Journal of Crop Breeding

fa بررسی و شناسایی اولیه لاین‎ های برتر گندم نان در جنوب استان فارس Investigation and Initial Identification of Superior Bread Wheat Lines in Southern Fars Province اصلاح نباتات General پژوهشي Research چکیده مبسوط مقدمه و هدف: دما مهم &lrm;ترین عامل تعیین&lrm; کننده طول دوره رشـــد و نمو گیاهان زراعی اسـت ولی با افزایش دما، رشـد و نمو تسـریع&lrm; می &lrm;شود و طول دوره زندگی گیاه کاهش می&lrm; یابد که این موضوع، یکی از عوامل اصــلی کاهش عملکرد در مناطق گرم اســت. شناسایی ژنوتیپ &lrm;های مناسب کشت در منطقه جنوب استان فارس از اهمیت ویژه&lrm;ای برخوردار است. ارزیابی مجموعه لاین&lrm;های جدید در این منطقه، دستیابی به چنین هدفی را امکان&lrm;پذیر می&lrm;کند. با توجه به برنامه ویژه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر در طرح افزایش ضریب خوداتکایی گندم برای معرفی ارقام جدید، این بررسی نیز برای دستیابی به ژنوتیپ&lrm;های پرمحصول&lrm;تر و امیدبخش گندم نان در منطقه جنوب استان فارس انجام گرفت. مواد و روش &lrm;ها: به &lrm;منظور ارزیابی تعدادی از لاین &lrm;های خالص گندم نان، دو آزمایش در سال&lrm; های زراعی (1401-1400) و (1402-1401) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی داراب انجام شد. لاین&lrm; های مورد برررسی در این مطالعه از مراکز و ایستگاه &lrm;های تحقیقاتی کرج، داراب و زابل و نیز لاین &lrm;های دابل&lrm; هاپلویید حاصل از برنامه مشترک بین موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر و شرکت فلوریماند دپره تهیه و به آزمایش اضافه شدند. آزمایش سال اول شامل 156 لاین خالص گندم نان به &lrm;همراه چهار رقم شاهد منطقه (چمران 2، مهرگان، سارنگ و برات) بود که به &lrm;صورت طرح آگمنت اجرا شد. از بین این لاین &lrm;هـا در سال دوم، 77 لاین برای منطقه داراب انتخاب شدند که لاین &lrm;های انتخابی به &lrm;همراه سه رقم شاهد منطقه (مهرگان، برات و سارنگ) در قالب طرح آلفا لاتیس 10×8 تصادفی با دو تکرار آزمایش شدند. در هر دو سال، گزینش لاین &lrm;های برتر با استفاده از شاخص فاصله ژنوتیپ ایدئوتیپ چندصفتی (MGIDI) و با استفاده از صفات مورفوفنولوژیک انجام شد. یافته ها: نتایج تجزیه واریانس صفات زراعی در آزمایش سال اول تفاوت های معنی &lrm;داری را بین بلوک &lrm;ها نشان ندادند (به &lrm;جز صفت روز تا خوشه&lrm; دهی). ضرایب تغییرات فنوتیپی محاسبه&lrm; شده نشان دادند که صفات عملکرد دانه (18/92 درصد)، وزن هزار دانه (19/68 درصد) و سرعت پرشدن دانه (20/91 درصد) دارای تنوع بیشتری نسبت به سایر صفات مورد مطالعه بودند. این نتیجه دلالت بر وجود تنوع مناسب بین لاین&lrm; های مــورد بررســی دارد که می &lrm;توان با انتخاب مناسب، سبب بهبود عملکرد دانه شد. نقشه گرمایی صفات مختلف در لاین &lrm;های مورد بررسی دلالت &lrm;بر تایید این نتیجه دارد. میانگین عملکرد دانه در لاین&lrm; های انتخابی نسبت به شاهدها و مجموع لاین&lrm; ها افزایش یافت، به&lrm; طوری &lrm;که میانگین صفت عملکرد دانه در مجموع لاین&lrm; ها از 5/04 تن در هکتار به 5/86 تن در هکتار در لاین&lrm; های انتخابی رسید. همچنین، بیشترین و کم&lrm;ترین عملکرد در لاین &lrm;های انتخابی به &lrm;ترتیب مربوط به لاین شماره 155 (7/2 تن در هکتار) و لاین شماره 92 (5/12 تن در هکتـار) بودند. میانگین های عملکرد ژنوتیپ &lrm;های شاهد در برات، چمران 2، مهرگان و سارنگ به &lrm;ترتیب 5/13، 4/72، 4/95 و 5/90 تن در هکتار بودند. معنی &lrm;دار شدن اثر لاین &lrm;ها در سال دوم، در صفات مختلف نشان&lrm; دهنده وجود تنوع مناسب و بهبود بهره ژنتیکی است. شاخص MGIDI برای شش صفت مورد مطالعه دیفرانسیل انتخاب مطلوب را نشان داد؛ همچنین در این شاخص، صفت سرعت پرشدن دانه دارای دیفرانسیل انتخاب نامطلوب 0/01- درصد بود. بیشترین و کم&lrm;ترین مقدار درصد دیفرانسیل گزینش به &lrm;ترتیب مربوط به صفات روز تا خوشه&lrm; دهی )5/30 درصد) و سرعت پرشدن دانه (0/01 درصد) بودند. همچنین دیفرانسیل کل مطلوب مثبت و منفی به&lrm; ترتیب 6/73 درصد و 11/39- درصد بودند که نشان &lrm;دهنده کارایی انتخاب به &lrm;وسیله شاخص MGIDI بود. نتایج تجزیه عامل &lrm;ها نشان دادند که دو عامل اول 72/4 درصد تغییرات را توجیه نمودند .