Journal of Crop Breeding

fa ارزیابی عملکرد و برخی صفات مورفولوژیک در لاین‌‌های دابل هاپلوئید گندم نان (.Triticum aestivum L) تحت شرایط تنش خشکی The Evaluation of Yield and Some Morphological Traits in the Double Haploid Line of Bread Wheat Genotypes (Triticum aestivum L.) under Drought Stress Conditions اصلاح نباتات General پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: به عنوان یکی از مهم‌ترین غلات جهان، گندم نقشی کلیدی در تأمین امنیت غذایی و پایداری کشاورزی ایفا می‌کند. اهمیت این گیاه نه تنها در تغذیه انسان بلکه در اقتصاد جهانی و برنامه‌های اصلاح نژاد نیز برجسته است. گندم (Triticum aestivum L.) گیاهی خودگشن متعلق به خانواده گندمیان، منبع اصلی کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها محسوب می‌شود. علاوه بر این، دانه گندم حاوی مقادیر قابل توجهی فیبر، مواد معدنی، مواد ضروری و ویتامین‌های گروه B است که آن را به یکی از مهمترین و استراتژیک‌ترین غلات در سراسر جهان تبدیل می‌کند. اخیراً، هدف اصلی برنامه‌های اصلاح نژاد در ایران، معرفی ارقام پرمحصول سازگار با شرایط آبی و دیم بوده است. با این حال، تنش خشکی به عنوان یکی از مهمترین عوامل محدود کننده در تولید محصولات کشاورزی، به ویژه در مناطق دیم، شناخته شده است. این پدیده بر صفات مورفوفیزیولوژیکی گندم مانند ارتفاع گیاه، محتوای نسبی آب برگ، سطح برگ فتوسنتزی، محتوای کلروفیل و کارایی روزنه تأثیر منفی می‌گذارد که منجر به کاهش عملکرد دانه، وزن دانه، طول سنبله و تعداد دانه می‌شود. در چنین شرایطی، شناسایی ژنوتیپ‌های مقاوم و سازگار برای بهبود تحمل گندم به کمبود آب بسیار مهم است. تنش خشکی، به عنوان یکی از گسترده‌ترین و شدیدترین محدودیت‌های محیطی، چالشی جدی برای تولید پایدار محصولات کشاورزی، به ویژه در مناطق دیم و نیمه‌خشک است که وابستگی به بارش طبیعی و نوسانات اقلیمی، این مشکل را تشدید می‌کند. هدف از این مطالعه ارزیابی صفات مورفولوژیکی و اجزای عملکرد در لاین‌های دابل هاپلوئید گندم نان، شناسایی ژنوتیپ‌های متحمل به خشکی و حساس برای استفاده در برنامه‌های اصلاحی آینده و تعیین مهم‌ترین اجزای عملکرد در شرایط تنش و سهم آنها در عملکرد دانه بود. مواد و روش‌ها: این مطالعه در گلخانه دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال‌های 1403-1402 انجام شد. سیزده لاین دابل هاپلوئید گندم نان به همراه والدین آنها (Trident و Molinuex) و پنج رقم شاهد (احسان، آرمان، تیرگان، آراز و تکتاز) در منطقه مازندران با هم مقایسه شدند. محیط کشت شامل مخلوط خاک مزرعه و کود دامی با نسبت 1:3 بود و بذرها در عمق 2 سانتی‌متر در گلدان‌هایی با ظرفیت 5 کیلوگرم کاشته شدند. این آزمایش به صورت فاکتوریل بر اساس طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. سطوح تنش خشکی شامل 70 درصد ظرفیت مزرعه (شاهد)، 50 درصد ظرفیت مزرعه (تنش متوسط) و30 درصد ظرفیت مزرعه (تنش شدید) بود. تیمارهای تنش در پایان ساقه رفتن و شروع تشکیل سنبله اعمال شدند. سه گلدان از هر تیمار برای مقیاس گذاری انتخاب شدند و آبیاری دقیقاً بر اساس ظرفیت مزرعه تنظیم شد. کنترل علف‌های هرز و تغذیه گیاه در طول دوره رشد به صورت دستی مدیریت شد تا اثرات غیر هدف به حداقل برسد. صفات مورفولوژیکی (ارتفاع بوته، طول و عرض برگ پرچم، تعداد میانگره، طول میانگره، طول سنبله) و صفات مرتبط با عملکرد (وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله، و عملکرد دانه در گلدان) در مراحل مختلف رشد اندازه‌گیری و ثبت شدند تا اثرات مستقیم و غیر مستقیم تنش خشکی بر عملکرد و اجزای آن ارزیابی شود. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS تجزیه و تحلیل شدند و نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Excel تهیه شدند. برای ارزیابی پاسخ ژنوتیپ‌ها به تنش خشکی، مقایسه میانگین‌ها، همبستگی صفات، تجزیه خوشه‌ای و شاخص‌های تحمل به خشکی (SI، YSI، TOL، GMP، MP، DSI و RD) برای تیمار تحت تنش محاسبه شدند. یافته‌ها: نتایج تفاوت‌های معنی‌داری را در پاسخ لاین‌های دابل هاپلوئید به تنش خشکی نشان دادند. ژنوتیپ‌هایی مانند DH-57، DH-162، DH-117، احسان، آرمان و Trident به عنوان ژنوتیپ‌های برتر متحمل به خشکی شناسایی شدند، در حالی که DH-20 و DH-250 کاهش شدیدی در عملکرد و اجزای آن نشان دادند و به عنوان ژنوتیپ‌های حساس طبقه‌بندی شدند. بررسی شاخص‌های تحمل به خشکی (YSI، SI، TOL، GMP، MP، DSI و RD) نشان داد که لاین‌های دابل هاپلوئید مقاوم نه تنها عملکرد مناسبی را در شرایط تنش تولید کردند، بلکه در شرایط عادی نیز پایداری بیشتری نشان دادند. تجزیه همبستگی نشان داد که در شرایط خشکسالی شدید، وزن صد دانه و صفات برگ قوی‌ترین ارتباط مثبت را با عملکرد داشتند، در حالی که در شرایط تنش متوسط، ارتفاع گیاه و طول میانگره نقش برجسته‌ای ایفا کردند. تجزیه خوشه‌ای نشان داد که ژنوتیپ‌ها بر اساس صفات کلیدی در شرایط مختلف گروه‌بندی شدند: صفات رویشی و زایشی در شرایط عادی نقش حیاتی داشتند، در حالی که صفات مرتبط با برگ و عملکرد در شرایط خشکسالی شدید مهم بودند. نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که تنش خشکی در سطوح مختلف ظرفیت زراعی اثرات معنی‌داری بر صفات مورفولوژیکی و عملکردی گندم داشت. در شرایط خشکسالی شدید، صفات برگ و وزن صد دانه مهمترین نقش را در عملکرد داشتند، در حالی که در شرایط تنش متوسط، صفات رویشی و زایشی تأثیر بیشتری داشتند. تجزیه همبستگی، تجزیه خوشه‌ای و شاخص‌های تحمل به خشکی، ژنوتیپ‌های متحمل مانند DH-57، DH-162، DH 117، احسان، آرمان و Trident را از ژنوتیپ‌های حساس متمایز کرد و رویکردی جامع برای غربالگری و معرفی ارقام پایدار سازگار با محیط‌های کم‌آب آینده ارائه داد.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: As one of the world's most important cereals, wheat plays a key role in ensuring food security and agricultural sustainability. Its importance is not only in human nutrition but also in the global economy and breeding programs. Wheat (Triticum aestivum L.), a self-pollinating plant belonging to the family of Cereals, is a major source of carbohydrates and proteins. Moreover, wheat grain contains significant amounts of fiber, minerals, essentials, and B-group vitamins, making it one of the most important and strategic cereals worldwide. Recently, the main objective of breeding programs in Iran has been the introduction of high-yielding cultivars adapted to both irrigated and dryland conditions. However, drought stress is recognized as one of the most critical limiting factors in crop production, particularly in dryland areas. This phenomenon negatively affects wheat morpho-physiological traits, such as plant height, relative leaf water content, photosynthetic leaf area, chlorophyll content, and stomatal efficiency, leading to reductions in grain yield, grain weight, spike length, and grain number. Under such conditions, identifying resistant and adaptable genotypes is crucial for improving wheat tolerance to water deficit. Drought stress, as one of the most widespread and severe environmental constraints, poses a serious challenge to sustainable crop production, especially in dryland and semi-arid regions where it intensifies the problem depending on natural precipitation and climatic fluctuations. This study aimed to evaluate morphological traits and yield components in double haploid lines of bread wheat, identify drought-tolerant and sensitive genotypes for future use in breeding programs, and determine the most important yield components under stress conditions and their share in grain yield. Methods: This study was conducted in the greenhouse of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University during 2023–2024. Thirteen double haploid lines of bread wheat, alongwith their parents (Trident and Molinuex), and five control cultivars (Ehsan, Arman, Tirgan, Araz, and Taktaz) were compared in the Mazandaran area. The planting medium consisted of farm soil and manure mixed at a ratio of 1:3, and seeds were sown at a depth of 2 cm in pots with a capacity of 5 kg. The experiment was arranged as a factorial experiment based on a randomized complete block design with three replications. Drought stress levels included 70% field capacity (control), 50% field capacity (moderate stress), and 30% field capacity (severe stress). Stress treatments were applied at the end of stem elongation and the onset of spike formation. Three pots from each treatment were selected for calibration, and irrigation was precisely adjusted based on field capacity. Weed control and plant nutrition were manually managed throughout the growth period to minimize non-target effects. Morphological traits (plant height, flag leaf length and width, the number of internodes, internode length, and spike length) and yield-related traits (hundred-grain weight, grain number per spike, and grain yield per pot) were measured and recorded at different growth stages to assess the direct and indirect effects of drought stress on yield and its components. Data were analyzed using SPSS software, and graphs were prepared by Excel software. To evaluate genotype responses to drought stress, mean comparisons, trait correlations, cluster analysis, and drought tolerance indices (SI, YSI, TOL, GMP, MP, DSI, and RD) were calculated for the stressed treatment. Results: The results revealed significant differences in the responses of double haploid lines to drought stress. DH-57, DH-162, DH-117, Ehsan, Arman, and Trident were the genotypes identified as superior drought-tolerant genotypes, whereas DH-20 and DH-250 exhibited severe reductions in yield and its components and were classified as sensitive genotypes. The consideration of drought tolerance indices (YSI, SI, TOL, GMP, MP, DSI, and RD) indicated that resistant double haploid lines not only produced suitable yield under stress conditions but also showed greater stability under normal conditions. Correlation analysis demonstrated that hundred-grain weight and leaf traits had the strongest positive association with yield under severe drought, while plant height and internode length played a prominent role under moderate stress. Cluster analysis showed that genotypes were grouped based on key traits under different conditions: vegetative and reproductive traits played a critical role under normal conditions, whereas leaf and yield-related traits were important under severe drought conditions. Conclusion: This study demonstrated that drought stress at different levels of field capacity had significant effects on wheat morphological and yield traits. Under severe drought, leaf traits and hundred-grain weight played the most important role in yield performance, while vegetative and reproductive traits were more influent under moderate stress. Correlation analysis, cluster analysis, and drought tolerance indices distinguished tolerant genotypes, such as DH-57, DH-162, DH-117, Ehsan, Arman, and Trident, from sensitive ones, providing a comprehensive approach for screening and introducing stable cultivars adapted to future water-limited environments.  </div> عملکرد دانه, کشاورزی فاریاب, صفات مورفولوژیک, لاین Grain yield, Dryland agriculture, Morphological traits, Line 163 176 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1333-1&slc_lang=fa&sid=1 Behnaz Neysi بهناز نیسی beh.neysi66@gmail.com 100319475328460027218 100319475328460027218 No Department of Genetics and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran گروه ژنتیک و به‎ نژادی گیاهی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاوزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Gholamali Ranjbar غلامعلی رنجبر ali.ranjbar@sanru.ac.ir 100319475328460027219 100319475328460027219 Yes Department of Genetics and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran گروه ژنتیک و به‎ نژادی گیاهی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاوزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Hamid Najafi Zarini حمید نجفی زرینی najafi316@gmail.com 100319475328460027220 100319475328460027220 No Department of Genetics and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran گروه ژنتیک و به‎ نژادی گیاهی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاوزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران