Journal of Crop Breeding

fa ارزیابی عملکرد و اجزای عملکرد برخی ژنوتیپ‌های گلرنگ(Carthamus tinctorius L) تحت تنش خشکی Evaluation of yield and yield components of some safflower (Carthamus tinctorius L) genotypes under drought stress اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research مقدمه و هدف: تنش خشکی یکی از مهمترین عامل های محیطی محدود کننده عملکرد گیاهان زراعی محسوب میشود که با مکانسیمهای مختلف چرخه حیات گیاهان زراعی را تحت تأثیر قرار میدهد و موجب کاهش تولید محصولات کشاورزی در سرتاسر دنیا می شود. گلرنگ گیاهی است که نسبت به تنش شوری و خشکی مقاوم هست. هرچند گلرنگ به دلیل داشتن ریشههای عمیق و گسترده می‌تواند تنشهای محیطی مانند شوری و خشکی را تحمل کند و با این وجود عملکرد این گیاه علیرغم تحمل به تنش خشکی آن ممکن است تحت تأثیر تنش خشکی قرار گیرد. اهمیت گلرنگ به دلیل مقاومت بالای این گیاه به شرایط نامساعد محیطی از جمله خشکی و نیز قابلیت بالای این گیاه در تولید روغن برکسی پوشیده نیست. لیکن در این بین شناخت ژنوتیپهایی که توانایی سازگاری بیشتری با شرایط مذکور دارند گامی مهم در دستیابی به عملکردهای قابل قبول میباشد؛ بنابراین هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی و مقایسه عملکرد و اجزای عملکرد برخی ژنوتیپهای گلرنگ به تنش خشکی و شناسایی ژنوتیپهای متحمل به خشکی میباشد. مواد و روش‌ها: بهمنظور ارزیابی عملکرد و اجزای عملکرد ژنوتیپهای گلرنگ تحت تنش خشکی، آزمایشی بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار، طی پاییز 1401 در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ایلام در دمای 34-22 درجه سانتیگراد و رطوبت 70-40 درصد انجام شد. در این آزمایش 82 ژنوتیپ گلرنگ که بذور آن‌ها از مؤسسه IPK آلمان تهیه شدند، از نظر مقاومت به سطوح تنش آبیاری در دو سطح شامل نرمال (100 درصد ظرفیت زراعی بهعنوان شاهد) و 50 درصدی (50 درصد گنجایش ظرفیت زراعی بهعنوان تنش) مورد ارزیابی قرار گرفتند. از هرگلدان یک بوته برداشت و پس از جدا کردن دانه هر یک بهطور جداگانه نگهداری شدند. برای خشک کردن بوتهها، به مدت 48 ساعت در آون در دمای 75 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. پس از خشک شدن نمونهها، بهوسیله ترازوی دقیق وزن دانه و بوته، عملکرد بیولوژیکی محاسبه گردید. تجزیه و تحلیل آماری دادهها شامل تجزیه واریانس و مقایسه میانگین به روش LSD با نرم افزار SAS نسخه 4/9 انجام شد. جهت رسم ماتریس هیت‌مپ و دندروگرام و تجزیه به مولف اصلی از نرم افزار R نسخه 4/3  و پکیج pheatmap  استفاده شد. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس مربوط به ارتفاع بوته و سطح برگ نشان داد که این دو صفت تحت تأثیر تنش خشکی، ژنوتیپ و اثر متقابل تنش در ژنوتیپ در سطح احتمال یک درصد قرار گرفتند. نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی در ژنوتیپ نشان داد، تنش موجب کاهش ارتفاع بوته و سطح برگ در برخی ژنوتیپ‌های و تغییر غیر معنی‌داری در برخی ژنوتیپ‌های شد. طبق بررسی‌های انجام شده مشخص شد که تنش خشکی بر نمو گیاهان، به‌ویژه گلرنگ که اغلب در مناطق نیمه‌خشک و خشک کشت می‌شود، تأثیر می‌گذارد. ارتفاع و سطح برگ گیاه از صفات مورفولوژیکی کلیدی است که تحت تأثیر تنش خشکی قرار می‌گیرند و واکنش آن می‌تواند به‌طور قابل‌توجه بین ژنوتیپ‌های مختلف متفاوت باشد. تعداد شاخه فرعی و وزن خشک بوته: تعداد شاخه فرعی و وزن خشک بوته نیز تحت تأثیر تنش خشکی، ژنوتیپ و اثر متقابل تنش در ژنوتیپ در سطح احتمال یک درصد قرار گرفتند. نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی در ژنوتیپ در مورد این دو صفت نشان داد، تنش موجب کاهش وزن خشک بوته و تعداد شاخه فرعی در برخی ژنوتیپ‌های و تغییر غیرمعنی‌دار در برخی دیگر شد. اجزای عملکرد دانه: نتایج تجزیه واریانس اجزای عملکرد دانه از قبیل تعداد طبق در بوته، قطر طبق، تعداد دانه در طبق، وزن صد دانه و تعداد کل دانه در بوته نشان داد که این صفات تحت تأثیر تنش خشکی، ژنوتیپ و اثر متقابل تنش در ژنوتیپ در سطح احتمال یک درصد قرار گرفتند. نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی در ژنوتیپ نشان داد، تعداد طبق در بوته و قطر طبق تحت تنش کاهش یافتند که این تغییرات بسته به ژنوتیپ متفاوت می‌باشد. اثرات متقابل تنش خشکی در ژنوتیپ در مورد تعداد دانه در طبق، وزن صد دانه و تعداد کل دانه در بوته نیز نشان داد، تنش موجب کاهش این صفات در برخی ژنوتیپ‌های شد. در شرایط بدون تنش، بالاترین تعداد دانه در طبق مربوط به ژنوتیپ‌های 45 و 33 با میانگین‌های 3/26 و 3/20 عدد مشاهده شد. تنش خشکی به‌طور قابل‌توجهی بر اجزای عملکردی ژنوتیپ‌های گلرنگ، ازجمله وزن صد دانه، تعداد دانه در هر طبق و تعداد طبق در هر گیاه تأثیر می‌گذارد. عملکرد دانه: عملکرد دانه نیز تحت تأثیر تنش خشکی، ژنوتیپ و اثر متقابل تنش در ژنوتیپ در سطح احتمال یک درصد قرار گرفت. نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی نشان داد، تنش موجب کاهش عملکرد دانه در برخی ژنوتیپ‌های شد. عملکرد بیولوژیک: عملکرد بیولوژیک نیز تحت تأثیر تنش خشکی، ژنوتیپ و اثر متقابل تنش در ژنوتیپ در سطح احتمال یک درصد قرار گرفت .نتایج نشان داد، تنش موجب کاهش عملکرد بیولوژیک در برخی ژنوتیپ‌های گلرنگ شد. ماتریس هیت‌مپ و دندروگرام: نتایج ماتریس هیت‌مپ و دندروگرام صفات و ژنوتیپ‌های مورد ارزیابی نشان داد که در این بین ژنوتیپ‌های 4، 8 و 53 کمترین تشابه و ژنوتیپ‌های 44 و 31 بالاترین تشابه را نشان دادند. همچنین ژنوتیپ‌های مورد بررسی از نظر اجزای عملکرد دانه می‌توان به دو گروه دسته‌بندی شوند. گروه بالایی ماتریس محدوده ضریب بین 1- تا 2- بود و گروه دوم نیز در پایین ماتریس قرار دارند ضریب بین 1 تا 2 داشتند.نتایج کلاستربندی ژنوتیپ‌ها و صفات نیز نشان داد که عملکرد بیولوژیک، ارتفاع بوته، سطح برگ و وزن خشک در یک گروه، وزن دانه و قطر طبق در یک گروه و اجزای عملکرد دانه نیز در یک گروه قرار گرفتند. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج مشخص شد که تنش خشکی موجب محدودیت در رشد گلرنگ و کاهش عملکرد و اجزای عملکرد دانه شد. همچنین واکنش ژنوتیپ‌های مورد مطالعه به تنش متفاوت بوده به طوری که در برخی صفات عملکرد و اجزای عملکرد  کاهش یافته و در برخی ژنوتیپ ها تغییرات غیر معنی داری مشاهده شد.  در شرایط بدون تنش  ژنوتیپ های  11 (با عملکرد دانه 10/8 گرم در بوته)، 72  (با عملکرد دانه 18/8 گرم در بوته) بهعنوان ژنوتیپ های برتر و در شرایط تنش نیز ژنوتیپ 19 (با عملکرد دانه 26/12 گرم در بوته) برترین ژنوتیپ شناخته شد.   EXTENDED ABSTRACT  INTRODUCTION AND OBJECTIVES Evaluation of yield and yield components of some safflower genotypes (Carthamus tinctorius L) under drought stress Extended Abstract Introduction and Objective: Drought stress is one of the most important environmental factors limiting crop yield, which affects the life cycle of crop plants through various mechanisms and reduces agricultural production worldwide. Safflower is a plant that is resistant to salinity and drought stress. However, safflower can tolerate environmental stresses such as salinity and drought due to its deep and extensive roots, and yet the yield of this plant may be affected by drought stress despite its tolerance to drought stress. Therefore, the aim of the present study is to investigate and compare the yield and yield components of some safflower genotypes under drought stress and identify drought-tolerant genotypes.  Materials and Methods  In order to evaluate the yield and yield components of safflower genotypes under drought stress, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design with three replications in the fall of 2022 in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture, Ilam University, at a temperature of 22-34 ° C and a humidity of 40-70%. In this experiment, 82 safflower genotypes, whose seeds were obtained from the IPK Institute in Germany, were evaluated for resistance to irrigation stress levels at two levels: normal (100% of the field capacity as a control) and 50% (50% of the field capacity as a stress). One plant was harvested from each pot and after separating the seeds, each was stored separately. To dry the plants, they were placed in an oven at 75°C for 48 hours. After drying the samples, the biological yield was calculated using an accurate scale to measure the weight of the seeds and plants. Statistical analysis of the data, including analysis of variance and comparison of means using the LSD method, was performed using SAS software version 9.4. R software version 3.4 and the pheatmap package were used to draw the heatmap matrix and dendrogram and to analyze the principal components.  RESULTS The results of the analysis of variance for plant height and leaf area showed that these two traits were affected by drought stress, genotype, and the interaction effect of stress in genotype at the probability level of 1%. The results of the comparison of the mean interaction effects of drought stress in genotype showed that stress caused a decrease in plant height and leaf area in some genotypes and a non-significant change in some genotypes. According to the studies conducted, it was determined that drought stress affects the development of plants, especially safflower, which is often cultivated in semi-arid and arid regions. Plant height and leaf area are key morphological traits that are affected by drought stress, and its response can vary significantly between different genotypes.  Grain yield components: The results of analysis of variance of grain yield components such as number of heads per plant, head diameter, number of seeds per head, weight of one hundred seeds and total number of seeds per plant showed that these traits were affected by drought stress, genotype and interaction effect of stress on genotype at the probability level of one percent. The results of comparing the mean interaction effects of drought stress on genotype showed that the number of heads per plant and head diameter decreased under stress, and these changes differed depending on the genotype. The interaction effects of drought stress on genotype for number of seeds per head, weight of one hundred seeds and total number of seeds per plant also showed that stress caused a decrease in these traits in some genotypes. In non-stressed conditions, the highest number of seeds per head was observed for genotypes 45 and 33 with averages of 26.3 and 20.3. Drought stress significantly affected the functional components of safflower genotypes, including 100-seed weight, number of seeds per head, and number of heads per plant. Grain yield: Grain yield was also affected by drought stress, genotype, and the interaction effect of stress on genotype at the 1% probability level. The results of comparing the mean interaction effects of drought stress on genotype showed that stress reduced grain yield in some genotypes. Biological yield: Biological yield was also affected by drought stress, genotype, and the interaction effect of stress on genotype at the 1% probability level. The results showed that stress reduced biological yield in some safflower genotypes. Heatmap and Dendrogram Matrix: The results of the heatmap and dendrogram matrix of the evaluated traits and genotypes showed that genotypes 4, 8, and 53 showed the least similarity and genotypes 44 and 31 showed the highest similarity. Also, the studied genotypes can be classified into two groups in terms of grain yield components. The upper group of the matrix had a coefficient range between -1 and -2, and the second group, located at the bottom of the matrix, had a coefficient between 1 and 2. The clustering results of genotypes and traits also showed that biological yield, plant height, leaf area, and dry weight were in one group, grain weight and head diameter were in one group, and grain yield components were also in one group. CONCLUSION According to the results, it was determined that drought stress limited the growth of safflower and reduced the yield and yield components of the grain. Also, the response of the studied genotypes to stress was different, so that some yield traits and yield components decreased and insignificant changes were observed in some genotypes. In non-stress conditions, genotypes 11 (with a grain yield of 8.10 g per plant), 72 (with a grain yield of 8.18 g per plant) were recognized as superior genotypes, and in stress conditions, genotype 19 (with a grain yield of 12.26 g per plant) was recognized as the best genotype.   وزن صد دانه, سطح برگ, تعداد دانه, تحمل, شاخص برداشت Hundred-seed weight, leaf area, grain number, tolerance, harvest index 0 0 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1045-6&slc_lang=fa&sid=1 Somayeh Soufinia سمیه صوفی نیا somayhe.soofinia@gmail.com 100319475328460027829 100319475328460027829 Yes Arash Fazeli آرش فاضلی a.fazeli@ilam.ac.ir 100319475328460027830 100319475328460027830 No reza Haghi رضا حقی reza.haghi83@gmail.com 100319475328460027831 100319475328460027831 No