Journal of Crop Breeding

fa تجزیه پایداری عملکرد دانه ژنوتیپ‎ های عدس با استفاده از شاخص‎ های AMMI Grain Yield Stability Analysis of Lentil Genotypes by AMMI Indices اصلاح نباتات، بیومتری اصلاح نباتات، بیومتری پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: گیاه عدس به&lrm;علت وجود باکتری&lrm;های تثبیت کننده ازت در ریشه خود، موجب تثبیت بیولوژیکی نیتروژن گردیده و علاوه بر تأمین نیاز گیاه به این ماده، سالانه مقداری نیتروژن خالص نیز به خاک اضافه می&rlm;کند. بنابراین موجب حاصلخیزی خاک مخصوصاً در مناطق دیم گردیده و از این حیث یک تناوب مناسب برای غلات دیم محسوب می&lrm;شود. عدس در تغذیه انسان، منبع قابل&lrm;توجهی از پروتئین&lrm;های غذایی، مواد معدنی (پتاسیم، فسفر، آهن و روی)، کربوهیدرات&lrm;ها و ویتامین&lrm;ها را فراهم کرده و به&lrm;دلیل دارا بودن محتوای چربی و شاخص گلیسمی پایین، مزایای سلامتی بسیار فراوانی دارد. عملکرد پایین ژنوتیپ‌های عدس به&lrm;دلیل عوامل مختلفی از جمله حاصلخیزی ضعیف خاک، فقدان ارقام اصلاح شده پرمحصول، شدت تنش رطوبتی، بیماری‌ها، آفات، علف‌های هرز و مهارت‌های ناکافی مدیریت محصول ایجاد می‌شود. در سالیان اخیر، تغییرات آب و هوایی جهانی، به&lrm;ویژه به&lrm;دلیل بارندگی و تغییرات زیست محیطی، تأثیر قابل&lrm;توجهی بر تولید عدس داشته است. در ایران معمولاً عدس در شرایط دیم در بهار کشت می&lrm;شود، حال آنکه کشت پاییزه آن از نظر افزایش راندمان بهره&lrm;وری از بارش، موجب افزایش عملکرد دانه نسبت به کشت بهاره در شرایط دیم می&lrm;شود. علاوه &rlm;براین، برای به حداکثر رساندن عملکرد و کنترل بیان فنوتیپی، به&lrm;نژادگران باید ژنوتیپ‌های خاصی را انتخاب کنند که در یک محیط خاص پایدار یا سازگار با آن باشند. بنابراین، شناسایی ژنوتیپ&lrm;هایی با عملکرد بالا و سازگار به دامنه گسترده&lrm;ای از محیط&lrm;ها، یکی از هدف&lrm;های عمده در برنامه&lrm;های به&lrm;نژادی گیاهان زراعی می&lrm;باشد. در آزمایش&lrm;های چند محیطی، عملکرد عدس تحت تأثیر ساختار ژنتیکی، محیطی و اثرمتقابل ژنوتیپ × محیط قرار می&lrm;گیرد. برای تفسیر بهتر برهمکنش ژنوتیپ × محیط، مدل اثرات اصلی افزایشی و برهمکنش ضرب&lrm;پذیر (AMMI) یکی از متداول‌ترین روش‌ها در مطالعه آزمایش‌های چند محیطی است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی برهمکنش ژنوتیپ و محیط بر ژنوتیپ&lrm;های عدس و شناسایی ژنوتیپ&lrm;های پایدار، پرمحصول و سازگار با شرایط آب و هوایی مناطق دیم معتدل کشور بود. مواد و روش&lrm;ها: در این پژوهش، 12 ژنوتیپ امیدبخش عدس به&lrm;همراه ارقام شاهد (توده محلی، کیمیا و بیله&lrm;سوار) در قالب طرح بلوک&lrm;های کامل تصادفی به&lrm;مدت سه سال زراعی متوالی (1398-1401) در لرستان (خرم&lrm;آباد)، ایلام (چرداول) و کرمانشاه (سرارود) کشت شدند. در مزرعه، هر کرت شامل چهار خط کاشت چهار متری با فاصله 25 سانتی &rlm;متر و تراکم 200 دانه در مترمربع بود. تجزیه پایداری با استفاده از روش چندمتغیره امی انجام شد. تجزیه&lrm;های آماری با استفاده از بسته تجزیه آزمایش&lrm;های چندمحیطی با نام Metan و GGE در نرم&lrm;افزار R انجام شد. یافته&lrm;ها: تجزیه واریانس AMMI نشان داد که اثرات محیط، ژنوتیپ، و برهمکنش ژنوتیپ × محیط و هفت مؤلفه اصلی اول معنی&lrm;دار بودند. بنابراین، با توجه به معنی&lrm;دار بودن برهمکنش ژنوتیپ × محیط، امکان انجام تجزیه پایداری روی این داده&lrm;ها وجود دارد. بر اساس تجزیه AMMI، اولین و دومین مؤلفه اصلی برهمکنش ژنوتیپ در محیط، به&lrm;ترتیب 45/6 و 19 درصد از تغییرات برهمکنش ژنوتیپ × محیط را توجیه کردند. اثر هفت مؤلفه اصلی اول، معنی&lrm;دار بود و در مجموع 99/5 درصد از تغییرات برهمکنش ژنوتیپ در محیط را توجیه کردند. سهم محیط، ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ × محیط در مجموع مربعات کل، به&lrm;ترتیب 54/56، 5/45 و 16/9 درصد بود. در بین ژنوتیپ&lrm;های مطالعه شده، بیشترین عملکرد دانه در ژنوتیپ شماره 10 (850 کیلوگرم در هکتار) و در پی آن در ژنوتیپ&lrm;های شماره 12، 6 و 4 دیده شد. بر اساس شاخص پایداری ASV، ژنوتیپ&lrm;های شماره 3، 5 و 1، بر اساس شاخص SIPC، ژنوتیپ&lrm;های 3، 1، 7 و 10، بر اساس شاخص EV، ژنوتیپ&lrm;های شماره 1، 10 و 3 و بر اساس شاخص&rlm;های Za و WAAS نیز ژنوتیپ&lrm;های 3، 1، 5 و 10 پایدارترین ژنوتیپ&lrm;ها بودند. بر مبنای شاخص انتخاب همزمان ssiASV، ژنوتیپ&lrm;های 10، 4، 5 و 1، بر مبنای شاخص ssiSIPC، ژنوتیپ&lrm;های شماره 10، 6، 7 و 4، بر مبنای شاخص ssiEV ژنوتیپ&lrm;های 10، 6، 1 و 7، بر مبنای شاخص ssiZA، ژنوتیپ&lrm;های شماره 1، 10، 6 و 7 و بر مبنای شاخص ssiWAAS، ژنوتیپ&lrm;های 1، 10، 6 و 3 برترین ژنوتیپ&rlm;&lrm; ها از نظر عملکرد و پایداری بودند. بر اساس بای&lrm;پلات AMMI1، ژنوتیپ&rlm; های شماره 1، 6، 10 و 11 با عملکرد دانه بیشتر از عملکرد میانگین کل و کمترین مقادیر IPCA1، به عنوان ژنوتیپ&lrm;های پایدار با سازگاری عمومی بالا شناسایی شدند. در بای&lrm;پلات AMMI2، ژنوتیپ&lrm;های 9، 11، 1 و 10 علاوه بر پایداری عمومی بالا، دارای عملکرد دانه بالاتر از میانگین کل بودند. علاوه بر شاخص&lrm;های AMMI، از شاخص برتری لین و بینز برای شناسایی ژنوتیپ&lrm;های برتر استفاده شد که بر این اساس ژنوتیپ&lrm;های شماره 1، 10، 9 و 15، برترین ژنوتیپ&lrm;ها در محیط&lrm;های مطالعه شده بودند. با استفاده از پارامتر فاصله امی، ژنوتیپ&lrm;های شماره 1، 3، 5 و 7 به&lrm;عنوان ژنوتیپ&lrm;های دارای عملکرد پایدار شناخته شدند. نتیجه&lrm;گیری: در مجموع و بر اساس شاخص&lrm;های مختلف، ژنوتیپ&lrm;های شماره 10 (09S96510-13) و 6 (ILL2261) در بسیاری از محیط&lrm;ها، دارای عملکرد بالا و در بیشتر روش&lrm;ها، دارای پایداری مطلوبی بودند و می&lrm;توانند گزینه معرفی ارقام جدید باشند.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Due to the presence of nitrogen-fixing bacteria in its roots, the lentil plant causes biological nitrogen fixation, and in addition to meeting the plant's need for this substance, they also add some pure nitrogen to the soil each year. Therefore, it has made the soil fertile, especially in dry areas, and in this sense, it is considered a suitable rotation for rainfed cereals. Lentils are a significant source of food proteins, minerals (potassium, phosphorus, iron, and zinc), carbohydrates, and vitamins in human nutrition and have high health benefits due to their low fat content and glycemic index. The low yield of lentil genotypes is caused by various factors, including poor soil fertility, lack of high-yielding improved cultivars, severe moisture stress, diseases, pests, weeds, and inadequate crop management skills. In recent years, global climate change, especially due to rainfall and environmental changes, has significantly impacted lentil production. In Iran, lentils are usually cultivated in spring under rainfed conditions while autumn cultivation increases grain yield due to increasing rainfall efficiency compared to spring cultivation under rainfed conditions. In addition, to maximize yield and control phenotypic expression, breeders must select specific genotypes that are stable or adapted to a specific environment. Therefore, the identification of high-yield genotypes with adaptation to a wide range of environments is one of the major goals in crop breeding programs. In multi-environment experiments, lentil yield is influenced by the genetic structure, environment, and genotype × environment interaction. To better interpret the genotype × environment interaction, the additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) model is one of the most common methods in the study of multi-environment experiments. The current study aimed to investigate the genotype ×environment interaction effect on lentil genotypes and to identify stable, high-yielding genotypes compatible with the climatic conditions of temperate rainfed regions in Iran. Methods: In this study, 12 promising lentil genotypes along with “local”, “Kimia”, and “Gachsaran” cultivars were cultivated in a randomized complete block design for three consecutive cropping years (2019-2022) in Lorestan/Khoramabad, Ilam/Chardavel, and Kermanshah/Sararood. In the field, each plot consisted of 4 m planting rows with a distance of 25 cm and a density of 200 seeds per square meter. Stability analysis was performed using the AMMI multivariate method. Statistical analyses were performed using Metan and GGE packages of multi-environment experiments in R software. Results: The AMMI analysis of variance showed the significant effects of the environment, genotype, the genotype × environment, and the first seven main components. Therefore, the significance of genotype × environment interaction allows for the stability analysis of these data. According to AMMI analysis, the first and second main components of the genotype-environment interaction accounted for 45.6 and 19% of genotype × environment interaction variations, respectively. The effect of the first seven main components was significant and in total explained 99.5% of the variations of genotype × environment interaction. The shares of the environment, genotype, and interaction of genotype × environment in the sum of total squares were 54.56, 5.45, and 16.9%, respectively. Among the studied genotypes, the highest grain yield belonged to Genotype 10 with 850 kg/ha, followed by Genotypes 12, 6, and 4. Based on the ASV stability index, genotypes 3, 5, and 1, based on the SIPC index, genotypes 3, 1, 7, and 10, based on the EV index, genotypes 1, 10, and 3, and based on Za and WAAS indexes, genotypes 3, 1, 5, and 10 were the most stable genotypes. Based on the simultaneous selection index of ssiASV, genotypes 10, 4, 5, and 1, based on the ssiSIPC index, genotypes 10, 6, 7, and 4, based on the ssiEV index, genotypes 10, 6, 1, and 7, based on the ssiZA index, genotypes 1, 10, 6, and 7, and based on the ssiWAAS index, genotypes 1, 10, 6, and 3 were the best genotypes in terms of yield and stability. Based on the AMMI1 biplot, genotypes 1, 6, 10, and 11 with mean grain yield higher than the overall average and lowest values of IPCA1 were identified as stable genotypes with high general compatibility. In the AMMI2 biplot, genotypes 9, 11, 1, and 10 produced higher grain yields than the overall average, in addition to high general stability. In addition to the AMMI indices, Lin and Binn's superiority index was also used to identify the best genotypes, and based on this, genotypes 1, 10, 9, and 15 were the most stable genotypes in the studied environments. Using the AMMI distance parameter, genotypes 1, 3, 5, and 7 were recognized as genotypes with stable yields. Conclusion: In general, genotypes 10 (09S96510-13) and 6 (ILL2261) produced high yields in most of the environments based on different indices and showed good stability in most methods. Therefore, they could be candidates for the introduction of new cultivars.  </div> بای‎ پلات, پایداری عملکرد, سازگاری, شاخص برتری, عدس Adaptability, Biplot, Lentil, Priority index, Yield stability 1 12 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-624-7&slc_lang=fa&sid=1 Payam Pezeshkpour پیام پزشکپور Papezeshkpour@yahoo.com 100319475328460025059 100319475328460025059 Yes Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Crop and Horticultural Science Research Department, Lorestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Lorestan, Iran سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، لرستان، ایران Reza Amiri رضا امیری r.amiri@areeo.ac.ir 100319475328460025060 100319475328460025060 No Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Crop and Horticultural Science Research Department, Lorestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Lorestan, Iran سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، لرستان، ایران Iraj Karami ایرج کرمی karami343@yahoo.com 100319475328460025061 100319475328460025061 No Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Dryland Agricultural Research Institute, Sararood Branch, Kermanshah, Iran سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات کشاورزی دیم، معاونت سرارود، کرمانشاه، ایران Amir Mirzaei امیر میرزایی amir.mirzaei53@gmail.com 100319475328460025062 100319475328460025062 No Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Crop and Horticultural Science Research Department, Ilam Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Ilam, Iran سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان ایلام، ایلام، ایران