همچنین، شاخص MGIDI لاین &lrm;ها را در عامل اول بر اساس صفات تعداد روز تا خوشه &lrm;دهی، دوره پرشدن دانه و سرعت پرشدن دانه و در عامل دوم براساس صفات تعداد روز تا رسیدگی، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و ارتفاع بوته انتخاب کرد. نتایج نمودار قوت و ضعف و عامل اول و دوم در تجزیه عاملی نشان دادند که هر دو عامل توانستند اکثر لاین&lrm; های برتر را براساس مقدار ایده &lrm;آل همه صفات درونی خود دسته&lrm; بندی کنند. در بین لاین &lrm;های انتخابی با استفاده از شاخص MGIDI، لاین&lrm;&lrm; هایG49 ، G28،G38 ،G21 ، G44،G59 ، G50، G53،G77 ،G35 ،G16 ،G41  و G79 جزء لاین &lrm;های برتر در این تحقیق بودند. نتایج همبستگی پیرسون، همبستگی معنی &lrm;داری بین عملکرد دانه و و وزن هزار دانه را در سطح احتمال پنج درصد نشان داد که این موضوع دلالت&lrm; بر انتخاب غیرمستقیم لاین &lrm;هایی با عملکرد بالا از طریق صفاتی مانند وزن هزار دانه دارد. نتیجه&lrm; گیری کلی: شاخص MGIDI به &lrm;طور کارآمدی قادر به شناسایی لاین &lrm;های برتر براساس همه صفات بود. در شجره 10 لاین انتخابی، یک والد مشترک به نام OASIS وجود دارد که احتمالا توانسته است تا حدودی باعث برتری این لاین &lrm;ها نسبت به سایر لاین&lrm; های مورد آزمایش شود. با توجه به این نتایج، پیشنهاد می‌شود که از این لاین‌ها جهت بهبود برنامه اصلاحی گندم در مناطق گرم و خشک جنوب استفاده شود.   <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Temperature is the most crucial factor determining the growth duration of agricultural plants. However, growth and development accelerate with rising temperatures, leading to a reduction in the plant's lifespan. This phenomenon is a major factor contributing to decreased yields in hot regions. Identifying suitable genotypes for cultivation in the southern region of Fars Province is of particular importance. Evaluating a collection of new lines in this area makes it possible to achieve this goal. Given the special program of the Seed and Plant Improvement Research Institute aimed to increase wheat self-sufficiency, this study was conducted to identify high-yielding and promising bread wheat genotypes in southern Fars Province. Methods: To evaluate several pure lines of bread wheat, two experiments were conducted during the agricultural years 2021-2022 and 2022-2023 at the Darab Agricultural and Natural Resources Research Station. The lines examined in this study were sourced from research centers and stations in Karaj, Darab, and Zabol, as well as double-haploid lines developed through a joint program between the Seed and Plant Improvement Research Institute and Florimand Deprée Company. During the growth and development stages of the plant, observations were made on certain agronomic traits, including planting dates, days to heading, days to maturity, and plant height. Additional traits, such as thousand-grain weight, seed filling period, seed filling rate, and grain yield, were examined after harvesting each of the lines. The first year's experiment included 156 pure bread wheat lines, along with four local control varieties (Chamran 2, Mehrgan, Sarang, and Barat), executed in an augmented design. From these lines, 77 were selected for the Darab region in the second year, which were then tested alongside three local control varieties (Mehrgan, Barat, and Sarang) in an alpha lattice design (10×8) with two replications. In both years, the superior lines were selected using the Multi-Genotype Ideotype Distance Index (MGIDI) based on morpho-phenological traits. Results: The analysis of variance for agronomic traits in the first year's experiment indicated no significant differences among blocks (except for the trait "days to heading"). The calculated coefficients of phenotypic variation showed that traits, such as grain yield (18.92%), thousand-grain weight (19.68%), and grain filling rate (20.91%), exhibited greater variability than the other studied traits. This result suggests suitable diversity among the evaluated lines, which can improve grain yield through proper selection. Heat maps of various traits in the examined lines corroborated this finding. The results indicated that the mean grain yield increased in the selected lines compared to controls and all lines combined; specifically, the mean grain yield increased from 5.04 tons per hectare to 5.86 tons per hectare in selected lines. The highest and lowest yields among the selected lines were associated with line 155 (7.2 tons per hectare) and line 92 (5.12 tons per hectare), respectively. The mean grain yields for control genotypes Barat, Chamran 2, Mehrgan, and Sarang were 5.13, 4.72, 4.95, and 5.90 tons per hectare, respectively. The significant effects of lines in the second year across various traits indicate appropriate diversity and improved genetic gain. The MGIDI index for the six studied traits showed differential selection for desirable traits, with the grain-filling rate exhibiting an undesirable selection differential of -0.01%. The highest and lowest percentages of selection differential corresponded to "days to heading" (5.30%) and "grain filling rate" (0.01%), respectively. Additionally, the total desirable positive and negative differentials were 6.73% and -11.39%, respectively, indicating the efficiency of selection using the MGIDI index. Factor analysis revealed that the first two factors accounted for 72.4% of the variation. The MGIDI index categorized lines based on "days to heading," "grain-filling duration," and "grain-filling rate" for the first factor, while for the second factor, it was based on "days to maturity," "thousand grain weight," "grain yield," and "plant height." Results from strength and weakness charts indicated that both factors successfully categorized most superior lines based on their ideal values across all internal traits. Among the selected lines using the MGIDI index, G49, G28, G38, G21, G44, G59, G50, G53, G77, G35, G16, G41, and G79 were identified as superior lines in this research. Pearson’s correlation results showed a significant correlation between grain yield and thousand-grain weight at a 5% probability level, indicating indirect selection for high-yielding lines through traits such as thousand-grain weight. Conclusion: The MGIDI index efficiently identified the top lines based on all traits. In the pedigree of the 10 selected lines, there was a common parent named OASIS, which likely contributed to the superiority of these lines compared to the other tested lines. Based on these results, it is recommended to use these lines to enhance wheat breeding programs in hot and dry southern regions.</div> عملکرد دانه, شاخص انتخاب, دیفرانسیل انتخاب, صفات مورفوفنولوژیک Differential selection, Grain yield, Morphophysiological traits, Selection index 92 103 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1215-2&slc_lang=fa&sid=1 Alireza Askari kelestani علی رضا عسکری کلستانی ar.askary@areeo.ac.ir 100319475328460026878 100319475328460026878 Yes Crop and Horticultural Science Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education, and Extension Organization (AREEO), Darab, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، داراب، ایران Mohsen Esmaeilzadeh Moghadam محسن اسماعیل زاده مقدم esmaeilzadehmohsen@ymail.com 100319475328460026879 100319475328460026879 No Seed and Plant Improvement Department, Agricultural Research, Education, and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران