Journal of Crop Breeding

fa بررسی صفات چغندرقند و تجزیه و تحلیل کمی و کیفی و مولکولی با تمرکز بر مقاومت به ساقه‌روی Exploring Sugar Beet Traits and Molecular, Quantitative, and Qualitative Analysis with a Focus on Bolting Resistance اصلاح نباتات General پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: اهمیت چغندرقند در کاربردهای مختلف و فواید تغذیه‌ای آن نهفته است. این گیاه حاوی غلظت بالایی از ساکارز است که آن را به منبع قابل توجهی از قند تبدیل می‌کند. کشت چغندرقند در فصل پاییز به &lrm;دلیل عوامل متعددی از جمله افزایش بهره‌وری، افزایش اتکا به بارندگی‌های فصلی، کاهش نیاز آبی و کاهش بروز بیماری‌ها و آفات، نسبت به کشت بهاره مزیت دارد. این امر باعث شده است که کشت پاییزه چغندرقند در استان‌های مختلف کشور برای سرمایه &lrm;گذاری جهت بهره‌وری از این مزایا در نظر گرفته شود؛ اما در این ارتباط، پدیده ساقه‌روی به‌عنوان محدودیتی حیاتی در کشت پاییزه چغندرقند مطرح است که می‌تواند به &lrm;طور قابل‌توجهی بر عملکرد و کیفیت محصول تأثیر بگذارد. لذا، در این مطالعه به بررسی میزان ساقه‌روی در برخی از ارقام خارجی پرداخته شد. در این راستا، اولین هدف شناسایی رقم برتری بود که مقاومت در برابر ساقه‌روی نشان می‌دهد. علاوه بر این، این مطالعه به دنبال روشن کردن همبستگی بین نشانگرهای مولکولی کاندیدا و مقاومت ارقام مختلف در برابر ساقه‌روی بود. مواد و روش‌ها: فنوتیپ‌سنجی مطالعه حاضر با آزمایش شش رقم مختلف چغندرقند در ایستگاه تحقیقات کشاورزی گنبد کاووس طی سال زراعی 1402-1401 انجام شد. آزمایش بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار انجام گرفت. صفات مورد ارزیابی شامل عملکرد ریشه، عملکرد شکر سفید، درصد قند ناخالص، محتوی سدیم، پتاسیم، نیتروژن آمینه، درصد قند خالص، ضریب استحصال شکر و درصد ساقه‌روی بود. به‌منظور ژنوتیپ‌سنجی ارقام مورد بررسی، در فصل بهار از بوته‌های حساس و مقاوم به ساقه‌روی، نمونه‌برداری برگ برای آزمون مولکولی با استفاده از نشانگرهای کاندیدا انجام شد. پس از حصول داده‌های فنوتیپ‌سنجی، در ابتدا پیش از انجام هرگونه تجزیه و تحلیلی، فرض نرمال بودن داده‌ها بررسی شد. با تأیید نرمال بودن داده‌های آزمایشی، تجزیه واریانس و مقایسه میانگین به‌وسیله آزمون حداقل اختلاف معنی‌دار برای صفات مورد مطالعه انجام شد. شاخص گزینش همزمان فاصله چندمتغیره از لاین ایده‌آل (MGIDI) به‌منظور رتبه‌بندی و گزینش ارقام برتر بر اساس تمامی صفات مورد مطالعه در نرم‌افزار R محاسبه شد. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس صفات نشان دادند که ارقام آزمایشی از نظر همه صفات شامل عملکرد ریشه، عملکرد شکر سفید، درصد قند ناخالص، محتوی سدیم، پتاسیم، نیتروژن آمینه، درصد قند خالص، ضریب استحصال شکر و درصد ساقه‌روی به‌جز نمره سرکوسپورا اختلاف معنی‌داری داشتند. نتایج مقایسه میانگین ارقام آزمایشی از نظر عملکرد ریشه مؤید برتری رقم Jerra با میانگین عملکرد 97/34 تن در هکتار بودند. در این میان، رقم SHR01-P.12 پایین‌ترین میزان عملکرد ریشه را به میزان 25/47 تن در هکتار به &lrm;خود اختصاص داد. از بین شش رقم مورد بررسی، پنج رقم شامل Jerra، Klara، Juncal، Shannon و Granate به &lrm;ترتیب با میانگین عملکرد شکر سفید 10/71، 10/22، 9/74، 9/69 و 9/36 تن در هکتار بیشترین مقادیر صفت نامبرده را از آن خود کردند و رقم SHR01-P.12 کمترین میزان عملکرد شکر سفید را به&lrm; خود اختصاص داد. طبق نتایج به‌دست‌آمده، ارقام Klara، Granate، Juncal و Shannon به&lrm; ترتیب با ثبت 16/61، 15/39، 15/30 و 15/16 درصد قند ناخالص و 13/93، 12/26، 12/48 و 12/05 درصد قند خالص رتبه‌های نخست را به&lrm; خود اختصاص دادند. ارقام Klara، Juncal، Shannon، Granate و Jerra کمترین و SHR01-P.12 بیشترین میزان سدیم را از آن خود نمودند. از نقطه‌نظر ناخالصی مربوط به پتاسیم، ارقام Klara، Juncal، Jerra و Granate کمترین مقادیر را به&lrm;همراه داشتند. در این رابطه، بیشترین میزان صفت مذکور به رقم SHR01-P.12 متعلق بود. رقم SHR01-P.12 با میانگین 1/12 میلی‌اکی‌والان در 100 گرم خمیر ریشه کمترین مقدار نیتروژن آمینه را از آن خود کرد. بالا‌ترین میزان نیتروژن آمینه به رقم Granate اختصاص پیدا کرد. بیشترین میزان ضریب استحصال شکر ارقام آزمایشی در Klara، Juncal، Granate، Shannon و Jerra به&lrm; ترتیب با میانگین 83/82، 81/37، 79/64، 79/49 و 77/43 درصد مشاهده شد. رقم Jerra بدون هیچ‌گونه ساقه‌روی در رتبه نخست از نظر کمترین میزان این صفت قرار گرفت. پس از آن ارقام Granate و Juncal با میانگین 2/69 و 5/49 درصد رتبه‌های بعدی را به&lrm;خود اختصاص دادند. بیشترین میزان ساقه‌روی در رقم SHR01-P.12 با میانگین 93/42 