دوره 16، شماره 49 - ( بهار 1403 )
جلد 16 شماره 49 صفحات 31-17 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Asadi1 A A, Amini A, Babaie T, Eivazi A R, Qudsi M. (2024). Identification of Genotypes Tolerant to Drought Stress in Wheat using Quantitative Indices in Different Regions of Iran's Cold Climate. jcb. 16(49), 17-31.
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1463-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1463-fa.html
اسدی علی اکبر، امینی اشکبوس، بابایی تقی، عیوضی علیرضا، قدسی مسعود. شناسایی ژنوتیپ‌های گندم متحمل به تنش کمبود آب انتهای فصل با استفاده از شاخص های تحمل در مناطق سردسیر ایران پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1403; 16 (49) :31-17
مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
چکیده: (300 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: عملکرد در شرایط تنش هیچ‌گاه نتوانسته ملاک دقیقی جهت انتخاب ژنوتیپ‌های متحمل به خشکی باشد و همواره هدف از تهیه ارقام متحمل به خشکی، ایجاد ارقامی بوده که به‌طور نسبی در مقایسه با سایر ژنوتیپ‌ها تنش را بهتر تحمل کنند و در شرایط زراعی یکسان افت عملکرد کمتری را نشان دهند. در اغلب بررسی‌ها برای گزینش مزرعه‌ای گیاهان زراعی فقط عملکرد دانه مدنظر قرار می‌گیرد، درصورتی‌که برخی از پژوهشگران معتقد هستند برای بازدهی بیشتر در اصلاح ارقام سازگار و برتر در مناطق خشک و نیمه‌خشک باید شاخص‌هایی را که در شناسایی پایداری ارقام در شرایط تنش خشکی مؤثر هستند شناسایی کرده و آن‌ها را علاوه بر عملکرد دانه به‌عنوان معیارهای انتخاب مورد استفاده قرار داد، ازاین‌رو وضعیت عملکرد نسبی ژنوتیپ‌ها در شرایط تنش خشکی و شرایط آبی به‌عنوان یک نقطه شروع برای شناسایی و گزینش ژنوتیپ‌ها برای اصلاح در محیط‌های خشک است. در مناطق نیمه‌خشک که پراکنش بارندگی متناسب نیست، پتانسیل عملکرد در شرایط تنش بهترین معیار تحمل به خشکی محسوب نمی‌شود بلکه پایداری عملکرد، مقایسه میزان عملکرد در شرایط تنش و مطلوب معیار مناسب‌تری برای واکنش ژنوتیپ‌ها به تنش رطوبتی پذیرفته می‌شود. در مناطق نیمه‌خشک که پراکنش بارندگی متناسب نیست، پتانسیل عملکرد در شرایط تنش بهترین معیار تحمل به خشکی محسوب نمی‌شود بلکه علاوه بر پایداری عملکرد، مقایسه میزان عملکرد در شرایط تنش و مطلوب، معیار مناسب‌تری برای واکنش ژنوتیپ‌ها به تنش رطوبتی است. با توجه به اینکه اکثر مطالعات مربوط به شاخص‌ها در گونه‌های زراعی و بخصوص گندم تنها در یک مکان و یک سال و در نهایت در یک محیط خاص انجام می‌شود و نتایج حاصل به تمامی محیط‌ها تعمیم داده می‌شود و به هیچ عنوان اثرات متغیر سال و مکان در محاسبه شاخص‌ها مورد توجه قرار نمی‌گیرد؛ بنابراین انتخاب شاخص‌ها و ژنوتیپ‌های متحمل بهنظر صحیح نمی‌باشد. در همین راستا، این تحقیق جهت ارزیابی ژنوتیپ‌های گندم پاییزه ازنظر تحمل خشکی، انتخاب بهترین شاخص‌های تحمل به خشکی و شناسایی ارقام متحمل به تنش خشکی در مناطق مختلف اقلیم سرد کشور انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پروژه تحقیقاتی 20 ژنوتیپ در شرایط آبیاری نرمال و تنش کمبود آب انتهای فصل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه‌های تحقیقاتی کرج، مشهد، میاندوآب و اراک، در سال‌های زراعی 1398-1397 و 1399-1398 مورد بررسی قرار گرفتند. به‌منظور بررسی تحمل خشکی ژنوتیپ‌ها، شاخص های مختلف تحمل و حساسیت به تنش برای ژنوتیپ‌های تحت بررسی تعیین و ژنوتیپ‌ها براساس حساسیت و تحمل به خشکی توسط هر یک از این شاخص‌ها گروه بندی شدند. برای تعیین معیارهایی که همبستگی بالایی باهم دارند، همبستگی بین شاخص‌ها محاسبه گردید. از تجزیه به مؤلفه های اصلی نیز به‌منظور خلاصه نمودن داده ها و ترسیم نمودار براساس دو مؤلفه اول و شناخت شاخص های مطلوب استفاده شد. در نهایت از تجزیه بای‌پلات نیز جهت گروه بندی ژنوتیپ‌ها و شاخص‌های مورد استفاده براساس معیارهای تحمل به خشکی استفاده شد.
یافته‌ها: تنش خشکی باعث کاهش عملکرد ژنوتیپ‌ها گردید ولی، مقادیر کاهش در ژنوتیپ‌های مختلف متفاوت بود. میانگین عملکرد دانه در واحد هکتار برای تمامی ژنوتیپ‌ها در شرایط آبیاری نرمال و تنش خشکی انتهای فصل بهترتیب 002/7 و 215/5 تن در هکتار بود که نشان داد شرایط تنش باعث کاهش حدود 25 درصدی عملکرد دانه در مقایسه با شرایط آبیاری نرمال گردید. شرایط محیطی و زراعی مناطق مختلف و سال‌های مورد بررسی باعث تفاوت در شاخص‌های برآورد شده گردید به‌طوری‌که رتبه‌بندی ژنوتیپ‌ها براساس شاخص‌های مختلف در سال‌ها و مناطق مختلف تغییر کرد. بنابراین بهتر است در مطالعات شاخص‌های تحمل تنش‌ها، بررسی‌ها در چند مکان و چند سال انجام شود تا روند تغییرات عملکردی ارقام و ژنوتیپ‌های مختلف به‌درستی مشخص شده و درنتیجه اطمینان بیشتری نسبت به شاخص‌های تحمل و حساسیت محاسبه‌شده وجود داشته باشد. ژنوتیپ‌های G4، G2، G16 و G5 در هر دو شرایط، عملکرد بالاتری نشان دادند. شاخص‌های STI، MP، GMP، MSTI1، MSTI2، YI، HM و RR همبستگی مثبت و معنی‌داری با عملکرد دانه در شرایط نرمال و تنش داشتند و لذا، برای گزینش مطلوب‌تر ژنوتیپ‌های متحمل به خشکی، می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. تجزیه مؤلفه اصلی نشان داد که می‌توان با استفاده از دو مولفه اول به گروه‌بندی شاخص‌ها پرداخت. اولین مؤلفه اصلی 16/53 درصد از تغییرات کل داده‌ها را توجیه نمود و همبستگی مثبت و معنی‌داری را با عملکرد در شرایط نرمال و تنش و نیز شاخص‌های MP، STI، GMP، YI، MSTI1، MSTI2، HM وRDY داشت. بهدلیل همبستگی بالای این مؤلفه با عملکرد در شرایط نرمال و تنش این مؤلفه به نام مؤلفه پتانسیل عملکرد در شرایط نرمال و تنش نام‌گذاری شد. دومین مؤلفه برآورد شده 33/42 درصد از تغییرات کل داده‌ها را توجیه نمود و همبستگی مثبت و معنی‌داری را با عملکرد در شرایط نرمال و شاخص‌های SSI، TOL، ATI، SSPI وRR نشان داد. بهنظر می‌رسد این مؤلفه قادر است ژنوتیپ‌هایی را که دارای عملکرد بالایی در شرایط تنش هستند را شناسایی کند. تجزیه بای‌پلات نشان داد که شاخص‌های HM، MP، STI، MSTI1، MSTI2، GMP، RDY، YI و SNPI همبستگی مثبت و بالایی با عملکرد در شرایط تنش و نرمال داشتند به‌طوری‌که زوایای تند بین این شاخص‌ها نسبت به هم، نشان از همبستگی مثبت و بسیار بالای آن‌ها باهم داشت. شاخص‌های RDI و YSI با عملکرد در شرایط نرمال همبستگی منفی و شاخص‌های RR، SSI، TOL و SSPIهمبستگی منفی با عملکرد در شرایط تنش داشتند.
نتیجه‌گیری: جهت دست‌یابی به ارقام متحمل به تنش خشکی با استفاده از شاخص‌های تحمل و جهت جلوگیری از اثرات متقابل محیط در ژنوتیپ، آزمایشات باید در سال‌ها و مکان‌های متعدد انجام گیرد تا بتوان اثرات محیط در شاخص‌های محاسبه شده را کاهش داد و نتایج منطقی‌تری را به‌دست آورد. در نهایت می‌توان ژنوتیپ‌های G4، G2، G16، G5 و G17، را به‌عنوان ژنوتیپ‌های با عملکرد بالا در شرایط نرمال و تنش انتخاب کرد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1401/12/7 | ویرایش نهایی: 1403/1/29 | پذیرش: 1402/3/17 | انتشار: 1403/1/29
دریافت: 1401/12/7 | ویرایش نهایی: 1403/1/29 | پذیرش: 1402/3/17 | انتشار: 1403/1/29
فهرست منابع
1. Ahmadi, A., M. Jodi, A. Tavakoli, & M. Ranjbar. 2009. Investigation of yield and its related morphological traits responses in wheat genotypes under drought stress and irrigation conditions. Journal of Crop Production and Processing, 12(46):155-165 (In Persian).
2. Ali, M.B. & A.N. El-Sadek. 2016. Evaluation of drought tolerance indices for wheat (Triticum aestivum L.) under irrigated and rainfed conditions. Communications in Biometry and Crop Science, 11: 77-89.
3. Arsalan, B. 2007. Assessing heritability and variance components of yield and some agronomic traits of different safflower cultivars under stress and non-stress irrigation regimes. Asian Journal of Plant Sciences, 6: 554-557. [DOI:10.3923/ajps.2007.554.557]
4. Ashkani, J., H. Paknia & V. Ghotbi. 2007. Genetic evaluation of physiological traits for screening of suitable spring safflower genotype under stress and non-stress irrigation regimes. Pakistan Journal of Biological Sciences, 10: 2320-2326. [DOI:10.3923/pjbs.2007.2320.2326]
5. Askar, M., A. Yazdansepas, & A. Amini. 2010. Evaluation of winter and facultative bread wheat genotypes under irrigated and post-anthesis drought stress conditions. Seed and Plant Journal, 1-26: 329-313 (In Persian).
6. Ayzanlv, A.S., A.S. Khanghah, & N. Majnoon Hosseini. 2002. Determination of the best drought resistance indices in commercial varieties of soybeans. Abstracts of the Seventh Iranian Crop Science Congress. Seed and Plant Improvement Institute, 55 pp. Karaj, Iran (In Persian).
7. Betran, F.J., D. Beck, M. Banziger, & G.O. Edmeades. 2003. Genetic analysis of inbred and hybrid grain yield under stress and nonstress environments in tropical maize. Crop Science, 43: 807-817. [DOI:10.2135/cropsci2003.8070]
8. Bouslama, M. & W.T. Schapaugh. 1984. Stress tolerance in soybean. Part 1. Evaluation of three screening techniques for heat and drought tolerance. Crop Science, 24: 933-937. [DOI:10.2135/cropsci1984.0011183X002400050026x]
9. Ceccarelli, S. & S. Grando. 1991. Selection environment and environmental sensitivity in barley. Euphytica, 57: 157-167. [DOI:10.1007/BF00023074]
10. Chaves, M.M., J.P. Maroco, & J.S. Pereira. 2003. Understanding plant responses to drought: from genes to the whole plant. Functional Plant Biology, 30: 239-264. [DOI:10.1071/FP02076]
11. Chogan, R., T. Taherkhani, M.R. Gonadha, & M. Khodarahmi. 2006. Evaluation of drought tolerance in grain corn lines using drought stress tolerance indices. Iranian Journal of Crop Science, 8(1): 79-89 (In Persian).
12. Clark, J.M.R., M. Depauw, & T.F. Ownley-Smith. 1992. Evaluation of methods for quantification of drought tolerance in wheat. Crop Science, 32: 723-728. [DOI:10.2135/cropsci1992.0011183X003200030029x]
13. Dastfal, M., V.Y. Barati, Emam, H. Haghighatnia, & M. Ramazanpour. 2011. Evaluation of grain yield and its components in wheat genotypes under terminal drought stress conditions in Darab region. Seed and Plant Production Journal, 272: 195-217 (In Persian).
14. Ehdaie, B., G.A. Alloush, M.A. Madore, & J.G. Waines. 2006. Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: Postanthesis changes in internode dry matter. Crop Science, 46: 735-746. [DOI:10.2135/cropsci2005.04-0033er]
15. Farayedy, Y. 2004. Evaluation of drought tolerance in Kabuli chickpea genotypes. Iranian Journal of Agriculture, 6: 27-38 (In Persian).
16. Farshadfar, E., M.R. Zamani, M. Matlabi, & E.E. Emam-Jome. 2001. Selection for drought resistance chickpea lines. Iranian Journal of Agricultural Sciences, 32: 65-77 (In Persian).
17. Farshadfar, E. & J. Sutka. 2002. Screening drought tolerance criteria in maize. Acta Agronomica Hungarica, 50: 411-16. [DOI:10.1556/AAgr.50.2002.4.3]
18. Fernandez, G.C.J. 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: Kuo C.G., (ed). Adaptation of Food Crops to in Temperature and Water Stress. Shanhua: Asian Vegetable Research and Development Center, Taiwan, Publ. No 93-410, 257-270.
19. Fischer, R.A. & R. Maurer. 1978. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield responses. Australian Journal of Agricultural Research, 29: 897-912. [DOI:10.1071/AR9780897]
20. Gabriel, K.R. 1971. The biplot graphical display of matrices with applications to principal component analysis. Biometrika, 58: 453-467. [DOI:10.1093/biomet/58.3.453]
21. Gavuzzi, P., F. Rizza, M. Palumbo, R.G. Campaline, G.L. Ricciardi, & B. Borghi. 1997. Evaluation of field and laboratory predictors of drought and heat tolerance in winter cereals. Canadian Journal of Plant Science, 77: 523-531. [DOI:10.4141/P96-130]
22. Golabadi, M., A. Arzani, & S.A.M. Mirmohammadi Maibody. 2006. Assessment of drought tolerance in segregating populations in durum wheat. African Journal of Agricultural Research, 1: 162-171.
23. Golparvar, A.R. 2000. Evaluation of some genotypes of wheat under drought stressed and
24. non-stressed conditions and determination of the most suitable selection criteria in both
25. conditions. MSc. Thesis, College of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran (In Persian).
26. Huang, B. 2000. Role of root morphological and physiological characteristics in drought resistance of plants. In: Wilkinson, R.E. (ed.) and Plant-Environment Interactions, 2: 39-64. [DOI:10.1201/9780824746568.ch2]
27. Hessadi, P. 2006. Selection for drought resistance in lines of barley in Kermanshah region. Journal of Agriculturl region. Journal of Agricultural Sciences, 1: 143-153 (In Persian).
28. Ilker, E., Ö. Tatar, F. Aykut Tonk, & M. Tosun. 2011. Determination of tolerance level of some wheat genotypes to post-anthesis drought. Turkish Journal of Field Crops, 16(1): 59-63.
29. Jafari, A., R. Choukan, Paknejad, F. & A. Pourmaidani. 2007. Study of selection indices for drought tolerance in some of grain mize hybrids. Iranian Journal of Crop Science, 9: 200-212 (In Persian).
30. Jensen, N.F. 1988. Plant Breeding Methodology. Cornell univercity. New York. Jogn wiley: 379-380.
31. Karami, A., M.R. Ghanadha, M. Naghavi, & M. Mardi. 2005. Evaluation of drought resistance in barley. Journal of Agricultural Sciences, 36(3): 547-560 (In Persian).
32. Kargar, S.M.A., M.R. Ghannadha, R. Bozorgi-Pour, A.A. Atari, & H.R. Babaei. 2004. Investigation of drought tolerance indices in some soybean genotypes under restricted irrigation condition. Iranian Journal of Agricultural Science, 35: 97-111 (In Persian).
33. Khalilzade, G.H. & H. Karbalai-Khiavi. 2002. Investigation of drought and heat stress on advanced lines of durum wheat. In: Proc of the 7th Iranian Congress of Crop Sciences, 563-564 pp. Gilan, Iran (In Persian).
34. Lan, J. 1998. Comparison of evaluating methods for agronomic drought resistance in crops. Acta Agricult Bor-occid Sinic, 7: 85-87.
35. Maleki, A., F. Babaei, H. Cheharsooghi, J. Amin & A. Asadi Dizaji. 2008. The study of seed yield stability and drought tolerance indices of bread wheat genotypes under irrigated and non-irrigated conditions. Research Journal of Biological Sciences, 3: 841-844.
36. Moghaddam, A. & M.H. Hadizade. 2002. Response of corn (Zea mays L.) hybrids and their parental lines to drought using different stress tolerance indices. Seed and Plant Improvement Journal, 18: 255- 272 (In Persian).
37. Mohammadi, A., Bihamta, M.R., Soluoki, M. & H.R. Dorri. 2008. Study of quantitative and qualitative traits and their relationships with grain yield in white bean (Phaseolus vulgaris L.) under optimum and limited irrigation conditions. Iranian Journal of Crop Sciences, 10(3): 231 -243 (in Persian).
38. Moosavi, S.S., B. Yazdi Samadi, M.R. Naghavi, A.A. Zali, H. Dashti, & A. Pourshahbazi. 2008. Introduction of new indices to identify relative drought tolerance and resistance in wheat genotypes, Desert, 12: 165-178.
39. Naderi, A., A. Hashemi Dezfuli, R. Shokrani, & A. Rezaei. 1998. Effects of irrigation cut-off time and harvest date on quantitative and qualitative yield of sugarcane of CP-57 variety in Khuzestan, Iranian Journal of Crop Sciences, 1(1): 13-19 (In Persian).
40. Naeemi, M., G. A. Akbari, A.H. Shirani Rad, S.A.M. Modares Sanavi, S.A. Sadat Nouri, & H. Jabari. 2008. Evaluation of drought tolerance in different Canola cultivars based on stress evaluation indices in terminal growth duration. Electronic Journal of Crop Production, 3: 83-98 (In Persian).
41. Naghavi, M.R., M. Moghaddam, M. Toorchi, & M.R. Shakiba, 2016. Evaluation of spring wheat cultivars based on drought resistance indices, Journal of Crop Breeding, 8(17): 192-207 (In Persian). [DOI:10.18869/acadpub.jcb.8.17.207]
42. Normand Moayed, F.M., E. Rostam, & M.R. Ghanadha. 2001. Assessment of drought resistance indices in bread wheat. Iranian Journal of Agricultural Sciences, 32: 805-795 (In Persian).
43. Qajarspanlu, M., H. Siadat, & S.K. Mir Latifi. 2000. Effect of limited irrigation at different growth stages on yield and water use efficiency and comparison of several indices of drought tolerance in wheat cultivars. Iranian Journal of Water and Soil, 12: 75-64 (In Persian).
44. Rajaram, S. & M. Van Ginkle. 2001. Mexico, 50 years of international wheat breeding. In: Bonjean, A.P. and W.J. Angus. (eds.), the World Wheat Book: A History of Wheat Breeding. 579-604 pp. Lavoisier Publishing, Paris, France.
45. Richard, R.A. 1996. Defining selection criteria to improve yield under drought. Plant Growth [DOI:10.1007/978-94-017-1299-6_10]
46. Regulation, 20: 157-166.
47. Rosielle, A.A. & J. Hamblin. 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment. Crop Science, 21: 943-946. [DOI:10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x]
48. Sanjari, A.G. 1998. Evaluation of drought tolerance and yield stability of wheat cultivars and lines in semi-arid areas of the country. Abstracts of Iranian Congress of Agronomy and Plant Breeding, 224 ppp Karaj. Iran, (In Persian).
49. Sanjari, P.A., & A. Yazdansepas. 2008. Mobilization of dry matter and its relation with
50. drought stress in wheat genotypes. Journal of Agricultural Science and Technology, 11(2): 121-129.
51. Saremi, Z., M. Shahbazi, M. Zeinalabedini, E. Majidi Haravan, & R. Azizinezhad. 2022. Evaluation of drought tolerance in barley genotypes (Hordeum vulgare L.) using drought tolerance indices. Journal of Crop Breeding, 14(41):10-18, (In Persian). [DOI:10.52547/jcb.14.41.10]
52. Schneider, K.A., R. Rosales-Serna, F. Ibarra-Perez, B. Cazares-Enriques, J.A. Acosta-Gallegos, P. Ramirez-Allejo, N. Wassimi, & J.D. Kelly. 1997. Improving common bean performance under drought stress. Crop Science, 37: 43-50. [DOI:10.2135/cropsci1997.0011183X003700010007x]
53. Schneiter. A.A., B.L. Jonson, & T.L. Henderson. 1992. Rooting depth and water use of different sunfliwer phenotypes. Proc. 13 th. Int. Sunflower Conf. Pisa. Italy.
54. Simane, B., P.C. Struik, M. Nachit, & J.M. Peacock. 1993. Ontogenetic analysis of yield components and yield stability of durum wheat in water limited environments. Euphytica, 71: 211-219. [DOI:10.1007/BF00040410]
55. Sio-Se Mardeh, A., A. Ahmadi, K. Poustini, & V. Mohammadi. 2006. Evalution of drought resistance indices under various environmental conditions. Field crops Research, 98: 222-229. [DOI:10.1016/j.fcr.2006.02.001]
56. Srivastava, J.P., E. Acevedo, & S. Varma. 1987. Drought Tolerance in Winter Cereal. 2ed. John Wiley Pub., USA. 678 pp.
57. Srivastava, R.L., R.N. Sahai, J.K.S. Axena, & I.P. Singh. 1976. Path anlysis of yield component in soybean. Indian Journal of Agricultural Research, 10: 171-173.
58. Sundari, T., S. Tohari, & W. Mangoendidjojo. 2005. Yield performance and tolerance of mungbean genotypes to shading. Journal Pertanian, 12: 12-19.
59. Taghian, A.S. & A. Abo-Elwafa. 2003. Multivariate and rapid analysis of drought tolerance in spring wheat. Assiut Journal of Agricultural Science, 34: 1-25.
60. Talebi, R., F. Fayaz & A. Mohammad-Naji. 2009. Effective selection criteria for assessing drought stress tolerance in durum wheat (Triticum aestivum L.). Plant Physiology, 35: 64-74.
61. Yan, W. & M.S. Kang. 2003. GGE-Biplot analysis: A graphical tool for Breeders, geneticists, and agronomists. CRC Press, Boca Raton, FL. [DOI:10.1201/9781420040371]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
