), 30-48. [In Persian]
19. Golkar, P., Keshavarz, L., & Saffari, M. (2016). Evaluation of Salt Stress Effect on the Agro-Physiological Traits of Bread Wheat (Triticum aestivum L.) and Durum Wheat (Triticum turgidum L.) at the Seedling Stage. Isfahan University of Technology-Journal of Crop Production and Processing, 6(20), 41-53. [In Persian] [DOI:10.18869/acadpub.jcpp.6.20.41]
21. Khodapanah, L. W. N. A., Sulaiman, W. N. A., & Khodapanah, N. (2009). Groundwater quality assessment for different purposes in Eshtehard District, Tehran, Iran. European Journal of Scientific Research, 36(4), 543-553.
22. Luo, Q., Teng, W., Fang, S., Li, H., Li, B., Chu, J. & Zheng, Q. (2019). Transcriptome analysis of salt-stress response in three seedling tissues of common wheat. The Crop Journal, 7(3), 378-392. [DOI:10.1016/j.cj.2018.11.009]
24. Mansour, E., Moustafa, E. S., Desoky, E. S. M., Ali, M. M., Yasin, M. A., Attia, A. & El-Hendawy, S. (2020). Multidimensional evaluation for detecting salt tolerance of bread wheat genotypes under actual saline field growing conditions. Journal of Plants, 9(10), 1324. [DOI:10.3390/plants9101324]
26. Modhej, A., & Karbalaei, A. (2019). Response of seed germination and seedling growth of (Triticum aestivum and Triticum durum L.) wheat genotypes to salinity stress and temperature regimes. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12(1), 251-262.
27. Munns, R., James, R. A., & Läuchli, A. (2006). Approaches to increasing the salt tolerance of wheat and other cereals. Journal of experimental botany, 57(5), 1025-1043. [DOI:10.1093/jxb/erj100]
29. Pahlevani, M. H., Ahmadi, A., Palouj, E., & Jafari, A. (2009). Association between seed physical characteristics, germination and seedling growth using canonical correlation analysis. Journal of Plant Production, 16(2), 47-66. [In Persian]
30. Poustini, K. (2002). An evaluation of 30 wheat cultivars regarding the response to salinity stress. Journal of Agricultural Sciences 33(1), 57-64. [In Persian]
31. Poustini, K., Siosemardeh, A., & Ranjbar, M. (2007). Proline accumulation as a response to salt stress in 30 wheat (Triticum aestivum L.) cultivars differing in salt tolerance. Genetic Resources and Crop Evolution, 54(5), 925-934. [DOI:10.1007/s10722-006-9165-6]
33. Quamruzzaman, M., Manik, S. N., Livermore, M., Johnson, P., Zhou, M., & Shabala, S. (2022). Multidimensional screening and evaluation of morpho‐physiological indices for salinity stress tolerance in wheat. Journal of Agronomy and Crop Science, 208(4), 454-471. [DOI:10.1111/jac.12587]
35. Rajabi Dehnavi, A., Zahedi, M., Ludwiczak, A., Cardenas Perez, S., & Piernik, A. (2020). Effect of salinity on seed germination and seedling development of sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) genotypes. Journal of Agronomy, 10(6), 859. [DOI:10.3390/agronomy10060859]
37. Ranjbar, G. H., Cheraghi, S. A. M., & Banakar, M. H. (2008). Salt sensitivity of wheat at germination stage. Crop and Forage Production using Saline Waters in Dry Areas. Journal of New Delhi: Daya Publishing, 200-204. [In Persian].
38. Shabala, S. (2013). Learning from halophytes: physiological basis and strategies to improve abiotic stress tolerance in crops. Journal of Annals of botany, 112(7), 1209-1221. [DOI:10.1093/aob/mct205]
40. Shahbandeh, M. (2021). Global Fruit Production in 2018, by Selected Variety (in Million Metric Tons). Statista, 1, 1.
41. Shabani Nezhad, S., Khodarahmpour, Z., & Howyzeh, M. S. (2018). Grouping of wheat (Triticum aestivum L.) varieties on the morpho-physiologic characteristics under salinity stress condition. Journal of Seed Science and Research, 4(4). [In Persian].
42. Tao, R., Ding, J., Li, C., Zhu, X., Guo, W., & Zhu, M. (2021). Evaluating and screening of agro-physiological indices for salinity stress tolerance in wheat at the seedling stage. Frontiers in Plant Science, 12, 646175. [DOI:10.3389/fpls.2021.646175]
44. Uzair, M., Ali, M., Fiaz, S., Attia, K., Khan, N., Al-Doss, A. A. & Ali, Z. (2022). The characterization of wheat genotypes for salinity tolerance using morpho-physiological indices under hydroponic conditions. Saudi Journal of Biological Sciences, 29(6), 103299. [DOI:10.1016/j.sjbs.2022.103299]
46. Warnes, G. R., Bolker, B., Bonebakker, L., Gentleman, R., Liaw, W. H. A., Lumley, T., ... & Venables, B. (2014). Gplots: various R programming tools for plotting data. 2016. R package version, 2(0).
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
