دوره 16، شماره 4 - ( زمستان 1403 )
جلد 16 شماره 4 صفحات 63-51 |
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:
Oroojloo M, Dezhsetan S, Ahmadi B, Shiri M, Moghaddam A. (2024). Determining the Heterotic Groups of Selected Grain Maize (Zea mays L.) Inbred Lines using Morphological and Phenological Traits. J Crop Breed. 16(4), 51-63. doi:10.61186/jcb.16.4.51
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1542-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1542-fa.html
عروجلو مهناز، دژستان سارا، احمدی بهزاد، شیری پیرایواتلو محمدرضا، مقدم علی. تعیین گروه‌های هتروتیک اینبرد لاین های برگزیده ذرت دانه ای (.Zea mays L) با استفاده از صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1403; 16 (4) :63-51 10.61186/jcb.16.4.51
1- دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3- گروه تحقیقات ذرت و گیاهان علوفهای، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (SPII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران
2- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3- گروه تحقیقات ذرت و گیاهان علوفهای، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (SPII)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران
چکیده: (421 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: تولید هیبریدهای جدید با پتانسیل تولید بالا، سازگاری به شرایط اقلیمی و مقاومت یا تحمل به تنشها و پایداری در دامنه وسیعی از شرایط محیطی برای افزایش محصول در واحد سطح از اهمیت ویژهای برخوردار است. در برنامههای بهنژادی ذرت مبتنی بر تولید هیبرید بهمنظور اجنتاب از ایجاد و ارزیابی تعداد زیاد تلاقی، انتساب لاینهای ذرت به گروه‌های هتروتیک الزامی است. با توجه به اینکه گروه‌های هتروتیک برای لاینهای اینبرد برگزیده ذرت در ایران مشخص نشده است. هدف از این تحقیق، بررسی تنوع ژنتیکی و تعیین گروه‌های هتروتیک در اینبرد لاینهای برگزیده ذرت جهت بهرهبرداری حداکثری از هتروزیس برای برنامههای بهنژادی آینده است. همچنین، یکی دیگر از اهداف این تحقیق، گروه‌بندی لاینهای اینبرد برگزیده ذرت ایران براساس صفات فنولوژیکی به گروه‌های زودرس، متوسطرس و دیررس میباشد.
مواد و روشها: در این پژوهش با هدف تولید هیبرید ذرت و تعیین گروه‌های هتروتیک، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده تولید شده در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر انتخاب شدند که بر اساس عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه واریانس، تجزیه خوشهای با استفاده از روش Ward و تجزیه به مؤلفههای اصلی انجام شد.
یافتهها: به‌طورکلی نتایج نشان داد بین صفات مورد مطالعه در اینبرد لاینهای ذرت برگزیده اختلاف معنیداری وجود داشت. مقایسه میانگین عملکرد دانه لاینها نشان داد، اینبرد لاین KE77008/1 (از گروه متوسطرس) با 4/708 تن در هکتار بیشترین و اینبرد لاین K615/1 (از گروه زودرس) با 1/016 تن در هکتار کمترین عملکرد را داشتند. همچنین دامنه تغییرات برای عملکرد دانه و دیگر صفات در بین اینبرد لاینها قابلتوجه بود. بنابراین تنوع بالایی در بین اینبرد لاینهای مورد مطالعه از نظر صفت عملکرد دانه و دیگر صفات مشاهده شد. اینبرد لاینهای برگزیده ذرت بر اساس صفات فنولوژیکی به سه گروه زودرس (105/5 تا 110 روز)، متوسطرس (111 تا 116 روز) و دیررس (117/5 تا 122 روز) طبقهبندی شدند. دامنه عملکرد گروه زودرس از 1/01 تا 2/74 تن در هکتار، گروه متوسطرس از 1/18 تا 3/09 تن در هکتار (یک استثناء در گروه متوسطرس لاین KE77008/1 بود که دارای عملکرد 4/70 تن در هکتار بود) و گروه دیررس از 1/21 تا 3/28 تن در هکتار متغیر بود.
در تجزیه ژنتیکی، اختلاف کم بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفات نشان داد که عوامل محیطی روی این صفات تأثیر کمتری داشتهاند. بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفت روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی (0/24) و ارتفاع بلال (0/94) کمترین تفاوت مشاهده شد که نشاندهنده تأثیر زیاد عوامل ژنتیکی روی کنترل این صفات است. صفات عملکرد دانه (31/77 درصد)، ارتفاع بلال (20/07 درصد)، درصد چوب بلال (19/96 درصد)، تعداد دانه در ردیف (17/35 درصد) و وزن هزار دانه ( 16/8 درصد) بالاترین درصد ضریب تغییرات ژنتیکی را داشتند. بنابراین در این پژوهش، در بررسی تنوع ژنتیکی و گروه‌بندی اینبرد لاینهای ذرت، این صفات با ارزش هستند. هرچقدر درصد ضریب تغییرات ژنتیکی بیشتر باشد، تنوع ژنتیکی بیشتری برای آن صفت در اینبرد لاینها مشاهده میشود و تأثیرپذیری از محیط کمتر است.
بر اساس نتایج تجزیه به مولفههای اصلی، مؤلفه اول 25/67 درصد از کل تنوع را تبیین کرد. در این مؤلفه، ضرایب صفات تعداد ردیف دانه (0/518)، قطر بلال (0/771)، تعداد برگ (0/718)، ارتفاع بوته (0/668)، قطر چوب بلال (0/607)، ارتفاع بلال (0/50) و رطوبت دانه در زمان برداشت (0/563) مثبت بود. مؤلفه دوم 19/22 درصد از کل واریانس دادهها را توجیه کرد. در این مؤلفه ضرایب صفات وزن 1000 دانه (0/723) و ارتفاع بوته (0/531) مثبت و ضریب تعداد ردیف دانه (0/755-) منفی بود. بر اساس نتایج حاصل از گروه‌بندی خوشهای بهروش Ward، اینبرد لاینهای ذرت برگزیده در شش گروه مجزا طبقهبندی شدند. فقط در گروه اول و چهارم درصد انحراف از میانگین کل برای صفت عملکرد مثبت بود. این دو خوشه براساس صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک متوسطرس بودند. میانگین صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک برای لاینها در خوشه دوم در مقایسه با دیگر خوشهها بالاترین (دیررس)، خوشه یک، سه، چهار و شش متوسط (متوسطرس) و در خوشه پنج کمترین (زودرس) بود. همچنین، پراکنش لاینها بر اساس دو مؤلفه اول اصلی و تجریه خوشهای با یکدیگر مطابقت قابلتوجهی داشتند.
نتیجهگیری: بهطور کلی، در این مجموعه اینبردهای برگزیده ذرت مورد مطالعه، اختلافات معنیداری در عملکرد و اجزای عملکرد مشاهده شد. همچنین، سطح بالایی از تنوع ژنتیکی در عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی شناسایی گردید. بهطور کلی، براساس صفات ارزیابیشده، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده به شش گروه طبقهبندی شدند. بررسیهای تکمیلی بر اساس هیبریدهای سینگل کراس تولیدشده (KSC 704، KSC 647،KSC 604 ، KSC 700، KSC 703، KSC 705، KSC 706، KSC 500 و KSC 260) نشان داد که گروه‌بندی لاینهای اینبرد و شناسایی گروه‌های هتروتیک صحیح انجام شده است. در این بررسی، گروه هتروتیک 5 شناسایی گردید که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگلکراس معروف نقشی نداشته است. بنابراین، استفاده از پتانسیل گروه هتروتیک 5 و دیگر لاینهای اینبرد منتسب به گروه‌های هتروتیکی که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگلکراس نقشی نداشتهاند در تولید هیبریدهای جدید شایسته توجه هستند.
مقدمه و هدف: تولید هیبریدهای جدید با پتانسیل تولید بالا، سازگاری به شرایط اقلیمی و مقاومت یا تحمل به تنشها و پایداری در دامنه وسیعی از شرایط محیطی برای افزایش محصول در واحد سطح از اهمیت ویژهای برخوردار است. در برنامههای بهنژادی ذرت مبتنی بر تولید هیبرید بهمنظور اجنتاب از ایجاد و ارزیابی تعداد زیاد تلاقی، انتساب لاینهای ذرت به گروه‌های هتروتیک الزامی است. با توجه به اینکه گروه‌های هتروتیک برای لاینهای اینبرد برگزیده ذرت در ایران مشخص نشده است. هدف از این تحقیق، بررسی تنوع ژنتیکی و تعیین گروه‌های هتروتیک در اینبرد لاینهای برگزیده ذرت جهت بهرهبرداری حداکثری از هتروزیس برای برنامههای بهنژادی آینده است. همچنین، یکی دیگر از اهداف این تحقیق، گروه‌بندی لاینهای اینبرد برگزیده ذرت ایران براساس صفات فنولوژیکی به گروه‌های زودرس، متوسطرس و دیررس میباشد.
مواد و روشها: در این پژوهش با هدف تولید هیبرید ذرت و تعیین گروه‌های هتروتیک، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده تولید شده در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر انتخاب شدند که بر اساس عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه واریانس، تجزیه خوشهای با استفاده از روش Ward و تجزیه به مؤلفههای اصلی انجام شد.
یافتهها: به‌طورکلی نتایج نشان داد بین صفات مورد مطالعه در اینبرد لاینهای ذرت برگزیده اختلاف معنیداری وجود داشت. مقایسه میانگین عملکرد دانه لاینها نشان داد، اینبرد لاین KE77008/1 (از گروه متوسطرس) با 4/708 تن در هکتار بیشترین و اینبرد لاین K615/1 (از گروه زودرس) با 1/016 تن در هکتار کمترین عملکرد را داشتند. همچنین دامنه تغییرات برای عملکرد دانه و دیگر صفات در بین اینبرد لاینها قابلتوجه بود. بنابراین تنوع بالایی در بین اینبرد لاینهای مورد مطالعه از نظر صفت عملکرد دانه و دیگر صفات مشاهده شد. اینبرد لاینهای برگزیده ذرت بر اساس صفات فنولوژیکی به سه گروه زودرس (105/5 تا 110 روز)، متوسطرس (111 تا 116 روز) و دیررس (117/5 تا 122 روز) طبقهبندی شدند. دامنه عملکرد گروه زودرس از 1/01 تا 2/74 تن در هکتار، گروه متوسطرس از 1/18 تا 3/09 تن در هکتار (یک استثناء در گروه متوسطرس لاین KE77008/1 بود که دارای عملکرد 4/70 تن در هکتار بود) و گروه دیررس از 1/21 تا 3/28 تن در هکتار متغیر بود.
در تجزیه ژنتیکی، اختلاف کم بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفات نشان داد که عوامل محیطی روی این صفات تأثیر کمتری داشتهاند. بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفت روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی (0/24) و ارتفاع بلال (0/94) کمترین تفاوت مشاهده شد که نشاندهنده تأثیر زیاد عوامل ژنتیکی روی کنترل این صفات است. صفات عملکرد دانه (31/77 درصد)، ارتفاع بلال (20/07 درصد)، درصد چوب بلال (19/96 درصد)، تعداد دانه در ردیف (17/35 درصد) و وزن هزار دانه ( 16/8 درصد) بالاترین درصد ضریب تغییرات ژنتیکی را داشتند. بنابراین در این پژوهش، در بررسی تنوع ژنتیکی و گروه‌بندی اینبرد لاینهای ذرت، این صفات با ارزش هستند. هرچقدر درصد ضریب تغییرات ژنتیکی بیشتر باشد، تنوع ژنتیکی بیشتری برای آن صفت در اینبرد لاینها مشاهده میشود و تأثیرپذیری از محیط کمتر است.
بر اساس نتایج تجزیه به مولفههای اصلی، مؤلفه اول 25/67 درصد از کل تنوع را تبیین کرد. در این مؤلفه، ضرایب صفات تعداد ردیف دانه (0/518)، قطر بلال (0/771)، تعداد برگ (0/718)، ارتفاع بوته (0/668)، قطر چوب بلال (0/607)، ارتفاع بلال (0/50) و رطوبت دانه در زمان برداشت (0/563) مثبت بود. مؤلفه دوم 19/22 درصد از کل واریانس دادهها را توجیه کرد. در این مؤلفه ضرایب صفات وزن 1000 دانه (0/723) و ارتفاع بوته (0/531) مثبت و ضریب تعداد ردیف دانه (0/755-) منفی بود. بر اساس نتایج حاصل از گروه‌بندی خوشهای بهروش Ward، اینبرد لاینهای ذرت برگزیده در شش گروه مجزا طبقهبندی شدند. فقط در گروه اول و چهارم درصد انحراف از میانگین کل برای صفت عملکرد مثبت بود. این دو خوشه براساس صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک متوسطرس بودند. میانگین صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک برای لاینها در خوشه دوم در مقایسه با دیگر خوشهها بالاترین (دیررس)، خوشه یک، سه، چهار و شش متوسط (متوسطرس) و در خوشه پنج کمترین (زودرس) بود. همچنین، پراکنش لاینها بر اساس دو مؤلفه اول اصلی و تجریه خوشهای با یکدیگر مطابقت قابلتوجهی داشتند.
نتیجهگیری: بهطور کلی، در این مجموعه اینبردهای برگزیده ذرت مورد مطالعه، اختلافات معنیداری در عملکرد و اجزای عملکرد مشاهده شد. همچنین، سطح بالایی از تنوع ژنتیکی در عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی شناسایی گردید. بهطور کلی، براساس صفات ارزیابیشده، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده به شش گروه طبقهبندی شدند. بررسیهای تکمیلی بر اساس هیبریدهای سینگل کراس تولیدشده (KSC 704، KSC 647،KSC 604 ، KSC 700، KSC 703، KSC 705، KSC 706، KSC 500 و KSC 260) نشان داد که گروه‌بندی لاینهای اینبرد و شناسایی گروه‌های هتروتیک صحیح انجام شده است. در این بررسی، گروه هتروتیک 5 شناسایی گردید که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگلکراس معروف نقشی نداشته است. بنابراین، استفاده از پتانسیل گروه هتروتیک 5 و دیگر لاینهای اینبرد منتسب به گروه‌های هتروتیکی که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگلکراس نقشی نداشتهاند در تولید هیبریدهای جدید شایسته توجه هستند.
واژه‌های کلیدی: اینبرد لاین های ذرت برگزیده ایران، تولید هیبرید، صفات فنولوژیکی، صفات مورفولوژیکی، گروه های هتروتیک
فهرست منابع
1. AL-Naggar, A. M. M., Soliman, A. M., Hussein, M. H., & Mohamed, A. M. H. (2022). Genetic diversity of maize inbred lines based on morphological traits and its association with heterosis. SABRAO Journal of Breeding and Genetics, 54(3), 589-597. [DOI:10.54910/sabrao2022.54.3.11]
2. Berlan, J. P. (2021). Hybrid corn beyond heterosis: reading George Shull's hybrid corn articles (1908-1909). Journal of Genetics, 100(2), 72. [DOI:10.1007/s12041-021-01325-y]
3. Choukan, R., Hossainzadeh, A., Ghannadha, M. R., Warburton, M. L., Talei, A. R., & Mohammadi, S. A. (2006). Use of SSR data to determine relationships and potential heterotic groupings within medium to late maturing Iranian maize inbred lines. Field Crops Research, 95(2-3), 212-222. [DOI:10.1016/j.fcr.2005.02.011]
4. Choukan, R., Najafinejad, H., Estakhr, A., Afsharmanesh, G. R., Shirkhani, A., Afarinesh, A., Shiri, M. R., Najafinejad, H., Fareghei, S., Darkhal, H., Zamani, M., Khavari Khorasani, S., Rafiei, M., Anvari, K., Haddadi, M. H., & Ghasemei, S. (2014). KSC 703, a New Maize Hybrid, with High Yielding and Wide Adaptability. Research Achievements for Field and Horticulture Crops, 2(4), 189-298. [DOI:10.22092/RAFHC.2013.100152]
5. Choukan, R., Shirkhani, A., Afsharmanesh, G. R., Estakhr, A., Sabzi, M. H., Darkhal, H., Najafinejad, H., Shiri, M. R., Afarinesh, A., Barzegari, M., Khavari Khorasani, S., Mosavat, A., Haddadi, H., Anvari, K., Zamani, M., & Moeini, R. (2013). Maize New Hgh Yielding Hybrid KSC 706. Research Achievements for Field and Horticulture Crops, 2(3), 241-251.
6. Dehghanpour, Z., Sabzi, M., Mozayan, A., Hasanzadeh Moghadam, H., Estakhr, A., Zamani, M., Sadeghi, F., Normohamadi, S., & Mohseni, M. (2009). Fajr, a new early maturity grain maize hybrid (KSC 260). Seed and Plant Journal, 25(2), 361-363.
7. Dehghanpur, Z. (2014). Instructions of planting, had and harvest in corn. Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO).
8. Fan, X. M., Zhang, Y. D., Liu, L., Chen, H. M., Yao, W. H., Kang, M., & Yang, J. Y. (2010). Screening tropical germplasm by temperate inbred testers. Maydica, 55, 55-63.
9. FAOSTAT data. (2023). Food and Agriculture Organization Statistics.
10. Kumar, P., Longmei, N., Jat, B., Choudhary, M., Yathish, K., Bhushan, B., Goyal, M., & Rakshit, S. (2022). Heterotic grouping of Indian baby corn lines based on combining ability. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding, 82(02), 161-166. [DOI:10.31742/IJGPB.82.2.4]
11. Mackay, I. J., Cockram, J., Howell, P., & Powell, W. (2021). Understanding the classics: the unifying concepts of transgressive segregation, inbreeding depression and heterosis and their central relevance for crop breeding. Plant Biotechnology Journal, 19(1), 26-34. [DOI:10.1111/pbi.13481]
12. Melchinger, A. E., & Gumber, R. K. (1998). Overview of heterosis and heterotic groups in agronomic crops (K. R. Lamkey & J. E. Staub (Eds.); pp. 29-44). CSSA Special Publications. [DOI:10.2135/cssaspecpub25.c3]
13. Menkir, A., Melake-Berhan, A., The, C., Ingelbrecht, I., & Adepoju, A. (2004). Grouping of tropical mid-altitude maize inbred lines on the basis of yield data and molecular markers. Theoretical and Applied Genetics, 108(8), 1582-1590. [DOI:10.1007/s00122-004-1585-0]
14. Mosa, H., Abo El-Hares, S., & Hassan, M. (2017). Evaluation and classification of Maize inbred lines by line X tester analysis for grain yield, late wilt and downy mildew resistance. Journal of Plant Production, 8(1), 97-102. [DOI:10.21608/jpp.2017.37821]
15. Mukri, G., Patil, M. S., Motagi, B. N., Bhat, J. S., Singh, C., Jeevan Kumar, S. P., Gadag, R. N., Gupta, N. C., & Simal-Gandara, J. (2022). Genetic variability, combining ability and molecular diversity-based parental line selection for heterosis breeding in field corn (Zea mays L.). Molecular Biology Reports, 49(6), 4517-4524. [DOI:10.1007/s11033-022-07295-3]
16. Nelson, P. T., & Goodman, M. M. (2008). Evaluation of Elite Exotic Maize Inbreds for Use in Temperate Breeding. Crop Science, 48(1), 85-92. [DOI:10.2135/cropsci2007.05.0287]
17. Rehman, A. ur, Dang, T., Qamar, S., Ilyas, A., Fatema, R., Kafle, M., Hussain, Z., Masood, S., Iqbal, S., & Shahzad, K. (2021). Revisiting Plant Heterosis-From Field Scale to Molecules. Genes, 12(11), 1688. [DOI:10.3390/genes12111688]
18. Sabzi, M., Choukan, R., Estakhr, A., Afsharmanesh, G. R., Shirkhani, A., Afarinesh, A., Barzegari, M., Fareghei, S., Darkhal, H., Zamani, M., Khavari Khorasani, S., Rafiei, M., Anvari, K., Moeini, R., & Ghasemi, S. (2013). Maize New Hybrid KSC 705, High Yielding and High Moisture Decrease Rate after Physiological Maturity. Research Achievements for Field and Horticulture Crops, 2(1), 1-12.
19. Shiri, M. (2017). The Performance of Temperate Maize Testers for SCREENİNg of Tropical and Subtropical Germplasm. Journal of Crop Breeding, 9(23), 85-94.
https://doi.org/10.29252/jcb.9.23.85 [DOI:10.29252/jcb.9.23.85 [In Persian]]
20. Shiri, M., & Ebrahimi, L. (2017). The selection of maize lines derived from CIMMYT germplasm through combining ability with temperate testers. A Quarterly Journal Cereal Research, 7(1), 101-114 [In Persian]
21. Shiri, M. R., Choukan, R., Estakhr, A., Fareghi, S., & Afarinesh, A. (2021). Temperate testers' efficiency in the screening of tropical and subtropical maize germplasm. Cereal Research Communications, 49(4), 639-647. [DOI:10.1007/s42976-021-00141-5]
22. Vahed Rezaei, A., Aharizad, S., Norouzi, M., & Mafakheri, K. (2020). Genetic analysis of Agronomic Traits in Generations Derived from the Cross of MO17 and B73 Maize Inbred Lines Under Water Deficit Stress. Journal of Crop Breeding, 12(33), 76-85.
https://doi.org/10.29252/jcb.12.33.76 [DOI:10.29252/jcb.12.33.76 [In Persian]]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
