Journal of Crop Breeding

fa بررسی پایداری عملکرد دانه ژنوتیپ‌های زیره سبز در محیط‌های مختلف کاشت با استفاده از روش گرافیکی GGE-Biplot The Investigation of the Seed Yield Stability of Cumin Genotypes in Different Environments using the GGE-Biplot Graphical Method اصلاح نباتات، بیومتری اصلاح نباتات، بیومتری كاربردي Applicable <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: با توجه به این&lrm;که برخی گیاهان دارویی از مقاومت بالایی در برابر خشکی برخوردارند، بهره‌گیری از این گونه‌ها می‌تواند به &lrm;عنوان یکی از راهکارهای افزایش بهره‌وری و مدیریت مصرف آب در نظام‌های زراعی کشاورزی مورد توجه قرار گیرد. زیره سبز به &lrm;دلیل بومی بودن، وجود توده‌های بومی و متنوع سازگار با شرایط آب و هوایی متنوع کشور و دارا بودن ژن‌های مقاومت به خشکی، شوری و آفات و بیماری‌ها گزینه بسیار مناسب برای تولید در اراضی دارای محدودیت آب است. با وجود ویژگی‌های ارزشمند زیره سبز، تاکنون ارقام اصلاح‌شده‌ای از این گیاه به‌طور رسمی معرفی نشده‌اند؛ از این‌رو، شناسایی و بررسی تنوع ژنتیکی و عملکردی در ژرم پلاسم موجود در بانک‌های ژن گیاهی، با اهداف اصلاحی حایز اهمیت هستند. مهم‌ترین اهداف اصلاحی در زیره سبز شامل افزایش عملکرد دانه ، بهبود کیفیت اسانس با تأکید بر ترکیبات مؤثره دارویی و ارتقای مقاومت به تنش‌های زیستی و غیر زیستی مانند بیماری‌ها و خشکی هستند. هدف این آزمایش ارزیابی ژنوتیپ‌ها، محیط‌های کشت، روابط ژنوتیپ‌ها و محیط‌ها و در نهایت شناسایی ژنوتیپ‌های پایدار با عملکرد بالا و سازگاری عمومی و خصوصی زیره سبز تحت شرایط محیطی مختلف با استفاده از روش گرافیکی-Biplot  GGE پلات بود. مواد و روش: به‌‌منظور بررسی پایداری عملکرد دانه 36 ژنوتیپ زیره سبز، آزمایشی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در پنج ایستگاه تحقیقاتی شامل (جیرفت، مشهد، بیرجند، زابل و کرج) در سال زراعی 1402-1401 اجرا گردید. بذر هر ژنوتیپ در چهار ردیف و با فاصله ردیف 20 سانتی‌متر کشت شد. در مرحله پنج برگی، جهت دستیابی به تراکم 120-100 بوته در مترمربع، تنک مزرعه با رعایت فاصله 7-5 سانتی‌متری بین دو بوته روی خط صورت گرفت. بوته‌ها در مرحله رسیدگی (80 درصد زردشدن بوته) برداشت و پس از خشک شدن کامل بوته‌ها اقدام به کوبیدن و جداسازی بذور از کاه و کلش شد و عملکرد دانه در واحد سطح محاسبه شد. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای SAS و SPSS  مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. برای ارزیابی پایداری و سازگاری ژنوتیپ‌ها در محیط‌های مورد بررسی و تفسیر برهم‌کنش ژنوتیپ × محیط و تعیین ابرمحیط از روش گرافیکی GGE-Biplot استفاده شد. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس مرکب بر اساس داده‌های پنج محیط برای عملکرد دانه نشان دادند که اثر ژنوتیپ، محیط و برهم‌کنش ژنوتیپ در محیط معنی‌دار بود. با توجه به معنی‌دار شدن محیط و همچنین برهم‌کنش ژنوتیپ × محیط، تجزیه پایداری برای ژنوتیپ‌ها در محیط‌های مختلف انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه GGE-Biplot نشان دادند که دو مؤلفه اصلی در مجموع 65 درصد از کل تغییرات واریانس برهم‌کنش ژنوتیپ در محیط را توجیه نمودند. بر اساس نمودار چند ضلعی، دو محیط کلان و ژنوتیپ‌های سازگار هر محیط تعیین شدند. ژنوتیپ‌های G30 و G6 در ابرمحیط 1 شامل مشهد، زابل، بیرجند و کرج بهترین عکس‌العمل را از نظر سازگاری خصوصی نشان دادند. این ابرمحیط تقریبا ًچهار تا از محیط‌های مورد بررسی واقع در اقلیم گرم جنوب و معتدل کشور، به استثنای جیرفت، را به خود  اختصاص داد که نشان‌دهنده اهمیت تعیین‌کنندگی این ابرمحیط بود. ابرمحیط 2 شامل جیرفت بود و ژنوتیپ G3 به&lrm; عنوان ژنوتیپ برتر این محیط با سازگاری خصوصی شناسایی شد. بر اساس بای&lrm; پلات ژنوتیپ ایده‌آل فرضی نیز ژنوتیپ G30 و بعد از آن ژنوتیپ‌های G24، G31، G5، G26، G6، G33 و G32 کمترین فاصله را از ژنوتیپ آرمانی فرضی داشتند. لذا از نظر هر دو عامل میانگین عملکرد و پایداری، بهتر از سایر ژنوتیپ‌ها بودند و سازگاری عمومی بالایی در محیط‌های مورد مطالعه داشتند. همچنین، بر اساس نتایج نمودار بای‌پلات محیط ایده‌آل، محیط مشهد بیشترین تمایز را نشان داد و برای انجام بررسی‌های مقایسه ژنوتیپ‌های زیره سبز به &lrm;عنوان مناسب‌ترین محیط تشخیص داده شد. نتیجه‌گیری: با توجه به شرایط حال اقلیمی کشور و تداوم خشکی و کم &lrm;آبی در اکثر نقاط کشور به &lrm;ویژه مناطق گرم و خشک، لزوم استفاده از گیاهان کم&lrm; آب&lrm; بر و ارقام پایدار با پتاسیل عملکرد بالا از آنها همواره مورد توجه بوده است. در این تحقیق، به&lrm;وضوح شناسایی ژنوتیپ&lrm;های پایدار و برتر به&lrm;صورت گرافیکی انجام شد که نشان دهنده کارائی مناسب روش بای&lrm;پلات برای انتخاب ارقام پرمحصول و پایدار است. محیط مشهد را می&lrm;توان به&lrm;عنوان محیط مطلوب جهت انتخاب ژنوتیپ&lrm;های برتر زیره سبز معرفی کرد. بر اساس نتایج کلی و تفسیرهای صورت گرفته، ژنوتیپ‌های G30، G6، G5، G26 و G35 به&lrm; دلیل دارا بودن عملکرد دانه بالاتر، پایداری در عملکرد و دارا بودن سازگاری عمومی و خصوصی در مناطق به&lrm; عنوان گزینه‌های انتخابی مناسب و ایده‌آل زیره سبز مشخص شدند. این ژنوتیپ‌ها می‌توانند در آزمایش تحقیقی و ترویجی در شرایط زارعین مورد ارزیابی قرار گیرند و ژنوتیپ یا ژنوتیپ&lrm; های برتر نسبت به شاهد محلی، وارد فرایند معرفی ارقام جدید زیره سبز شوند. </div> <div> <div> <div class="msocomtxt" id="_com_3" language="JavaScript" on="" style="text-align: justify;"><illegal tag=""></illegal></div> </div> </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Given that some medicinal plants show high drought resistance, utilizing these species can be considered a strategy to increase productivity and manage water consumption in agricultural farming systems. Cumin is a suitable option for production in limited lands due to its nativeness, the presence of indigenous and diverse masses adapted to the diverse weather conditions of Iran, and having genes for resistance to drought, salinity, pests, and diseases. Despite the valuable features of green cumin, no officially improved varieties of this plant have been introduced so far; therefore, identifying and studying the genetic and functional diversity in the germplasm available in plant gene banks are significant for breeding purposes. The main breeding objectives in green cumin include increasing seed yield, improving essential oil quality with an emphasis on effective medicinal compounds, and enhancing resistance to biotic and abiotic stresses, such as diseases and drought. This experiment aimed to evaluate genotypes, environments, and relationships between genotypes and environments, and finally to identify stable genotypes with high performance and general and specific compatibility of cumin using the GGE-Biplot graphic method. Methods: To evaluate the seed yield stability of 36 cumin genotypes, an experiment was conducted in a complete randomized block design (RCBD) with three replications in five research stations (Jiroft, Mashhad, Birjand, Zabul, and Karaj) in 2022-2023. The seeds of each genotype were planted in four rows with a row distance of 20 cm. To achieve a density of 100-120 plants per square meter, the field was thinned with a distance of 5-7 cm between two plants on the line in the 5-leaf stage. The plants were harvested at the ripening stage (80% yellowing of the plant). The plants were pounded after completely drying, and the seeds were separated from the straw, followed by calculating the seed yield per unit area. Data were analyzed using SAS and SPSS software. The GGE-Biplot graphical method was used to analyze the stability of the studied genotypes, interpret the genotype × environment interaction, and determine the super environment. Results: The results of the combined variance analysis based on the data of five environments for grain yield showed that the effects of the genotype, environment, and the genotype ×environment interaction were significant. Analysis of stability was done for genotypes in different environments due to the significance of both the environment and the genotype × environment interaction. The results of GGE-Biplot analysis showed that the two main components explained 67% of the total variation of the genotype-environment interaction variance. Two macro environments and the compatible genotypes of each environment were determined based on the polygon diagram. Genotypes G30 and G6 showed the best reaction as specific compatibility in the super environment 1, including Mashhad, Zabul, Birjand, and Karaj. This super environment allocated almost four of the investigated environments located in the warm climate of the south and the temperate climate of the country, with the exception of Jiroft, which indicated the importance of determining this super environment. The second super environment included Jiroft, and the G35 genotype was identified as the superior genotype of this environment with specific compatibility. Based on the biplot, genotype G30 was the ideal genotype, and then the genotypes G24, G31, G5, G26, G6, G33, and G32 showed the smallest distance from the ideal genotype. In terms of both average performance and stability, therefore, it is better than the other genotypes, and they presented high general compatibility in the studied environments. Based on the results of the biplot of the ideal environment, the Mashhad environment showed the most differentiation and was found to be the most suitable environment to compare cumin genotypes. Conclusions: The necessity of using stable cultivars with high yield potential has always been considered due to the current climatic conditions of the country and the persistence of drought and water shortage in most parts of the country, especially in hot and dry regions. In this research, stable and superior genotypes were clearly identified graphically, which shows the appropriate efficiency of the GGE biplot method for selecting high-yielding and stable cultivars. The Mashhad environment can be introduced as a favorable environment for selecting the best cumin genotypes. Based on the total results, G30, G6, G5, G26, and G35 genotypes were identified as suitable and ideal choices for cumin in the regions due to their higher seed yield, stability in performance, and general and specific compatibility. These genotypes can be evaluated in research and extension trials under farmers' conditions, and the superior genotype(s), compared to the local check, can enter the process of introducing new cumin cultivars.  </div> پایداری, زیره سبز, سازگاری, عملکرد دانه Adaptability, Cumin, Seed yield, Stability 93 105 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1297-1&slc_lang=fa&sid=1 Hamid Reza Fanaei حمید رضا فنایی fanay52@yahoo.com 100319475328460027084 100319475328460027084 Yes Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، کرج، ایران Behzad Sorkhilalehloo بهزاد سرخی لله لو bsorkhi@gmail.com 100319475328460027085 100319475328460027085 No Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، کرج، ایران Seid Mohammad Alavi-siney سید محمد علوی سینی m.alavis@areeo.ac.ir 100319475328460027086 100319475328460027086 No Crop and Horticultural Science Research Department, Southern Kerman Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Jiroft, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی جیرفت، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، جیرفت، ایران Majid Reza Kiani Freez مجید رضا کیانی فریز majid.kiani@gmail.com 100319475328460027087 100319475328460027087 No Crop and Horticultural Science Research Department, Razavi Khorasan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، مشهد، ایران Ali Eftekhari علی افتخاری a.alieftekhari@gmail.com 100319475328460027088 100319475328460027088 No Crop and Horticultural Science Research Department, Southern Khorasan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Birjand, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان جنوبی، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، بیرجند، ایران Abolghasem Moradgholi ابوالقاسم مرادقلی a_moradgholi@yahoo.com 100319475328460027089 100319475328460027089 No Crop and Horticultural Science Research Department, Sistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Zabol, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی سیستان، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، زابل، ایران Manni Marefatzadeh-Khameneh مانی معرفت زاده خامنه mani.marefatzadeh@gmail.com 100319475328460027090 100319475328460027090 No Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی، کرج، ایران Hossein Akbari Moghadam حسین اکبری مقدم hosseinakbari715@gmail.com 100319475328460027091 100319475328460027091 No Knowledge-Based Research and Development Company of Agricultural and Natural Resources Idea Developers of Hirmand Region, Zabol, Iran شرکت دانش بنیان تحقیق و توسعه ایده ‎پردازان کشاورزی و منابع طبیعی حوزه هیرمند، زابل، ایران