Journal of Crop Breeding

fa تعیین گروه‌های هتروتیک اینبرد لاین‎ های برگزیده ذرت دانه ‎ای (.Zea mays L) با استفاده از صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی Determining the Heterotic Groups of Selected Grain Maize (Zea mays L.) Inbred Lines using Morphological and Phenological Traits اصلاح نباتات، بیومتری اصلاح نباتات، بیومتری كاربردي Applicable <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: تولید هیبریدهای جدید با پتانسیل تولید بالا، سازگاری به شرایط اقلیمی و مقاومت یا تحمل به تنش&lrm;ها و پایداری در دامنه وسیعی از شرایط محیطی برای افزایش محصول در واحد سطح از اهمیت ویژه&lrm;ای برخوردار است. در برنامه&lrm;های به&lrm;نژادی ذرت مبتنی بر تولید هیبرید به&lrm;منظور اجنتاب از ایجاد و ارزیابی تعداد زیاد تلاقی، انتساب لاین&lrm;های ذرت به گروه&lrm;های هتروتیک الزامی است. با توجه به اینکه گروه&lrm;های هتروتیک برای لاین&lrm;های اینبرد برگزیده ذرت در ایران مشخص نشده است. هدف از این تحقیق، بررسی تنوع ژنتیکی و تعیین گروه&lrm;های هتروتیک در اینبرد لاین&lrm;های برگزیده ذرت جهت بهره&lrm;برداری حداکثری از هتروزیس برای برنامه&lrm;های به&lrm;نژادی آینده است. همچنین، یکی دیگر از اهداف این تحقیق، گروه&lrm;بندی لاین&lrm;&lrm;های اینبرد برگزیده ذرت ایران براساس صفات فنولوژیکی به گروه&lrm;های زودرس، متوسط&lrm;رس و دیررس می&lrm;باشد. مواد و روش&lrm;ها: در این پژوهش با هدف تولید هیبرید ذرت و تعیین گروه‌های هتروتیک، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده تولید شده در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر انتخاب شدند که بر اساس عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی در قالب طرح بلوک&lrm;های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه واریانس، تجزیه خوشه&lrm;ای با استفاده از روش Ward و تجزیه به مؤلفه&lrm;های اصلی انجام شد. یافته&lrm;ها: به‌طورکلی نتایج نشان داد بین صفات مورد مطالعه در اینبرد لاین&lrm;های ذرت برگزیده اختلاف معنی&lrm;داری وجود داشت. مقایسه میانگین عملکرد دانه لاین&lrm;ها نشان داد، اینبرد لاین KE77008/1 (از گروه متوسط&lrm;رس) با 4/708 تن در هکتار بیشترین و اینبرد لاین K615/1 (از گروه زودرس) با 1/016 تن در هکتار کمترین عملکرد را داشتند. همچنین دامنه تغییرات برای عملکرد دانه و دیگر صفات در بین اینبرد لاین&lrm;ها قابل&lrm;توجه بود. بنابراین تنوع بالایی در بین اینبرد لاین&lrm;های مورد مطالعه از نظر صفت عملکرد دانه و دیگر صفات مشاهده شد. اینبرد لاین&lrm;های برگزیده ذرت بر اساس صفات فنولوژیکی به سه گروه زودرس (105/5 تا 110 روز)، متوسط&lrm;رس (111 تا 116 روز) و دیررس (117/5 تا 122 روز) طبقه&lrm;بندی شدند. دامنه عملکرد گروه زودرس از 1/01 تا 2/74 تن در هکتار، گروه متوسط&lrm;رس از 1/18 تا 3/09 تن در هکتار (یک استثناء در گروه متوسط&lrm;رس لاین KE77008/1 بود که دارای عملکرد 4/70 تن در هکتار بود) و گروه دیررس از 1/21 تا 3/28 تن در هکتار متغیر بود. در تجزیه ژنتیکی، اختلاف کم بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفات نشان داد که عوامل محیطی روی این صفات تأثیر کمتری داشته&lrm;اند. بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفت روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی (0/24) و ارتفاع بلال (0/94) کمترین تفاوت مشاهده شد که نشان&lrm;دهنده تأثیر زیاد عوامل ژنتیکی روی کنترل این صفات است. صفات عملکرد دانه (31/77 درصد)، ارتفاع بلال (20/07 درصد)، درصد چوب بلال (19/96 درصد)، تعداد دانه در ردیف (17/35 درصد) و وزن هزار دانه ( 16/8 درصد) بالاترین درصد ضریب تغییرات ژنتیکی را داشتند. بنابراین در این پژوهش، در بررسی تنوع ژنتیکی و گروه&lrm;بندی اینبرد لاین&lrm;های ذرت، این صفات با ارزش هستند. هرچقدر درصد ضریب تغییرات ژنتیکی بیشتر باشد، تنوع ژنتیکی بیشتری برای آن صفت در اینبرد لاین&lrm;ها مشاهده می&lrm;شود و تأثیرپذیری از محیط کمتر است. بر اساس نتایج تجزیه به مولفه&lrm;های اصلی، مؤلفه اول 25/67 درصد از کل تنوع را تبیین کرد. در این مؤلفه، ضرایب صفات تعداد ردیف دانه (0/518)، قطر بلال (0/771)، تعداد برگ (0/718)، ارتفاع بوته (0/668)، قطر چوب بلال (0/607)، ارتفاع بلال (0/50) و رطوبت دانه در زمان برداشت (0/563) مثبت بود. مؤلفه دوم 19/22 درصد از کل واریانس داده&lrm;ها را توجیه کرد. در این مؤلفه ضرایب صفات وزن 1000 دانه (0/723) و ارتفاع بوته (0/531) مثبت و ضریب تعداد ردیف دانه (0/755-) منفی بود. بر اساس نتایج حاصل از گروه‌بندی خوشه&lrm;ای به&lrm;روش Ward، اینبرد لاین&lrm;های ذرت برگزیده در شش گروه مجزا طبقه&lrm;بندی شدند. فقط در گروه اول و چهارم درصد انحراف از میانگین کل برای صفت عملکرد مثبت بود. این دو خوشه براساس صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک متوسط&lrm;رس بودند. میانگین صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک برای لاین&lrm;ها در خوشه دوم در مقایسه با دیگر خوشه&lrm;ها بالاترین (دیررس)، خوشه یک، سه، چهار و شش متوسط (متوسط&lrm;رس) و در خوشه پنج کمترین (زودرس) بود. همچنین، پراکنش لاین&lrm;ها بر اساس دو مؤلفه اول اصلی و تجریه خوشه&lrm;ای با یکدیگر مطابقت قابل&lrm;توجهی داشتند. نتیجه&lrm;گیری: به&lrm;طور کلی، در این مجموعه اینبردهای برگزیده ذرت مورد مطالعه، اختلافات معنی&lrm;داری در عملکرد و اجزای عملکرد مشاهده شد. همچنین، سطح بالایی از تنوع ژنتیکی در عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی شناسایی گردید. به&lrm;طور کلی، براساس صفات ارزیابی&lrm;شده، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده به شش گروه طبقه&lrm;بندی شدند. بررسی&lrm;های تکمیلی بر اساس هیبریدهای سینگل کراس تولیدشده (KSC 704، KSC 647،KSC 604 ، KSC 700، KSC 703، KSC 705، KSC 706، KSC 500 و KSC 260) نشان داد که گروه&lrm;بندی لاین&lrm;های اینبرد و شناسایی گروه&lrm;های هتروتیک صحیح انجام شده است. در این بررسی، گروه هتروتیک 5 شناسایی گردید که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگل&lrm;کراس معروف نقشی نداشته است. بنابراین، استفاده از پتانسیل گروه هتروتیک 5 و دیگر لاین&lrm;های اینبرد منتسب به گروه&lrm;های هتروتیکی که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگل&lrm;کراس نقشی نداشته&lrm;اند در تولید هیبریدهای جدید شایسته توجه هستند.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: The production of new hybrids with high production potential, adaptability to climatic conditions, resistance or tolerance to stresses, and stability in a wide range of environmental conditions have special importance to increase the yield per unit areaTo avoid creating and evaluating a large number of crosses in maize breeding programs based on hybrid production, it is necessary to assign maize lines to heterotic groups. Considering that the heterotic groups have not been determined for the selected maize inbred lines in Iran, this research aims to investigate genetic diversity and determine the heterotic groups in the selected maize lines to make maximum use of heterosis for future breeding programs. Moreover, this research also seeks to classify the selected Iranian maize inbred lines into early, medium, and late ripening groups based on the phenological traits. Methods: Aiming at producing hybrid maize and determining the heterotic groups in this research, 50 selected maize inbred lines produced in Seed and Plant Improvement Institute (SPII) were chosen and evaluated based on their kernel yields, and morphological and phenological traits in a randomized complete block design with three replications in the research field of the Seed and Plant Improvement Institute. Variance analysis and cluster analysis were performed using Ward's method and principal component analysis. Results: In general, significant differences were observed between the traits studied in these selected maize inbred lines. The comparison of the average kernel yield of the inbred lines showed that the inbred line KE77008/1 (from the medium ripening group) produced the highest yield with 4.708 tons per hectare and the inbred line K615/1 (from the early ripening group) produced the lowest yield with 1.016 tons/ha. Moreover, the range of variation was significant for the kernel yield per hectare and other traits among these inbred lines. Therefore, high diversity was observed among the studied lines in terms of kernel yield and the other traits. Selected maize inbred lines based on the phenological traits were classified into three groups, early ripening (105.5-110 days), medium ripening (111-116 days), and late ripening (117.5-122 days). The yield range of the early group differed from 1.01 to 2.74 tons per hectare, the medium group from 1.18 to 3.09 tons per hectare (except for the medium ripening group containing the line KE77008/1 with a performance of 4.70 tons per hectare), and the late group from 1.21 to 3.28 tons per hectare. In genetic analysis, the low difference between the percentage of phenotypic and genotypic coefficients of variation of the traits showed less effects of environmental factors on these traits. The lowest difference was observed between the percentage phenotypic and genotypic coefficients of variation in days to physiological ripening (0.24) and ear height (0.94), which indicates the great effect of genetic factors on the control of these traits. The highest percentage genotypic coefficient of variation was obtained for kernel yield (31.77%), ear height (20.07%), percentage of cob wood (19.96%), the number of kernels per row (17.35%), and 1000-kernel weight (16.8%) traits. In this research, therefore, these traits are valuable in examining the genetic diversity and grouping of maize inbred lines. However, if the percentage of the genetic variation coefficient is higher, more genetic diversity and less environmental influence are observed for that trait. Based on the results of the principal component analysis, the first component explained 25.67% of the total variation. In this component, the highest positive coefficients are attributed to the number of kernels per row (0.518), ear diameter (0.771), leaf number (0.718), plant height (0.668), cob diameter (0.607), ear height (0.50), and kernel moisture at harvest (0.563). The second component explained 19.22% of the total data variance. In this component, the largest positive coefficients belonged to 1000-kernel weight (0.723) and plant height (0.531) traits, and a negative factor coefficient belonged to the number of kernels per row (-0.755). Based on the results of clustering by Ward's method, the selected maize inbred lines were classified into six separate groups. The percentage of deviation from the total average was positive for the yield trait in the first and fourth groups. These two clusters based on the days to physiological ripening trait were medium ripening. The highest days to physiological ripening trait for the lines was recorded in the second cluster) late ripening), it was medium in the first, third, fourth, and sixth clusters (medium ripening), and the lowest value belonged to the fifth cluster (early ripening) compared to the other clusters. Furthermore, the distribution of the lines based on the first and second principle component analysis and cluster analysis were in significant agreement with each other. Conclusion: In general, significant differences in yield and yield components were observed in this set of selected maize inbred lines. Also, a high level of genetic diversity was identified in kernel yield and morphological and phenological traits. Based on the evaluated traits, 50 selected maize inbred lines were generally classified into six groups. Additional investigations based on the produced single cross hybrids (KSC 704, KSC 647, KSC 604, KSC 700, KSC 703, KSC 705, KSC 706, KSC 500, and KSC 260) showed the correct classification of inbred lines and identification of heterotic groups. The heterotic group 5 identified in this study has not played a role in the production of famous single-cross hybrids. Therefore, it is worth paying attention to using the potential of the heterotic group 5 and the other inbred lines attributed to heterotic groups that have not played a role in the production of single-cross hybrids in the production of new hybrids.  </div> اینبرد لاین ‎های ذرت برگزیده ایران, تولید هیبرید, صفات فنولوژیکی, صفات مورفولوژیکی, گروه ‎های هتروتیک Heterotic Groups, Hybrid Production, Iranian Selected maize inbred lines, Morphological Traits, Phenological Traits 51 63 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-282-4&slc_lang=fa&sid=1 Mahnaz Oroojloo مهناز عروجلو m.oroojloo@gmail.com 100319475328460025103 100319475328460025103 No Department of Plant Production & Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران Sara Dezhsetan سارا دژستان sdezhsetan@uma.ac.ir 100319475328460025104 100319475328460025104 Yes Department of Plant Production & Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران Behzad Ahmadi بهزاد احمدی Behzad.ahmadi1987@gmail.com 100319475328460025105 100319475328460025105 No Research Group on Maize and Forage Crops, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran گروه تحقیقات ذرت و گیاهان علوفه‎ای، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (SPII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران Mohammadreza Shiri محمدرضا شیری پیرایواتلو mohammadrezashiri52@gmail.com 100319475328460025106 100319475328460025106 No Research Group on Maize and Forage Crops, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran گروه تحقیقات ذرت و گیاهان علوفه‎ای، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (SPII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران Ali Moghaddam علی مقدم Moghaddam_ali@yahoo.com 100319475328460025107 100319475328460025107 No Research Group on Maize and Forage Crops, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran گروه تحقیقات ذرت و گیاهان علوفه‎ای، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (SPII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران