Journal of Crop Breeding

fa بررسی پایداری ژنوتیپ‌‌های ذرت بر اساس صفات فیزیولوژیک و عملکرد با روش‌های اثرات اصلی جمع‌پذیر و اثرات متقابل ضرب‌پذیر (AMMI) وGGE بای‌پلات تحت تنش‌های شوری و کمبود فسفر Investigation of the stability of maize genotypes based on physiological traits and grain yield using additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) and GGE biplot methods under salt stress and phosphorus deficiency اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research چکیده مبسوط مقدمه و هدف: انتخاب ژنوتیپ‌های برتر ذرت (Zea mays L.) برای دستیابی به عملکرد دانه بالا اهمیت زیادی دارد. تولید ذرت به‌طور فزاینده‌ای تحت تأثیر تنش‌های غیرزیستی مانند شوری و کمبود فسفر قرار دارد که پایداری عملکرد و امنیت غذایی را در محیط‌های تحت تنش تهدید می‌کنند. تنوع ژنتیکی و انتخاب، اجزای کلیدی در اصلاح نژاد ذرت هستند که به حداکثر رساندن سود ژنتیکی و بهره‌وری کمک می‌کنند. تعامل ژنوتیپ با محیط (G×E)  یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده برنامه‌های اصلاحی محسوب می‌شود که همبستگی بین پارامترهای ژنوتیپی و فنوتیپی را کاهش می‌دهد و پیشرفت انتخاب را پیچیده می‌کند. در میان مدل‌های متعددی که برای ارزیابی تعامل G×E پیشنهاد شده‌اند، مدل‌های AMMI و GGE-biplot از جمله کاربردیترین مدل‌ها هستند. هدف این مطالعه، تجزیه و تحلیل تعامل ژنوتیپ با محیط برای تعیین پایداری عملکرد دانه و چندین صفت فیزیولوژیکی ذرت در شرایط اقلیمی مختلف، با تأکید بر شناسایی ژنوتیپ‌های سازگار و پایدار برای محیط‌های مورد مطالعه با استفاده از مدل اثرات اصلی جمعپذیر و اثرات متقابل ضربپذیر (AMMI) و روش گرافیکی GGE بای‌پلات بود. مواد و روش‌ها: در این مطالعه 86 ژنوتیپ ذرت که از چندین مرکز تحقیقاتی (دانشگاه رازی کرمانشاه، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی و مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج) تهیه شده بودند در چهار شرایط محیطی شامل بدون شوری، تنش شوری، فسفر بهینه و تنش کمبود فسفر مورد ارزیابی قرار گرفتند تا پایداری عملکرد دانه (GY)، عملکرد بیولوژیک (BY)، دمای کانوپی (CT) و محتوای نسبی آب (RWC) در آنها بررسی شود. آزمایش به صورت گلدانی در فضای باز در دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه با استفاده از طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در فصل زراعی سال 1396 انجام شد. از روشهای تجزیه پایداری؛ اثرات اصلی جمعپذیر و اثرات متقابل ضربپذیر (AMMI) وGGE  بایپلات جهت تجزیه و تحلیل برهمکنش ژنوتیپ و محیط صفات فیزیولوژیک و عملکرد دانه استفاده شد. یافتهها: با توجه به تعامل معنی‌دار ژنوتیپ با محیط، تجزیه و تحلیل پایداری با استفاده از دو روش چندمتغیره AMMI و GGE بای‌پلات انجام شد. نتایج نشان داد که مؤلفه اصلی اول، بخش عمده‌ای از تغییرات تعامل ژنوتیپ با محیط را برای هر چهار صفت در هر دو روش توضیح داد. نتایج شاخص پایداری ASV و مقایسه میانگین عملکرد نشان داد که ژنوتیپ‌های 21 و 14 برای عملکرد دانه (GY)، ژنوتیپ 63 برای عملکرد بیولوژیک (BY)، ژنوتیپ 40 برای دمای کانوپی (CT) و ژنوتیپ 13 برای محتوای نسبی آب (RWC) کاندیداهای ایده‌آلی برای استفاده در برنامه‌های اصلاحی هستند. ژنوتیپ 11 (P14L2) به‌عنوان پایدارترین ژنوتیپ از نظر صفات عملکرد بیولوژیکی و دمای کانوپی در هر دو تحلیل AMMI و  GGEبای‌پلات شناسایی شد. ژنوتیپ 77 (لاین 11) برای عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک بر اساس هر دو تحلیل پایدار بود. ژنوتیپ 4 (P9L3Kahriz) به‌عنوان ژنوتیپی با سازگاری عمومی برای هر چهار صفت در تمام چهار محیط در هر دو تحلیل شناخته شد. ژنوتیپ 25 (P13L1) برای عملکرد دانه در شرایط بدون شوری، ژنوتیپ 10 (P11L7) برای عملکرد دانه و بیولوژیک در تنش شوری، ژنوتیپ 28 (P10L9) برای عملکرد دانه و بیولوژیک در شرایط بدون شوری و ژنوتیپ 16 (P16L4Kahriz) برای هر چهار صفت در تنش شوری در هر دو تحلیل به‌عنوان ژنوتیپ‌های سازگار شناسایی شدند. نتیجه‌گیری: ژنوتیپهای مورد بررسی تنوع ژنتیکی قابل ملاحظهای از لحاظ صفات مورد بررسی؛ عملکرد دانه (GY)، عملکرد بیولوژیک (BY)، دمای کانوپی (CT) و محتوای نسبی آب (RWC) نشان دادند. بر اساس نتایج بهدست آمده از این مطالعه ژنوتیپ 11 (P14L2) به‌عنوان پایدارترین ژنوتیپ از نظر صفات عملکرد بیولوژیک و دمای کانوپی و ژنوتیپ 77 (لاین 11) برای عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک در هر دو تحلیل اثرات اصلی جمعپذیر و اثرات متقابل ضربپذیر (AMMI) وGGE  بایپلات شناسایی شد. این یافته‌ها کارایی تحلیل‌های AMMI و GGE را در تبیین پاسخ‌های پیچیده به تنش و شناسایی ژنوتیپ‌های مقاوم نشان می‌دهد. معرفی ژرم‌پلاسم‌های جدید برای حفظ تنوع ژنتیکی، بهبود صفات، سازگاری با تغییرات محیطی، تسریع در بهبود محصول، حفاظت از محصولات و پاسخگویی به تقاضای بازار امری ضروری است. این اقدام یکی از پایه‌های اساسی برای پاسخگویی به نیازهای امنیت غذایی، کشاورزی پایدار و اصلاح نژاد محصولات به شمار می‌رود. این پژوهش با معرفی ژنوتیپ‌های مقاوم به شوری و تنش کمبود فسفر، گامی در جهت مقابله با این چالش‌های محیطی و ترویج کشاورزی پایدار برداشته است.   Extended Abstract Background: The selection of superior maize (Zea mays L.) genotypes for achieving high grain yield is of great importance. Maize production is increasingly affected by abiotic stresses such as salinity and phosphorus deficiency, which threaten yield stability and food security in stressed environments. Genetic diversity and selection are pivotal components in maize breeding, contributing to the maximization of genetic gain and productivity. The genotype × environment interaction (G×E) is one of the most significant limiting factors in breeding programs, as it reduces the correlation between genotypic and phenotypic parameters and complicates selection progress. Among the various models proposed for evaluating G×E interactions, the AMMI and GGE biplot models are among the most practical. The objective of this study was to analyze the genotype-by-environment interaction for grain yield stability and several physiological traits in maize across different climatic conditions. The research specifically emphasized identifying adapted and stable genotypes for the target environments using the Additive Main Effects and Multiplicative Interaction (AMMI) model and the graphical GGE biplot method. Methods: In this study, 86 maize genotypes obtained from several research centers (Razi University of Kermanshah, Khorasan Razavi Agricultural and Natural Resources Research Center, and the Seed and Plant Improvement Institute of Karaj) were evaluated under four environmental conditions: non-saline, salinity stress, optimal phosphorus, and phosphorus deficiency stress. The objective was to investigate the stability of their grain yield (GY), biological yield (BY), canopy temperature (CT), and relative water content (RWC). The pot experiment was conducted in an open area at the Faculty of Agriculture, Urmia University, using a completely randomized design with three replications during the 2017 growing season. Stability analysis methods—Additive Main Effects and Multiplicative Interaction (AMMI) and GGE biplot—were employed to analyze the genotype-by-environment interaction for the physiological traits and grain yield. Results: Given the significant genotype-by-environment interaction, stability analysis was conducted using two multivariate methods: AMMI (Additive Main Effects and Multiplicative Interaction) and GGE (Genotype and Genotype-by-Environment) biplot. The results demonstrated that the first principal component accounted for the majority of the genotype-by-environment interaction variation for all four traits in both analytical methods. The results from the AMMI Stability Value (ASV) and mean performance comparisons indicated that Genotypes 21 and 14 for grain yield (GY), Genotype 63 for biological yield (BY), Genotype 40 for canopy temperature (CT), and Genotype 13 for relative water content (RWC) are ideal candidates for utilization in breeding programs. Genotype 11 (P14L2) was identified as the most stable genotype across biological yield and canopy temperature triats using both AMMI and GGE biplot analyses. Additionally, Genotype 77 (Line 11) demonstrated stability for both grian yield and biological yield traits across both analytical approaches. Genotype 4 (P9L3Kahriz) was recognized as a genotype with general adaptability for all four traits across all four environments in both analytical methods. Furthermore, several genotypes exhibited specific adaptations: Genotype 25 (P13L1) for grain yield under non-saline conditions, Genotype 10 (P11L7) for both grain and biological yield under salinity stress, Genotype 28 (P10L9) for both grain and biological yield under non-saline conditions, and Genotype 16 (P16L4Kahriz) for all four traits under salinity stress were identified as well-adapted genotypes in both analytical approaches. Conclusion: The studied genotypes showed considerable genetic diversity for the investigated traits: grain yield (GY), biological yield (BY), canopy temperature (CT), and relative water content (RWC). Based on the results of this study, genotype 11 (P14L2) was identified as the most stable genotype for biological yield and canopy temperature triats and Genotype 77 (Line 11) for both grian yield and biological yield traits by both Additive Main effects and Multiplicative Interaction (AMMI) and GGE biplot analyses. These findings demonstrate the efficacy of AMMI and GGE analyses in explaining complex stress responses and identifying resilient genotypes. Introducing new germplasm is essential for maintaining genetic diversity, improving traits, enhancing adaptation to environmental changes, accelerating crop improvement, protecting crops, and responding to market demands. This action is a fundamental pillar for addressing the needs of food security, sustainable agriculture, and plant breeding. By introducing genotypes resistant to salinity and phosphorus deficiency stress, this research takes a step towards addressing these environmental challenges and promoting sustainable agriculture.   AMMI, تعامل ژنوتیپ با محیط, GGE بای‌پلات, تنش شوری, تنش کمبود فسفر, پایداری عملکرد AMMI, Genotype × Environment Interaction, GGE Biplot, Salinity Stress, Phosphorus Deficiency Stress, Yield Stability 0 0 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-313-23&slc_lang=fa&sid=1 Mona Bordbar مونا بردبار bordbar.mon1@yahoo.com 100319475328460027819 100319475328460027819 No Urmia University دانشگاه ارومیه Reza Darvishzadeh رضا درویش زاده r.darvishzadeh@urmia.ac.ir 100319475328460027820 100319475328460027820 Yes Urmia University دانشگاه ارومیه Hadi Alipour هادی علیپور ha.alipour@urmia.ac.ir 100319475328460027821 100319475328460027821 No Urmia University دانشگاه ارومیه