درصد ثبت شد. بر اساس شاخص گزینش MGIDI، با اعمال فشار گزینشی 30 درصد، رقم Juncal با مقدار شاخص MGIDI 0/21 در رتبه نخست و رقم Shannon با مقدار 0/25 در رتبه بعدی بر‌ترین ارقام قرار گرفت. از سوی دیگر، رقم SHR01-P.1 بیشترین مقادیر MGIDI (2/56) را به&lrm; خود اختصاص داد و رقم نامطلوبی شناخته شد. در رابطه با نشانگرهای مولکولی کاندیدای مرتبط با تحمل به ساقه‌روی، دو نشانگر کاندیدای پلی&lrm;مورف مرتبط و دو نشانگر کاندیدای پلی&lrm;مورف تصادفی و تعداد پنج نشانگر کاندیدای دیگر فاقد چندشکلی بودند. نتیجه‌گیری: نتایج به‌دست‌آمده نشان دادند که تنوع ژنتیکی میان ارقام آزمایشی موجب بروز پاسخ‌های متفاوتی در صفات مورد ارزیابی شد؛ اما میزان تأثیرگذاری تنوع ژنتیکی ارقام بر صفات با توجه به شرایط می‌تواند تغییر ‌یابد. از ارقام منتخب می‌توان به‌منظور کشت پاییزه چغندرقند در استان گلستان و افزایش تولید شکر کشور بهره‌برداری کرد. همچنین، از نشانگرهای چندشکل مرتبط با تحمل به ساقه‌روی حاصل از این تحقیق می‌توان برای برنامه‌های تکمیلی آتی و غربال لاین‌های اصلاحی چغندرقند مقاوم به ساقه‌روی استفاده نمود.</div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Sugar beet has various applications and nutritional benefits. It contains a high concentration of sucrose, making it a significant source of sugar. Autumn sugar beet is superior to spring cultivation due to its high production potential, optimal use of seasonal rains, low water requirement, and fewer pests and diseases. Considering the above-mentioned advantages, besides Khuzestan, the issue of autumn beet cultivation is discussed in other regions of the country, such as Fars, Kerman, Kermanshah, Ilam, Golestan, Khorasan, and Ardabil (Moghan) provinces. Resistant plants to bolting should be used due to planting in autumn and wintering of the plant. The bolting phenomenon, as one of the limiting factors in autumn sugar beet cultivation, severely affects the quantitative and qualitative performance of the product, especially in early planting fields. In years with cold and long winters, foreign and domestic sugar beet varieties depend on the existing weather conditions and face different bolt percentages. Therefore, foreign seed-producing companies send their bred varieties to the sugar beet seed institute every year to evaluate the bolting rate and quantitative and qualitative performance. This research was carried out at the request of the representative of Lion Seed Company in Iran to explore the hybrid varieties in the Golestan region as autumn cultivation. This research aims to firstly introduce a superior hybrid resistant to bolting and then investigate the relationship of the candidate molecular markers with the tolerance of genotypes to bolting. In the future, therefore, it can be used for the molecular screening of genotypes resistant to bolting in the institute. Methods: The present study was conducted by evaluating six different sugar beet cultivars at the Gonbad Agricultural Research Station during the 2022-2023 cropping season. The experiment was based on a randomized complete block design with four replications. The evaluated traits included root yield, white sugar yield, sugar content, sodium content, potassium, alpha amino nitrogen, white sugar content, extraction coefficient of sugar, and bolting percentage. The disease severity of the experimental cultivars to Cercospora was also recorded in this study. To genotype the studied cultivars, leaf samples were collected from bolting-sensitive and resistant plants in spring for a molecular assay using candidate markers. After obtaining the phenotypic data, the normality of the data was examined before any analysis. After confirming the normality of the experimental data, analysis of variance and mean comparison were performed using the least significant difference test for the studied traits. The simultaneous selection index of the multi-trait genotype-ideotype distance index (MGIDI) was calculated in R software to rank and select the superior cultivars based on all studied traits. Results: The results of the analysis of variance for the traits showed that the experimental cultivars were significantly different in all traits, including root yield, white sugar yield, sugar content, sodium content, potassium, alpha amino nitrogen, white sugar content, extraction coefficient of sugar, and bolting percentage, except for the Cercospora score. The mean comparison results of the experimental cultivars in terms of root yield confirmed the superiority of the Jerra cultivar with an average yield of 34.97 tons per hectare. The lowest root yield was obtained by the SHR01-P.12 cultivar with a yield of 47.25 tons per hectare. Among the six studied cultivars, five cultivars, including Jerra, Klara, Juncal, Shannon, and Granate, contained the highest values of white sugar yield with averages of 71.10, 22.10, 74.9, 69.9, and 36.9 tons per hectare, respectively. The SHR01-P.12 cultivar contained the lowest white sugar yield. According to the results, Klara, Granate, Juncal, and Shannon cultivars ranked first with 61.16, 39.15, 30.15, and 16.15% sugar content and 93.13, 26.12, 48.12, and 05.12% white sugar content, respectively. Klara, Juncal, Shannon, Granate, and Jerra cultivars had the lowest sodium content, while SHR01-P.12 had the highest level. In terms of potassium impurity, Klara, Juncal, Jerra, and Granate cultivars had the lowest values. The highest value of this trait belonged to the SHR01-P.12 cultivar. The SHR01-P.12 cultivar had the lowest alpha amino nitrogen content with an average of 12.1 milliequivalents per 100 g of root pulp. The highest alpha amino nitrogen content was recorded for the Granate cultivar. The highest extraction coefficients of sugar in the experimental cultivars were observed in Klara, Juncal, Granate, Shannon, and Jerra with averages of 82.83, 37.81, 64.79, 49.79, and 43.77%, respectively. The Jerra cultivar had no bolting and ranked first in terms of the lowest value of this trait. The Granate and Juncal cultivars ranked second with averages of 69.2 and 49.5%, respectively. The highest bolting percentage was recorded for the SHR01-P.12 cultivar with an average of 42.93%. Based on the MGIDI selection index, with a selection pressure of 30%, the Juncal cultivar ranked first with an MGIDI value of 21.0, followed by the Shannon cultivar with a value of 25.0. The SHR01-P.1 cultivar had the highest MGIDI value (56.2) and was considered an undesirable cultivar. Regarding the candidate molecular markers associated with bolting tolerance, two candidate markers showed relevant polymorphism, two candidate markers presented random polymorphism, and five other candidate markers were devoid of polymorphism. Conclusion: The results showed that the genetic diversity among the experimental cultivars caused different responses in the evaluated traits. However, the extent of the impact of genetic diversity on traits can vary depending on the conditions. The newly introduced cultivars are suitable for autumn sugar beet cultivation in Golestan Province, aiding in bolstering the nation's sugar production. Moreover, the polymorphic markers linked to bolting tolerance identified in this study can serve as valuable tools for upcoming research endeavors and the selection of bolting-resistant sugar beet breeding lines.  </div> چغندرقند, ساقه‌روی, هیبرید, کشت پاییزه, نشانگر مولکولی Autumn cultivation, Bolting, Hybrid, Molecular markers, Sugar 113 127 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-62-3&slc_lang=fa&sid=1 Peyman Norouzi پیمان نوروزی norouzi1389@gmail.com 100319475328460025974 100319475328460025974 Yes Sugar Beet Seed Institute (SBSI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران Saead Yarahmadi سعید یاراحمدی yarahmadi835@gmail.com 100319475328460025975 100319475328460025975 No Horticulture-Crops Research Department, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gorgan, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی-باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران Ali Saremirad علی صارمی راد asaremirad@gmail.com 100319475328460025976 100319475328460025976 No Sugar Beet Seed Institute (SBSI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران