Journal of Crop Breeding

fa بررسی تنوع ژنتیکی ارقام مختلف گندم بر مبنای نشانگرهای ISSR و صفات مورفولوژیک تحت شرایط تنش کم ‎آبی Investigating the Genetic Diversity of Different Wheat Cultivars based on ISSR Markers and Morphological Traits under Water Stress Conditions اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: پرهیز از وقوع تنش &lrm;های محیطی و خسارات آنها بر تولید محصولات زراعی و همچنین پی&lrm; آمدهای روزافزون تغییر اقلیم، متخصصین به &lrm;نژادی گیاهی را بر آن داشته است تا با دستورزی&lrm; های ژنتیکی بی &lrm;وقفه تولیدکنندگان ارقام را در مقابله با این معضلات یاری نمایند. کم &lrm;آبی مهمترین تنش غیرزیستی است که زراعت و تولید گندم را مورد تهدید قرار می&lrm; دهد. در این تحقیق، جامعه&lrm; ای از ارقام گندم تحت شرایط آبی و دیم کشت شد تا واکنش آنها در مواجهه با تنش کم &lrm;آبی مورد تمایز قرار گیرد و میزان تنوع ژنتیکی موجود در این ارقام از نظر تحمل به تنش کم &lrm;آبی، صفات زراعی و نشانگرهای ISSR سنجیده شود. مواد و روش&lrm; ها: آزمایش در سال زراعی 1399-1398 در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با 34 رقم گندم نان در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در دو شرایط کشت آبی (بدون تنش) و کشت دیم (تنش کم &lrm;آبی) انجام شد. جامعه مورد بررسی ژرم&lrm; پلاسم متحمل و مقاوم به کم‌آبی از گندم بودند که از نظر کشت و کار در نواحی گوناگون ایران رایج هستند. در فصل رشد و نمو، صفات زراعی و مورفولوژیک مهم نظیر طول و عرض برگ پرچم، طول خوشه، ارتفاع بوته، تعداد بوته در کرت، تعداد خوشه، تعداد پنجه، تعداد دانه در خوشه، وزن دانه و عملکرد دانه اندازه‌گیری شدند. شاخص تحمل به خشکی فرناندز برای کلیه ارقام محاسبه و همراه با سایر خصوصیات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نشانگرهای حاصل از آغازگرهای ISSR برای DNA هر رقم بررسی و امتیازات آنها تجزیه و تحلیل شدند. سپس، تجزیه&lrm; های آماری لازم همانند تجزیه واریانس، مقایسه میانگین &lrm;ها با آزمون LSD و تجزیه کلاستر با استفاده از نرم &lrm;افزار SAS (Ver. 9) و تحلیل&lrm; های مرتبط با نوارهای نشانگری چندشکل و شاخص&lrm; های ژنی نئی و شانون در نرم‌افزارهای POPGEN و NTSYS انجام شدند. یافته &lrm;ها: نتایج حاصل از تجزیه واریانس ارقام گندم از نظر تمام خصوصیات زراعی مورد اندازه&lrm; گیری تفاوت معنی &lrm;داری را در سطح احتمال 1 یا 5 درصد نشان دادند. این نتایج نشان&lrm; دهنده وجود تنوع ژنتیکی در جامعه مورد بررسی و همچنین تاییدی بر حسن انتخاب ژنوتیپ &lrm;های گندم مورد مطالعه از نظر نوع، خصوصیات زراعتی، سازگاری و منشاء بودند که ارزیابی تنوع و گروه &lrm;بندی ژنوتیپ&lrm; ها که هدف اصلی مطالعه بودند را به درستی محقق نمود. بالاترین میزان عملکرد دانه در شرایط آبیاری متعلق به ارقام کرخه، بهرنگ و آرتا و در شرایط دیم متعلق به s-87-18، باز و زاگرس بود. همچنین ارقام کارون، مارون، اوهاری، s-87-18 و زاگرس عملکردهای نسبتا مشابهی را تحت هر دو شرایط آبیاری و دیم نشان دادند. بر اساس مقادیر شاخص فرناندز، کرخه، S-87-18، بهار، چمران، آرتا، پاستور، باز، ویبیل، بهرنگ، نیک&lrm; نژاد، و هیرمند بیشترین و ارقام مارون، کویر، فانگ&lrm;چن، زاگرس، و گنبد کمترین مقدار تحمل به تنش کم&lrm; آبی را به خود اختصاص دادند. این مقادیر را می &lrm;توان مستقیما به‌عنوان معیاری برای گزینش ارقام متحمل به کم&lrm;آبی به کار گرفت. تجزیه کلاستر ارقام برمبنای خصوصیات زراعی در هر دو شرایط تنش و بدون تنش سه گروه متمایز ایجاد نمود. در شرایط تنش، گروه 1 شامل دو رقم (s-87-18 و گهر) و گروه 2 شامل سه رقم (مارون، کویر و فانگ&lrm;چن) بودند. 29 رقم دیگر این مطالعه در گروه 3 جای گرفتند. با توجه به مقدار شاخص تحمل به خشکی، می توان بیان نمود که گروه 1 شامل رقم‌های متحمل به خشکی، گروه 2 شامل ارقام حساس به تنش کم‌آبی و گروه 3 از نظر تحمل خشکی در حد متوسط بودند. تفاوت نتیجه گروه &lrm;بندی در شرایط تنش در مقایسه با شرایط بدون تنش را می&lrm;&lrm;توان به تاثیر تنش کم&lrm; آبی بر صفات مورفولوژیک و به &lrm;عبارت دیگر به واکنش متفاوت این ارقام در مواجهه با کم &lrm;آبی منسوب نمود. آغازگرهای ISSR در مجموع 128 باند با میانگین درصد چندشکلی 93/27 درصد را برای 11 آغازگر مورد استفاده تولید نمودند. به &lrm;عبارتی، هر آغازگر به&lrm; طور متوسط 11/69 باند تولید نمود و میانگین شاخص PIC در آغازگرهای مورد استفاده برابر 0/28 بود. مقادیر شاخص نئی و شانون برای جامعه مورد مطالعه به ترتیب 0/26 و 0/41 محاسبه گردیدند. تجزیه کلاستر بر مبنای داده‌های ISSR نشان داد که به استثنای مارون، سایر ارقام در سه گروه مجزا تفکیک شدند. نتیجه &lrm;گیری: به&lrm; طور کلی نتایج نشان می &lrm;دهند که تنوع ژنتیکی قابل‌توجهی در جامعه مورد مطالعه وجود دارد که امکان گزینش ارقامی با قابلیت تحمل بالاتر به کم&lrm; آبی و یا کشت در شرایط دیم را فراهم می &lrm;سازد. چون ارقام مورد بررسی اصلاح شده و در حال کشت هستند، استفاده مستقیم یا انتقال ژن از آنها برای پروژه&lrm; های افزایش عملکرد گندم در شرایط کم&lrm;آبی، ساده &lrm;تر و با سرعت بالاتری صورت خواهد پذیرفت.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Avoiding the occurrence of environmental stresses and their damage to crop production, as well as the increasing consequences of climate change, have prompted plant breeders to continuously help seed producers in dealing with these problems with genetic manipulation. Water deficiency is the most important abiotic stress that threatens wheat farming and production. In this research, a community of wheat cultivars was grown under irrigated and rainfed conditions to determine their response to water deficit stress, and the amount of genetic diversity in these cultivars was measured in terms of stress tolerance, agronomic traits, and ISSR markers. Methods: The experiment was carried out at Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources in the agricultural years of 2018 and 2019. The studied population included 34 varieties of bread wheat from tolerant and resistant to drought germplasm, which are grown in various regions of Iran. In the field, an experiment was carried out to compare the cultivars in two conditions of irrigated cultivation (no stress) and rainfed (water stress) in the form of a randomized complete block design with three replications. Important agronomic and morphological traits, such as flag leaf length and width, spike length, plant height, the number of plants per plot, the number of spikes, the number of tillers, the number of seeds per spike, seed weight, and seed yield, were measured during the growing season. Fernandez's drought tolerance index was calculated for all cultivars and analyzed along with other characteristics. The markers obtained from the ISSR primers for the DNA of each cultivar were evaluated, and their scores were analyzed in the laboratory. Necessary statistical analyses, such as analysis of variance, comparison of means, mean comparisons with the LSD test, and cluster analysis, were performed in SAS software. Analyses related to polymorphic marker bands and Nei and Shannon gene indices were performed in POPGEN and NTSYS software. Results: The results of the analysis of the variance of wheat cultivars showed a significant difference at the probability level of 1 or 5% in all aspects of all measured agronomic characteristics. It confirmed the good choice of the genotypes in terms of type, agronomic characteristics, adaptability, and their origin, which correctly realized the study of variation and grouping of genotypes as the main objective of the study. The highest seed yield in irrigated conditions belonged to cultivars Karkheh, Behrang, and Arta, and in rainfed conditions belonged to s-87-18, Baz, and Zagros. Cultivars Karon, Maron, Ohari, s-87-18, and Zagros showed relatively similar performance under both irrigated and rainfed conditions. According to the Fernandez index, cultivars Karkheh, S-87-18, Bahar, Chamran, Arta, Pasteur, Baz, Wibil, Behrang, Nik-Nejad, and Hirmand showed the highest tolerance, and Maron, Kavir, Fang-Chen, Zagros, and Gonbad displayed the lowest tolerance to water stress. These values can be directly used as a criterion for selecting high-yielding cultivars under water stress conditions. Cluster analysis of cultivars based on agronomic traits in both stress and non-stress conditions produced three distinct clusters. In the water stress conditions, cluster 1 included two cultivars (s-87-18 and Gohar), and cluster 2 consisted of three cultivars (Maron, Kavir, and Fang Chen). The other 29 cultivars of this study were placed in cluster 3. According to the drought tolerance index value, it could be stated that cluster 1 included drought-tolerant cultivars, cluster 2 included cultivars sensitive to drought stress, and cluster 3 comprised moderate cultivars. The difference in the result of clustering under stress conditions compared to non-stress conditions can be attributed to the effect of drought stress on morphological traits, and in other words, to the different responses of these cultivars in the face of drought. ISSR primers produced a total of 128 bands with an average polymorphism percentage of 93.27% for the 11 used primers. In other words, each primer produced an average of 11.69 bands, and an average PIC index of 0.28 was obtained in the primers used. The Nei and Shannon index values for the studied population were calculated at 0.26 and 0.41, respectively. Cluster analysis based on ISSR data showed that, except for Maron, the other cultivars were separated into three distinguished clusters.</div> <div style="text-align: justify;">Conclusion: In general, the results showed a significant genetic variation in the studied population, making it possible to select cultivars with higher tolerance to water stress or cultivation in rainfed conditions. Fortunately, since the studied cultivars are improved and are being cultivated, their direct use or gene transfer for projects will be easier and faster to increase wheat yield in water stress conditions.</div> <div style="text-align: justify;"></div> آغازگر, خشکی, عملکرد, فرناندز, کلاستر Cluster, Dendrogram, Drought, Fernandez, Yield 1 15 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-193-3&slc_lang=fa&sid=1 Adele Hesam عادله حسام hesama63@yahoo.com 100319475328460027056 100319475328460027056 No Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Mohammadhadi Pahlevani محمدهادی پهلوانی hpahlavani@yahoo.com 100319475328460027057 100319475328460027057 Yes Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Khalil Zeinalinejad خلیل زینلی نژاد khalil1381@yahoo.com 100319475328460027058 100319475328460027058 No Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Mohsen Esmailzade Moghadam محسن اسماعیل زاده مقدم smaeilzadehmohsen@ymail.com 100319475328460027059 100319475328460027059 No Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran مؤسسه تحقیقات تهیه نهال و بذر، کرج، ایران