دوره 17، شماره 4 - ( زمستان 1404 )
جلد 17 شماره 4 صفحات 54-44 |
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:
Haghpanah M, Vaezi B. (2025). Studying the Genetic Diversity of Barley Germplasm by Analyzing Agronomic Traits to Identify Superior Genotypes. J Crop Breed. 17(4), 44-54. doi:10.61882/jcb.2025.1606
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1606-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1606-fa.html
حق پناه مصطفی، واعظی بهروز.(1404). بررسی تنوع ژنتیکی ژرمپلاسم جو با استفاده صفات زراعی جهت شناسایی ژنوتیپ های برتر پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 17 (4) :54-44 10.61882/jcb.2025.1606
1- مرکز تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی کهگیلویه و بویراحمد (ARREO)، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، گچساران، ایران
چکیده: (798 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: جو با نام علمی Hordeum vulgare L بهعنوان یکی از مهمترین غلات در سطح جهان نقش به سزایی در تامین غذای انسان و خوراک دام دارد. این گیاه بهدلیل مقاومت نسبی به تنشهای محیطی، به ویژه خشکی، در مناطق کمبارش از اهمیت ویژهای برخوردار است. با توجه به تغییرات اقلیمی و محدودیت منابع آبی، شناسایی و توسعه ارقام جوی سازگار با شرایط دیم، امری ضروری به نظر میرسد. هدف از این پژوهش، بررسی تنوع ژنتیکی 90 ژنوتیپ انتخابی از ژرمپلاسم جو ارسالی از مرکز بینالمللی تحقیقات کشاورزی در مناطق خشک (ICARDA) به همراه دو رقم شاهد (فردان و رستا) در شرایط دیم بود. این بررسی با هدف شناسایی ژنوتیپهای برتر با عملکرد بالا و صفات زراعی مطلوب، بهمنظور استفاده در برنامههای بهنژادی و تولید ارقام سازگار با شرایط کمآبی انجام شد. این تحقیق با تمرکز بر بررسی تنوع ژنتیکی موجود در ژرمپلاسمهای جو، به دنبال شناسایی منابع ژنتیکی ارزشمندی است که میتوانند در توسعه ارقام مقاوم به خشکی و با عملکرد بالا مورد استفاده قرار گیرند. در نهایت، نتایج این تحقیق میتوانند به بهبود معیشت کشاورزان و افزایش بهرهوری در مناطق کمبارش کمک کنند.
مواد و روشها: این مطالعه در سال زراعی ۱۴۰۲-۱۴۰۳ در پردیس تحقیقات و آموزش کشاورزی گچساران (سایت ملی دیم) انجام شد. تعداد 90 ژنوتیپ جو و دو رقم شاهد (فردان و رستا) در قالب طرح آگمنت با طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در نه بلوک مورد ارزیابی قرارگرفتند. هر بلوک شامل 12 کرت آزمایشی و هر کرت شامل شش ردیف بود. در طول فصل رشد، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی مختلف شامل تعداد روز تا ظهور سنبله، تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه، ارتفاع بوته، طول سنبله، طول ریشک، طول پدانکل، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و عملکرد دانه اندازهگیری شدند. تجزیه واریانس برای ارقام شاهد براساس طرح بلوکهای کامل تصادفی انجام شد. تصحیح میانگین هر صفت در ژنوتیپها با استفاده از نتایج تجزیه واریانس و مدل طرح آگمنت انجام شد. برای تجزیه و تحلیل خوشهای از روش فاصله اقلیدسی و الگوریتم خوشهبندی Ward با استفاده از نرمافزار R و بستههای آماری مرتبط با این تجزیه و تحلیل ها و برای محاسبه همبستگی بین صفات از روش پیرسون استفاده شد. همچنین، از نرمافزار آنلاین (jvenn.toulouse.inra.fr) برای رسم نمودار Venn diagram به منظور شناسایی ژنوتیپهای دارای صفات برتر استفاده گردید.
یافتهها: نتایج تجزیه واریانس نشان دادند که بین ژنوتیپهای شاهد در صفات زراعی تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه، ارتفاع بوته، طول پدانکل، تعداد دانه در سنبله و وزن هزار اختلاف معنیداری در سطح احتمال یک درصد وجود داشت. همچنین، اثر بلوک فقط برای صفات تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه و ارتفاع بوته در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود. پس از تصحیح مقادیر صفات، تجزیه آمارههای توصیفی نشان داد که بیشترین ضریب تغییرات در صفت تعداد دانه در سنبله (32/6 درصد) مشاهده شد که نشاندهنده تنوع گسترده این صفت در بین ژنوتیپها است. صفت تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه دارای کمترین میزان ضریب تغییرات بود. بررسی عملکرد دانه نشان داد که ضریب تغییرات قابل ملاحظهای (28/9 درصد) در بین ژنوتیپها وجود داشت. کمترین و بیشترین مقدار این صفت به ترتیب در ژنوتیپهای G102 و G96 به مقدار 1691/7 و 8187/5 کیلوگرم در هکتار مشاهده شدند. میانگین عملکرد دانه در بین ژنوتیپها معادل 4205/8 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. تجزیه خوشهای با استفاده از صفات اندازهگیری شده و بر اساس ضریب فاصله اقلیدسی و الگوریتم خوشهبندی Ward نشان داد که 92 ژنوتیپ و رقم جو مورد بررسی در چهار خوشه مجزا قابل تفکیک مبودند. بیشترین میانگین عملکرد دانه در بین خوشهها در خوشه چهارم (6953/6 کیلوگرم در هکتار) مشاهده شد. نتایج تجزیه همبستگی نشان دادند که همبستگی مثبت و معنیداری بین ارتفاع بوته با صفات طول پدانکل (0/62) و طول سنبله (0/54) وجود داشت. همچنین، همبستگی منفی و معنیداری بین دو صفت تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه (0/48-) مشاهده شد.
نتیجهگیری: نتایج این بررسی تنوع ژنتیکی قابل ملاحظهای را بین ژنوتیپهای جو نشان دادند و این ژنوتیپها میتوانند بهعنوان ژرمپلاسم ارزشمند در مطالعات بهنژادی بعدی مورد استفاده قرارگیرند. با این حال، بین ژنوتیپهای با عملکرد بالا (بیش از 4000 کیلوگرم در هکتار)، چهار ژنوتیپ G99، G63، G103 و G19 دارای چهار صفت مطلوب (ارتفاع بوته، تعداد دانه در سنبله، طول سنبله و طول پدانکل) و ژنوتیپ G33 در هر پنج صفت مطلوب، بهعنوان مناسبترین ژنوتیپها برای مطالعات بعدی شناسایی شدند. بنا بر این، میتوان از این ژنوتیپها در توسعه ارقام با عملکرد بالا و سازگار با شرایط دیم استفاده کرد. این یافتهها میتوانند به بهبود عملکرد جو در مناطق کمبارش و افزایش پایداری تولید در شرایط نامساعد محیطی کمک کنند. در نهایت، این تحقیق نشان می دهد که استفاده از روشهای آماری چندمتغیره و تجزیه و تحلیلهای دقیق میتواند به شناسایی ژنوتیپهای برتر و انتخاب والدین مناسب برای برنامههای بهنژادی کمک کند. این امر میتواند به تسریع فرآیند تولید ارقام جدید و سازگار با شرایط محیطی مختلف منجر شود.
مقدمه و هدف: جو با نام علمی Hordeum vulgare L بهعنوان یکی از مهمترین غلات در سطح جهان نقش به سزایی در تامین غذای انسان و خوراک دام دارد. این گیاه بهدلیل مقاومت نسبی به تنشهای محیطی، به ویژه خشکی، در مناطق کمبارش از اهمیت ویژهای برخوردار است. با توجه به تغییرات اقلیمی و محدودیت منابع آبی، شناسایی و توسعه ارقام جوی سازگار با شرایط دیم، امری ضروری به نظر میرسد. هدف از این پژوهش، بررسی تنوع ژنتیکی 90 ژنوتیپ انتخابی از ژرمپلاسم جو ارسالی از مرکز بینالمللی تحقیقات کشاورزی در مناطق خشک (ICARDA) به همراه دو رقم شاهد (فردان و رستا) در شرایط دیم بود. این بررسی با هدف شناسایی ژنوتیپهای برتر با عملکرد بالا و صفات زراعی مطلوب، بهمنظور استفاده در برنامههای بهنژادی و تولید ارقام سازگار با شرایط کمآبی انجام شد. این تحقیق با تمرکز بر بررسی تنوع ژنتیکی موجود در ژرمپلاسمهای جو، به دنبال شناسایی منابع ژنتیکی ارزشمندی است که میتوانند در توسعه ارقام مقاوم به خشکی و با عملکرد بالا مورد استفاده قرار گیرند. در نهایت، نتایج این تحقیق میتوانند به بهبود معیشت کشاورزان و افزایش بهرهوری در مناطق کمبارش کمک کنند.
مواد و روشها: این مطالعه در سال زراعی ۱۴۰۲-۱۴۰۳ در پردیس تحقیقات و آموزش کشاورزی گچساران (سایت ملی دیم) انجام شد. تعداد 90 ژنوتیپ جو و دو رقم شاهد (فردان و رستا) در قالب طرح آگمنت با طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در نه بلوک مورد ارزیابی قرارگرفتند. هر بلوک شامل 12 کرت آزمایشی و هر کرت شامل شش ردیف بود. در طول فصل رشد، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی مختلف شامل تعداد روز تا ظهور سنبله، تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه، ارتفاع بوته، طول سنبله، طول ریشک، طول پدانکل، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و عملکرد دانه اندازهگیری شدند. تجزیه واریانس برای ارقام شاهد براساس طرح بلوکهای کامل تصادفی انجام شد. تصحیح میانگین هر صفت در ژنوتیپها با استفاده از نتایج تجزیه واریانس و مدل طرح آگمنت انجام شد. برای تجزیه و تحلیل خوشهای از روش فاصله اقلیدسی و الگوریتم خوشهبندی Ward با استفاده از نرمافزار R و بستههای آماری مرتبط با این تجزیه و تحلیل ها و برای محاسبه همبستگی بین صفات از روش پیرسون استفاده شد. همچنین، از نرمافزار آنلاین (jvenn.toulouse.inra.fr) برای رسم نمودار Venn diagram به منظور شناسایی ژنوتیپهای دارای صفات برتر استفاده گردید.
یافتهها: نتایج تجزیه واریانس نشان دادند که بین ژنوتیپهای شاهد در صفات زراعی تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه، ارتفاع بوته، طول پدانکل، تعداد دانه در سنبله و وزن هزار اختلاف معنیداری در سطح احتمال یک درصد وجود داشت. همچنین، اثر بلوک فقط برای صفات تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه و ارتفاع بوته در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود. پس از تصحیح مقادیر صفات، تجزیه آمارههای توصیفی نشان داد که بیشترین ضریب تغییرات در صفت تعداد دانه در سنبله (32/6 درصد) مشاهده شد که نشاندهنده تنوع گسترده این صفت در بین ژنوتیپها است. صفت تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه دارای کمترین میزان ضریب تغییرات بود. بررسی عملکرد دانه نشان داد که ضریب تغییرات قابل ملاحظهای (28/9 درصد) در بین ژنوتیپها وجود داشت. کمترین و بیشترین مقدار این صفت به ترتیب در ژنوتیپهای G102 و G96 به مقدار 1691/7 و 8187/5 کیلوگرم در هکتار مشاهده شدند. میانگین عملکرد دانه در بین ژنوتیپها معادل 4205/8 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. تجزیه خوشهای با استفاده از صفات اندازهگیری شده و بر اساس ضریب فاصله اقلیدسی و الگوریتم خوشهبندی Ward نشان داد که 92 ژنوتیپ و رقم جو مورد بررسی در چهار خوشه مجزا قابل تفکیک مبودند. بیشترین میانگین عملکرد دانه در بین خوشهها در خوشه چهارم (6953/6 کیلوگرم در هکتار) مشاهده شد. نتایج تجزیه همبستگی نشان دادند که همبستگی مثبت و معنیداری بین ارتفاع بوته با صفات طول پدانکل (0/62) و طول سنبله (0/54) وجود داشت. همچنین، همبستگی منفی و معنیداری بین دو صفت تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه (0/48-) مشاهده شد.
نتیجهگیری: نتایج این بررسی تنوع ژنتیکی قابل ملاحظهای را بین ژنوتیپهای جو نشان دادند و این ژنوتیپها میتوانند بهعنوان ژرمپلاسم ارزشمند در مطالعات بهنژادی بعدی مورد استفاده قرارگیرند. با این حال، بین ژنوتیپهای با عملکرد بالا (بیش از 4000 کیلوگرم در هکتار)، چهار ژنوتیپ G99، G63، G103 و G19 دارای چهار صفت مطلوب (ارتفاع بوته، تعداد دانه در سنبله، طول سنبله و طول پدانکل) و ژنوتیپ G33 در هر پنج صفت مطلوب، بهعنوان مناسبترین ژنوتیپها برای مطالعات بعدی شناسایی شدند. بنا بر این، میتوان از این ژنوتیپها در توسعه ارقام با عملکرد بالا و سازگار با شرایط دیم استفاده کرد. این یافتهها میتوانند به بهبود عملکرد جو در مناطق کمبارش و افزایش پایداری تولید در شرایط نامساعد محیطی کمک کنند. در نهایت، این تحقیق نشان می دهد که استفاده از روشهای آماری چندمتغیره و تجزیه و تحلیلهای دقیق میتواند به شناسایی ژنوتیپهای برتر و انتخاب والدین مناسب برای برنامههای بهنژادی کمک کند. این امر میتواند به تسریع فرآیند تولید ارقام جدید و سازگار با شرایط محیطی مختلف منجر شود.
فهرست منابع
1. Ahmadi, A., & Hosseinpour, T. (2012). Investigation of relationships between grain yield, yield components and other agronomic traits of barley cultivars in dryland conditions of Khorramabad. Crop Physiology, 4(13), 37-51. [In Persian]
2. Alam, J., Hasan, A. K., Kader, A., Hossain, M. A., & Ahmed, F. (2024). Assessment of genetic diversity among upland cotton for earliness, fiber quality and yield-related traits using correlation, principal component and cluster analysis. International Journal of Cotton Research and Technology, 6(1), 7. [DOI:10.33865/ijcrt.006.01.1372]
3. Angassa, D., & Mohammed, J. (2021). Genetic Diversity Assessment of Ethiopian Landrace Barley (Hordeum Vulgare (L.)) Genotypes Through Multivariate Analysis. American Journal of Biological and Environmental Statistics, 7(3), 67. [DOI:10.11648/j.ajbes.20210703.12]
4. Aswani, N., Tihurua, E. F., Azmi, C., & Widoyanti. (2023). Estimation of genetic parameters and principal component analysis on garlic germplasm using augmented block design. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1271(1), 012050. [DOI:10.1088/1755-1315/1271/1/012050]
5. Bardou, P., Mariette, J., Escudié, F., Djemiel, C., & Klopp, C. (2014). Jvenn: an interactive Venn diagram viewer. BMC Bioinformatics, 15(1), 293. [DOI:10.1186/1471-2105-15-293]
6. Bayat, F., & Vaezi, B. (2016). Evaluation of Grain Yield and Yield Components in some Barley (Hurdeum Volgare L.) Genotypes. Journal of Crop Breeding, 8(20), 220-227. [In Persian]
7. Behrooz, P., Bernosi, I., Aharizad, S., & Ahakpaz karkaji, F. (2023). Investigation of Genetic Diversity and Grouping of Barley Genotypes Based on Indices Related to Grain Yield under Rain-fed and Supplemental Irrigation Conditions. Journal of Crop Breeding, 15(46), 27-37.
https://doi.org/10.61186/jcb.15.46.27 [DOI:10.61186/jcb.15.46.27. [In Persian]]
8. Benlioglu, B., Bilir, M., Akdogan, G., Ahmed, H. A. A., Ergun, N., Aydogan, S., & Emrebas, T. (2024). Phenotypic characterization of two-row barley (Hordeum vulgare L. ssp. Vulgare) germplasm conserved in Osman Tosun Genebank of Türkiye by multivariate analysis model. Genetic Resources and Crop Evolution. [DOI:10.1007/s10722-024-02032-0]
9. Cai, K., Chen, X., Han, Z., Wu, X., Zhang, S., Li, Q., Nazir, M. M., Zhang, G., & Zeng, F. (2020). Screening of Worldwide Barley Collection for Drought Tolerance: The Assessment of Various Physiological Measures as the Selection Criteria. Frontiers in Plant Science, 11. [DOI:10.3389/fpls.2020.01159]
10. Farjam Hajiagha, L., Nouraein, M., Hatami Maleki, H., Vaezi, B., & Hossienpour, T. (2019). Investigation of Diversity and Classification of Some Barley Lines using Physiological and Morphological Characteristics. Journal of Crop Breeding, 11(29), 169-180. [In Persian] [DOI:10.29252/jcb.11.29.169]
11. Haghpanah, M., Hassanzadeh, A., Zamanmirabadi, A., Foroozan, K., & Sajjad, T. (2018). Evaluation of the relationship between yield and yield components by sequential path analysis in peanut (Arachis hypogaea L.) genotypes. Iranian Journal of Crop Sciences, 20(2), 168-179.
12. Haghpanah, M., Kazemitabar, S. K., Hashemi, S. H., & Alavi, S. M. (2015). Evaluation of Mazandaran nettle (Urtica Dioica) population structure and genetic diversity by AFLP markers. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 22(2), 241-250. [DOI:10.22092/ijrfpbgr.2015.12227 [In Persian]]
13. Haghpanah, M., Kazemitabar, S. K., Hashemi, S. H., & Alavi, S. M. (2016). Comparison of ISSR and AFLP markers in assessing genetic diversity among Nettle (Uritica dioica L.) populations. Journal of Plant Molecular Breeding, 4(1), 10-16.
14. Haghpanah, M., Najafi-Zarini, H., & Babaeian-Jelodar, N. (2023). Differential physiological and molecular responses of susceptible and resistant tomato genotypes to Alternaria solani infection. Journal of Crop Protection, 12(3), 227-240. https://jcp.modares.ac.ir/article-3-65004-en.html
15. Hu, Y., Barmeier, G., & Schmidhalter, U. (2021). Genetic Variation in Grain Yield and Quality Traits of Spring Malting Barley. Agronomy, 11(6), 1177. [DOI:10.3390/agronomy11061177]
16. Kaur, V., Aravind, J., Manju, Jacob, S. R., Kumari, J., Panwar, B. S., Pal, N., Rana, J. C., Pandey, A., & Kumar, A. (2022). Phenotypic Characterization, Genetic Diversity Assessment in 6,778 Accessions of Barley (Hordeum vulgare L. ssp. Vulgare) Germplasm Conserved in National Genebank of India and Development of a Core Set. Frontiers in Plant Science, 13. [DOI:10.3389/fpls.2022.771920]
17. Kumar, Y., Niwas, R., Nimbal, S., & Dalal, M. (2020). Hierarchical cluster analysis in barley genotypes to delineate genetic diversity. Electronic Journal of Plant Breeding, 11, 742-748. [DOI:10.37992/2020.1103.122]
18. Kumar, Y., Sehrawat, K. D., Singh, J., & Shehrawat, S. (2021). Identification of promising barley genotypes based on morphological genetic diversity. Journal of Cereal Research, 13(1). [DOI:10.25174/2582-2675/2021/108051]
19. Li, L., Zhang, C., Huang, J., Liu, Q., Wei, H., Wang, H., Liu, G., Gu, L., & Yu, S. (2021). Genomic analyses reveal the genetic basis of early maturity and identification of loci and candidate genes in upland cotton (Gossypium hirsutum L.). Plant Biotechnology Journal, 19(1), 109-123. [DOI:10.1111/pbi.13446]
20. Mirabadi, A., Haghpanah, M., & Foroozan, K. (2018). Multivariate Analysis of Some Quantitative Traits in Introduced Safflower (Carthamus tinctorius L.) Genotypes in Sari. Journal of Crop Breeding, 10(28), 162-170. [In Persian] [DOI:10.29252/jcb.10.28.162]
21. Namdari, A., Pezeshkpoor, P., Mehraban, A., Mirzaei, A., & Vaezi, B. (2022). Evaluation of genotype × environment interaction using WAASB and WAASBY indices in multi-environment yield trials of rainfed lentil (Lens culinaris L.) genotypes. Iranian Journal of Crop Sciences, 24(2), 165-180. [In Persian]
22. SeyedAghamiri, S. M., Mostafavi, K., & Mohammadi, A. (2012). Investigation of the Relationship between Grain Yield and Yield Components in Barley Varieties and New Hybrids Using Multivariate Statistical Methods. Iranian Journal of Field Crops Research, 10(2), 421-427. [In Persian]
23. Shirvani, H., Ashraf Mehrabi, A., Farshadfar, M., Safari, H., Arminian, A., & Fatehi, F. (2023). Evaluation of Genetic Diversity of H. spontaneum wild Barley Populations using EST-SSR Molecular Marker. Journal of Crop Breeding, 15(45), 33-45. [DOI:10.61186/jcb.15.45.33]
24. Vafadar Shamasbi, F., Dehestani, A., Golkari, S., & Mostafa, H. (2017). Assessment of Genetic Diversity and Structure in the Wild Melon (Cucumis melo var. agrestis) Genotypes from Southern Coastline of Caspian Sea using AFLP Markers. Journal of Crop Breeding, 9(21), 67-75. [In Persian] [DOI:10.29252/jcb.9.21.67]
25. Visioni, A., Basile, B., Amri, A., Sanchez-Garcia, M., & Corrado, G. (2023). Advancing the Conservation and Utilization of Barley Genetic Resources: Insights into Germplasm Management and Breeding for Sustainable Agriculture. Plants, 12(18), 3186. [DOI:10.3390/plants12183186]
26. Zali, H., & Pour-Aboughadareh, A. (2023). Identification of superior genotypes of barley for cultivation in the south regions of Fars province using MGIDI ٍ FAI-BLUP indices. Plant Productions, 46(3), 335-351. [In Persian]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
