Journal of Crop Breeding

fa بررسی تنوع ژنتیکی و ارزیابی مقاومت به تنش سرما و صفات عملکردی ژنوتیپ‌های عدس (Lens culinaris Medik) در شرایط دیم به‎ منظور توسعه کشت پاییزه Investigation of Genetic Diversity and Evaluation of Cold Stress Tolerance and Yield-Contributing Traits in Lentil (Lens culinaris Medik.) Genotypes under Rainfed Conditions to Develop Autumn Sowing اصلاح نباتات General پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: تأثیر تغییرات اقلیمی بر تولیدات کشاورزی طی دهه‌های اخیر به‌عنوان یکی از اولویت‌های مهم پژوهشی مطرح شده است. در این راستا، تنش خشکی نقش حیاتی در کاهش عملکرد محصولات دارد و تأثیر منفی بر تولیدات کشاورزی در سراسر جهان دارد. در ایران، عدس عمدتاً در فصل بهار و تحت شرایط دیم کشت می‌شود. این سیستم کشت با چالش‌هایی همراه است که از جمله آنها می‌توان به پایین بودن عملکرد دانه و نوسانات تولید اشاره کرد. تغییر به سیستم کشت پاییزه می‌تواند به‌عنوان یک راهبرد مؤثر برای افزایش پتانسیل عملکرد و پایداری تولید مطرح شود. با این &lrm;حال، موفقیت این راهبرد به شناسایی، ارزیابی و معرفی رقم‌های مقاوم به سرما بستگی دارد. مواد و روش‌ها: مطالعه حاضر در 1403-1402 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان انجام شد. در این پژوهش از 29 لاین بومی، 11 لاین تهیه شده از مرکز تحقیقات بین‌المللی کشاورزی در مناطق خشک (ICARDA)، چهار رقم متعلق به مؤسسه تحقیقات گیاهان زراعی ترکیه (FCCRI) و یک ژنوتیپ ناشناخته به همراه چهار رقم شاهد تحت شرایط دیم ارزیابی شدند. آزمایش به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. صفات فنولوژیک شامل روز تا 50 درصد گلدهی، روز تا 50 درصد غلاف‌دهی، روز تا 50 درصد رسیدگی و دوره پرشدن دانه ثبت شدند. از هر واحد آزمایشی، سه گیاه به‌صورت تصادفی انتخاب شدند. صفات مورفولوژیک شامل ارتفاع بوته، ارتفاع اولین غلاف و ارتفاع اغلب غلاف‌ها اندازه‌گیری شدند. عملکرد دانه در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن کاه در بوته، بیوماس در بوته، وزن هزار دانه و شاخص برداشت اندازه‌گیری شدند. درصد بقا برای ارزیابی مقاومت به سرما مورد استفاده قرار گرفت. تجزیه واریانس و تجزیه خوشه‌ای با استفاده از نرم‌افزار R انجام شدند. انحراف میانگین هر خوشه از میانگین کل با استفاده از داده‌های استانداردشده محاسبه و مقایسه میانگین با روش دانکن انجام شد. ضرایب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی و هم‌چنین وراثت‌پذیری عمومی برآورد شدند. یافته‌ها: حداقل دمای ثبت ‌شده در طول فصل رشد 12/5- درجه سانتی‌گراد بود و سرمای دیررس بهاره با دمای 2- درجه سانتی‌گراد در مرحله گل‌دهی رخ داد. تجزیه واریانس نشان داد که بین ژنوتیپ‌ها تفاوت‌های بسیار معنی‌دار (P < 0.001) در همه صفات مورد ارزیابی وجود داشتند. ضرایب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی بالا برای تعداد دانه در بوته، عملکرد دانه در بوته، بیوماس در بوته و وزن کاه در بوته مشاهده شدند. تحلیل خوشه‌ای ژنوتیپ‌ها را به چهار گروه متمایز تقسیم کرد. ژنوتیپ‌های ۳۳، ۱۷، ۱۲، ۳، ۴۲ و ۲۳ دارای پایین‌ترین درصد بقا بودند و به گروه‌های اول و دوم اختصاص یافتند؛ تمام آنها لاین‌های حاصل از ICARDA بودند. گروه‌های سوم و چهارم دارای درصد بقای بالاتری نسبت به میانگین کل بودند. لاین‌های بومی ۷، ۸، ۲۶، ۴۴، ۳۸، ۴۰، ۳۴، ۲۹ و ۴ که همگی درصد بقای آن‌ها بیش از ۹۰٪ بود، در این گروه‌ها قرار گرفتند. ژنوتیپ‌ها با کمترین تعداد روز تا 50% گل‌دهی (عمدتاً لاین‌های ICARDA) در گروه دوم قرار گرفتند. گروه‌های سوم و چهارم، که عمدتاً از لاین‌های بومی تشکیل شده بودند، میانگین‌های عملکرد دانه و تعداد دانه بالاتر از میانگین کل نشان دادند. ژنوتیپ‌های ۳۱، ۴۹، ۳۲ و ۱۳ با بالاترین عملکرد دانه به لاین‌های بومی تعلق داشتند. ژنوتیپ‌های ۳۸، ۱۳، ۱، ۳۱، ۴۴، ۳۲ و ۴۹ بیشترین تعداد دانه را نشان دادند که همگی از لاین‌های بومی بودند. از نظر ارتفاع بوته، ژنوتیپ‌های ۴۹ و ۴۴ (لاین بومی) و ۱۶ و ۳۰ (از FCCRI) بالاترین مقادیر را داشتند. ژنوتیپ‌های ۵ (لاین بومی) و ۱۶ ارتفاع پایین‌ترین غلاف بالاتری را نشان دادند، در حالی&lrm; که ژنوتیپ‌های ۱۶، ۹ و ۳۰ (از FCCRI) بیشترین ارتفاع غالب غلاف‌ها را داشتند. نتیجه‌گیری: تنوع ژنتیکی ارزشمندی در بین ژنوتیپ‌ها مشاهده شد که می‌تواند به‌طور مؤثر در برنامه‌های اصلاحی مورد استفاده قرار گیرد. وراثت‌پذیری بالایی برای درصد بقا (۸۴٪) به‌عنوان شاخص تحمل به سرما، مشاهده شد. این امر نشان‌دهنده پتانسیل بالا برای گزینش مؤثر جهت بهبود بقا عدس در شرایط تنش سرمایی است. بالاترین عملکرد دانه در بین لاین‌های بومی مشاهده شد. برخی از ارقام FCCRI در صفات مرتبط با ارتفاع، عملکرد برتری داشتند. تعدادی از لاین‌های ICARDA صفات فنولوژیک مطلوب، مانند گل‌دهی و رسیدگی زودهنگام، را نشان دادند. بهره‌گیری از منابع ژنتیکی متنوع در برنامه‌های اصلاحی، توسعه ارقام عدس سازگار با شرایط دیم، مقاوم به سرما و مناسب برای برداشت مکانیزه را تسریع خواهد کرد. این مطالعه نشان می‌دهد که برخی از ژنوتیپ‌های مورد ارزیابی پتانسیل مطلوبی برای سازگاری با کشت پاییزه دارند. با این حال، برای ارزیابی دقیق‌تر پایداری عملکرد و مقاومت به سرما، ضروری است که آزمایش در شرایط مزرعه‌ای و طی چند سال تکرار شود.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: The impact of climate change on agricultural production has emerged as one of the important research priorities in recent decades. In this regard, drought stress plays a critical role in reducing crop yield and adversely affects agricultural production worldwide. In Iran, the lentil plant is mainly cultivated in the spring under rainfed conditions. This cropping system is associated with challenges, including low grain yield and production fluctuations. Shifting to a fall-sown cropping system could be an effective strategy to increase yield potential and production stability. However, the success of this strategy depends on the identification, evaluation, and introduction of cold-tolerant cultivars. Methods: The present study was conducted at the research farm of the Faculty of Agriculture, University of Zanjan, during the 2023–2024 growing season. Twenty-nine native lines, 11 lines from the International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA), four cultivars from the Field Crops Central Research Institute (FCCRI), Turkey, one unknown genotype, and four control checks were evaluated under regional rainfed conditions. The experiment was laid out in a randomized complete block design with three replications. Days to 50% flowering, days to 50% podding, days to 50% maturity, and grain filling period were the recorded traits. Three plants were randomly selected from each plot to measure morphological traits, including plant height, lowest pod height, and height of most pods. Grain yield per plant, the number of seeds per plant, straw weight per plant, biomass per plant, thousand-grain weight, and harvest index were recorded as well. Survival percentage was used to assess cold tolerance. The analysis of variance and hierarchical clustering were conducted using R software. The deviation of the mean of each cluster from the overall mean was calculated using standardized data. Mean comparisons were performed using Duncan’s multiple range test. Phenotypic and genotypic coefficients of variation and heritability were estimated in the analyses. Results: The minimum air temperature recorded during the growing season was −12.5 °C. A late-spring frost at −2 °C occurred during the flowering of the genotypes. The analysis of variance revealed highly significant differences (P < 0.001) among genotypes for all measured traits. High phenotypic and genotypic coefficients of variation were observed for the number of seeds per plant, grain yield per plant, biomass per plant, and straw weight per plant. The cluster heatmap grouped the genotypes into four distinct clusters. Genotypes 33, 17, 12, 3, 42, and 23 presented the lowest survival percentages and were assigned to I and II clusters; all were derived from ICARDA. Clusters III and IV showed a higher survival percentage than the overall mean. Native lines 7, 8, 26, 44, 38, 40, 34, 29, and 4, all with survival percentages exceeding 90%, were grouped into these clusters. Genotypes with the lowest days to 50% flowering (mainly from ICARDA) were grouped in Cluster II. Clusters III and IV, mainly composed of native lines, exhibited grain yield and seed number means higher than the overall mean. Genotypes 31, 49, 32, and 13 exhibited the highest grain yield and belonged to native lines. Genotypes 38, 13, 1, 31, 44, 32, and 49 exhibited the highest number of seeds, all of which were native lines. In terms of plant height, genotypes 49 and 44 (native line) and 16 and 30 (from FCCRI) exhibited the highest values. Genotypes 5 (native line) and 16 showed higher values for the height of the lowest pod, while genotypes 16, 9, and 30 (from FCCRI) demonstrated higher values for the height of most pods. Conclusions: The valuable genetic variability observed among genotypes can be effectively utilized in breeding programs. High heritability (84%) was observed for survival percentage as a cold resistance indicator. This underscores the potential for effective selection to improve plant survival in lentil under cold stress conditions. The highest-yielding genotypes were found among the native lines. Several FCCRI cultivars exhibited superior performance in height-related traits. A subset of ICARDA lines exhibited desirable phenological traits, such as early flowering and maturity. Integrating diverse genetic resources into breeding programs will accelerate the development of lentil cultivars adapted to rainfed conditions, resistant to cold, and suitable for mechanical harvesting. This study indicates that some evaluated genotypes have favorable potential for adaptation to autumn cultivation. Nevertheless, it is essential to repeat the experiment under on-farm conditions over multiple years for a more precise assessment of yield stability and cold tolerance.  </div> تاریخ کاشت, تجزیه کلاستر, درصد بقا, سرمای دیررس بهاره, وراثت‌پذیری Sowing date, Cluster analysis, Survival percentage, Late-spring frost, Heritability 117 128 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1323-1&slc_lang=fa&sid=1 Zeinab Mohammadi زینب محمدی zeinabmohammadi@znu.ac.ir 100319475328460027493 0009-0005-1054-8293 Yes Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران Jalal Saba جلال صبا saba@znu.ac.ir 100319475328460027494 100319475328460027494 No Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران Afshin Tavakoli افشین توکلی Tavakoli@znu.ac.ir 100319475328460027495 100319475328460027495 No Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران Kamran Afsahi کامران افصحی afsahi@znu.ac.ir 100319475328460027496 100319475328460027496 No Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران