Journal of Crop Breeding

fa ارزیابی تنوع ژنتیکی جوهای دو ردیفه و شش ردیفه با هدف گزینش ژنوتیپ‌های برتر با استفاده از روش‌های چند‎متغیره Evaluation of Genetic Diversity in Two- and Six-Row Barley Genotypes with an Emphasis on the Selection of Superior Genotypes Using Multivariate Methods اصلاح نباتات، بیومتری اصلاح نباتات، بیومتری كاربردي Applicable <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: در میان تمام غلات تولیدشده در جهان، جو (L. Hordeum vulgare) پس از گندم، برنج و ذرت، رتبه چهارم را دارد. جو دارای ویژگی‌های بسیار عالی مانند مقاومت به سرما، سازگاری قوی، دوره رشد کوتاه، مقاومت در برابر تنش بالا و عملکرد پایدار است. بهبود ژنتیکی با مطالعه مواد ژنتیکی متنوع در بسیاری از محیط‌ها سرعت می‌گیرد. از آنجایی که عملکرد دانه دارای وراثت کمّی است و عمدتاً به عوامل ژنوتیپی و محیطی بستگی دارد، انتخاب غیر مستقیم از طریق سایر صفات زراعی می‌تواند در شناسایی ژنوتیپ‌های برتر مفید باشد. از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده‌آل (SIIG) برای رتبه‌بندی و مقایسه بهتر ژنوتیپ‌های مختلف و انتخاب بهترین ژنوتیپ‌ها و همچنین تعیین فاصله بین ژنوتیپ‌ها و گروه‌بندی آن‌ها استفاده می‌شود. با افزایش تعداد صفات یا شاخص‌ها، انتخاب ژنوتیپ مناسب دشوار می&lrm;شود. در شاخص SIIG همه شاخص‌ها یا صفات به یک شاخص تبدیل می‌شوند و رتبه‌بندی و شناسایی ژنوتیپ‌های برتر آسان‌تر می‌شود. مواد و روش‌ها: به‌منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی و غربال اولیه ژنوتیپ‌های برتر جو، آزمایشی با 108 ژنوتیپ خالص به‌همراه چهار رقم شاهد (ارمغان، ریحان 03، فرات 03 و V Morales) در یک قالب طرح حجیم شده (آگمنت) در سال زراعی 1402-1401 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی داراب انجام شد. به&lrm;منظور انتخاب ژنوتیپ&lrm;های برتر از نظر عملکرد دانه و سایر صفات مورد بررسی، از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده‌آل (SIIG) و تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) استفاده شد. ژنوتیپ&lrm;های مورد بررسی بر روی سه خط به&lrm;طول 2/5 متر به فاصله 15 سانتی&lrm;متر از یک&lrm;دیگر کشت شدند. تراکم بذر مصرفی 300 بذر در متر مربع برای هر ژنوتیپ تعیین گردید. صفات مورد بررسی شامل عملکرد دانه (GY)، وزن هزار دانه (TGW)، سرعت پرشدن دانه (GFR)، ارتفاع بوته (PLH)، تعداد روز تا ظهور سنبله (DHE) و تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک (DMA) بودند. به&lrm;منظور برآورد اجزای واریانس و مقایسه میانگین صفات از نرم&lrm;افزار ACBD استفاده شد. برای محاسبه شاخص SIIG و انجام تجزیه به مولفه&lrm;های اصلی از نرم افزار R استفاده شد. یافته&lrm;ها: نتایج تجزیه REML نشان دادند که کمترین میزان وراثت&lrm;پذیری صفات به&lrm;ترتیب مربوط به وزن هزار دانه (60 درصد) و تعداد روز تا رسیدگی (66 درصد) و بیشترین مقدار وراثت&lrm;پذیری به&lrm;ترتیب مربوط به ارتفاع بوته (96 درصد) و سرعت پرشدن دانه (91 درصد) بود. عملکرد دانه ژنوتیپ&lrm;ها بین 1600 تا 7833 کیلوگرم در هکتار بود که این نتایج نشان&lrm;دهنده تفاوت چشمگیر میان ژنوتیپ&lrm;ها و همچنین تنوع ژنتیکی بالا بین آن&lrm;ها بودند. بیشترین عملکرد دانه به&lrm;ترتیب مربوط به ژنوتیپ&lrm;های شماره 83، 57 و 27 به&lrm;ترتیب با مقادیر 7833، 7300 و 7100  کیلوگرم در هکتار بود. بیشترین و کمترین وزن هزار دانه به&lrm;ترتیب به ژنوتیپ&lrm;های شماره 17 (67/1 گرم) و 56 (36/2 گرم) تعلق داشتند. بیشترین وزن هزار دانه در ژنوتیپ&lrm;های دوردیفه مشاهده شد. در مجموع، نتایج نشان داد که میانگین وزن هزار دانه در ژنوتیپ&lrm;های دوردیفه 52/6 گرم و در ژنوتیپ&lrm;های ششردیفه 45/8 گرم بود. میانگین سرعت پرشدن دانه در جوهای دوردیفه (120/7 کیلوگرم در هکتار) از میانگین سرعت پرشدن دانه در جوهای شش ردیفه (110/3 کیلوگرم در هکتار) بیشتر بود. تعداد روز تا رسیدگی ژنوتیپ&lrm;ها بین 131 تا 144 روز بود. میانگین تعداد روز تا رسیدگی در جو&lrm;های دوردیفه 139 روز و در جوهای ششردیفه 141 بود. به منظور گروه بندی ژنوتیپ&lrm;ها با استفاده از شاخص SIIG و بررسی ارتباط صفات مورد بررسی، از روش تجزیه به مولفه&lrm;های اصلی (PCA) استفاده شد. اولین و دومین مولفه به&lrm;ترتیب 43/0 و 29/7 درصد تغییرات ارتباط بین صفات و دسته&lrm;بندی ژنوتیپ&lrm;ها را توجیه نمودند. در مولفه اول، شاخص SIIG و صفات GY و GFP به‌ترتیب بیشترین سهم را داشتند و صفات DMA، DHE، TGW و PLH به‌ترتیب دارای بیشترین سهم در دومین مولفه بودند. نتایج PCA نشان دادند که عملکرد دانه و سرعت پرشدن دانه بیشترین همبستگی را با شاخص SIIG داشتند. بر اساس نتایج PCA، ژنوتیپ&lrm;های مورد بررسی در چهار گروه قرار گرفتند. گروه اول شامل ژنوتیپ‌های برتر (ژنوتیپ&lrm;های شماره 57، 83، 63، 66، 25، 68، 60، 61، 27، 23، 1، 3، 34، 25، 12 و 20) با شاخص SIIG بزرگتر از 6/0 بودند. گروه چهار شامل ژنوتیپ&lrm;هایی با شاخص SIIG کمتر از 0/4 بودند.</div> <div>نتیجه&lrm;گیری کلی: در مجموع، نتایج این تحقیق نشان از تنوع ژنتیکی بالایی بین ژنوتیپ&lrm;های مورد بررسی دارند. بر اساس نتایج PCA، ژنوتیپ&lrm;های گروه یک (با مقادیر SIIG بالای 0/6) جزو ژنوتیپ&lrm;های برتر در این بررسی بودند و می&lrm;توان از آن&lrm;ها برای انجام آزمایشات تکمیلی استفاده نمود. همچنین انطباق بالایی بین نتایج شاخص SIIG و تجزیه به مولفه&lrm;های اصلی مشاهده شد.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Barley (Hordeum vulgare L.) is an ancient and significant cereal crop, ranking fourth in production after wheat, rice, and maize globally. Barley is recognized from other crops due to characteristics such as resistance to various biotic stresses, broad adaptability, and short growth duration. Genetic improvement is accelerated through the investigation of genetic diversity in genetic materials across various environments. Since grain yield is a quantitative and inherited trait, it is largely influenced by genotypic and environmental factors. Hence, indirect selection using other agronomic traits may be useful in identifying superior genotypes. The selection index of ideal genotypes (SIIG) can be used to better rank and compare different genotypes, select the best genotypes, and determine distances between genotypes and their clustering. With the increase in the number of traits or indices, it becomes difficult to select the appropriate genotype. In the SIIG index, all indices or traits become one index, and it becomes easier to rank and identify superior genotypes. Methods: To evaluate the genetic diversity and early screening of superior barley genotypes, an experiment was performed with 108 pure genotypes, along with four check genotypes (Armaghan, Rehan 03, Furat 03, and V Morales) in an augmented design in the Darab Agricultural and Natural Resources Research Station in the 2022-2023 cropping year. The SIIG index and principal component analysis (PCA) were used to select the superior genotypes in terms of grain yield and other measured traits. The genotypes tested were planted in three genotypes of 2.5 m long and 15 cm apart. Seed density was determined as 300 seeds per square. The measured traits included grain yield (GY), thousand-grain weight (TGW), grain filling rate (GFR), plant height (PLH), number of days to heading (DHE), and number of days to physiological maturity (DMA). ACBD software was used to estimate the variance components and the mean comparison test. The SIIG index and PCA were computed with R software. Results: The results of restricted maximum likelihood (REML) analysis showed that the lowest heritability values belonged to TGW (60%) and DMA (66%), while the highest values were found for PLH (96%) and GFR (91%). The grain yield varied between 1600 and 7833 kg ha-1 across investigated genotypes, indicating a significant difference and a high level of genetic diversity among them. The highest grain yield was recorded for genotypes 83, 57, and 27 with values of 7833, 7300, and 7100 kg ha-1, respectively. The highest and lowest TGW values were measured for genotypes 17 (67.1 g) and 56 (36.2 g), respectively. As a result, two-row genotypes showed the highest TGW; thus, the average TGW varied between 52.6 g in two-row genotypes and 45.8 g in six-row genotypes. The average GFR in two-row genotypes (120.7 kg ha-1) was higher than that in six-row barley (110.3 kg ha-1). Moreover, DHE ranged from 131 to 144 days. On the other hand, the average of DMA was 139 days in two-row barley and 141 days in six-row barley. PCA was used to group genotypes and investigate the relationship among the measured traits. The first and second components justified 0.43 % and 29.7 % of the total phenotypic variation, respectively. In the first PC, the SIIG index and GY and GFP traits had the largest contribution, respectively. In the second PC, DMA, DHE, TGW, and PLH showed the largest contribution. As a result, GY and GFR showed a strong correlation with the SIIG index. Based on the PCA-based biplot, all investigated genotypes were divided into four groups. The first group consisted of the superior genotypes (57, 83, 63, 66, 25, 68, 60, 61, 48, 27, 23, 1, 3, 34, 25, 12, and 20) with an SIIG index greater than 0.6. The fourth group consisted of genotypes with an SIIG index less than 0.4. Conclusion: The results of this study revealed a high level of genetic diversity among the evaluated barley genotypes. The results show that the SIIG index is a suitable tool for the initial screening of genotypes in the preliminary tests of performance comparison using different traits. Based on the PCA results, the genotypes categorized in the first group (with SIIG values above 0.6) were identified as superior genotypes and can be used for additional tests. Moreover, a high association was found between the results of the SIIG index and PCA in grouping the genetic materials.  </div> بای‎ پلات, تجزیه به مولفه ‎های اصلی, تجزیه REML, شاخص SIIG, وراثت‎ پذیری Biplot, Heritability, Principal component analysis, REML analysis, SIIG index 43 55 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-692-11&slc_lang=fa&sid=1 Hassan Zali حسن زالی hzali90@yahoo.com 100319475328460025963 100319475328460025963 Yes Department of Crop and Horticultural Science Research, 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، داراب، ایران Alireza Pour-Aboughadareh علیرضا پورابوقداره a.poraboghadareh@gmail.com 100319475328460025964 100319475328460025964 No Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران Mitra Vanda میترا وندا mivanda_2005@yahoo.com 100319475328460025965 100319475328460025965 No Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Darab, Iran مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، داراب، ایران