Journal of Crop Breeding

fa شناسایی ژنوتیپ‌های گندم متحمل به تنش کمبود آب انتهای فصل با استفاده از شاخص های تحمل در مناطق سردسیر ایران Identification of Genotypes Tolerant to Drought Stress in Wheat using Quantitative Indices in Different Regions of Iran's Cold Climate اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research <div style="text-align:justify"> 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 این&lrm;که 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 شاخص&lrm;ها مورد توجه قرار نمی‌گیرد؛ بنابراین انتخاب شاخص‌ها و ژنوتیپ‌های متحمل به&lrm;نظر 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 به&lrm;ترتیب 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. به&lrm;دلیل 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. به&lrm;نظر می‌رسد این مؤلفه قادر است ژنوتیپ‌هایی را که دارای عملکرد بالایی در شرایط تنش هستند را شناسایی کند. تجزیه بای&lrm;پلات 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 می&lrm;توان ژنوتیپ‌های G4، G2، G16، G5 و G17، را به&lrm;عنوان ژنوتیپ‌های با عملکرد بالا در شرایط نرمال و تنش انتخاب کرد.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Introduction and Objective: Yield under stress conditions has never been an accurate criterion for selecting drought-tolerant genotypes, and the goal of preparing drought-tolerant cultivars has always been to create cultivars that relatively tolerate stress better compared to other genotypes and in the same agricultural conditions, they show less yield loss. In most studies, only the seed yield is considered for the field selection of crops, while some researchers believe that in order to be more efficient in breeding compatible and superior cultivars in arid and semi-arid regions, the indicators that are effective in identifying the stability of cultivars under drought stress conditions should be identified and used them as selection index in addition to seed yield, therefore, the relative uield status of genotypes in drought stress conditions and water conditions is a starting point for identifying and selecting genotypes for improvement in dry environments. In semi-arid regions where the distribution of rainfall is not proportional, the yield potential in stress conditions is not considered the best criterion for drought tolerance, but in addition to yield stability, the comparison of yield in stress and optimal conditions is a more suitable criterion for the reaction of genotypes to moisture stress. Due to the fact that most of the studies related to indicators in crop species and especially wheat are done only in one place and one year and finally in a specific environment and the results are generalized to all environments and the variable effects of year and place are not taken into account in the calculation of indicators. In this regard, this research was carried out to evaluate the genotypes of autumn wheat in terms of drought tolerance, to select the best drought tolerance indices and to identify drought stress tolerant cultivars in different regions of the country's cold climate. Material and Methods: In this research project, 20 genotypes under normal irrigation and water deficit conditions in the form of randomized complete block design (RCBD) with three replications in the research stations of Karaj, Mashhad, Miandoab and Arak, in the crop years of 2017-2018 and 2018-2019 were investigated. In order to investigate the drought tolerance of the genotypes, different tolerance and stress sensitivity indices were determined for the genotypes under investigation and the genotypes were grouped based on the sensitivity and tolerance to drought by each of these indices. Principal component analyzing was also used in order to summarize the data and draw a diagram based on the first two components and identify the desired indicators. Finally, biplot analysis was used to group genotypes and indices based on drought tolerance criteria. Results: Stress decreased the Yield of genotypes, but the amount of reduction was different in different genotypes. The average grain yield for all genotypes under normal irrigation conditions and drought stress at the end of the season was 7.002 and 5.215 tons per hectare, respectively, which showed that the stress conditions caused a decrease of about 25% in grain yield compared to normal irrigation conditions. The environmental and agricultural conditions of different regions and the studied years caused differences in the estimated indices so that the ranking of genotypes changed based on different indices in different years and regions therefore, it is better to carry out studies on stress tolerance indices in several places and several years so that the process of functional changes of different cultivars and genotypes is correctly determined and as a result, there is more confidence in the calculated tolerance and sensitivity indices. Genotypes G4, G2, G16 and G5 showed higher yield in both conditions. STI, MP, GMP, MSTI1, MSTI2, YI, HM, and RR had a positive and significant correlation with grain yield under normal and stress conditions, and therefore, they can be used for more favorable selection of drought tolerant genotypes.  Principal component analysis showed that indicators can be grouped using the first two components. The first principal component explained 53.16% of the changes in the total data and had a positive and significant correlation with yield in normal and stress conditions as well as MP, STI, GMP, YI, MSTI1, MSTI2, HM and RDY indicators. Due to the high correlation of this component with yield under normal and stress conditions, this component was named as the yield potential component under normal and stress conditions. The second estimated component justified 42.33% of the total data changes and showed a positive and significant correlation with yield in normal conditions and SSI, TOL, ATI, SSPI and RR indices. It seems that this component is able to identify genotypes that have high yield under stress conditions. Biplot analysis showed that HM, MP, STI, MSTI1, MSTI2, GMP, RDY, YI, and SNPI indices had a positive and high correlation with performance under stress and normal conditions. So that the sharp angles between these indices showed their positive and very high correlation with each other. RDI and YSI indices had a negative correlation with performance in normal conditions and RR, SSI, TOL and SSPI indices had a negative correlation with performance in stressful conditions. Conclusion: In order to achieve varieties resistant to drought stress by using indices, in order to prevent the mutual effects of the environment in the genotype, the experiments should be carried out in many years and places so that the effects of the environment in the calculated indices can be reduced and more reasonable results can be obtained. Finally, G4, G2, G16, G5 and G17 genotypes can be selected as genotypes with high performance under normal and stress conditions.  </div> بای‌پلات, تنش خشکی, شاخص تحمل, گندم Biplot, Drought stress, Index, Wheat 17 31 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-840-11&slc_lang=fa&sid=1 Ali Akbar Asadi1 علی اکبر اسدی asadipm@gmail.com 100319475328460025315 100319475328460025315 No Crop and Horticultural Science Research department,Zanjan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Zanjan, Iran. استادیار بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، زنجان، ایران ashkbos Amini اشکبوس امینی amini_ashk@yahoo.com 100319475328460025316 100319475328460025316 Yes Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, AREEO, Karaj- Iran مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران Taqi Babaie تقی بابایی tababa45@yahoo.com 100319475328460025317 100319475328460025317 No Seed and Plant Improvement Research Department, Markazi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Arak, Iran بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اراک، ایران Ali Reza Eivazi علیرضا عیوضی alirezaeivazi@yahoo.com 100319475328460025318 100319475328460025318 No Seed and Plant Improvement Research Department, West Azerbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Urmia, Iran بخش تحقیقات نهال و بذر، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ارومیه، ایران Masoud Qudsi مسعود قدسی msoudghodsi@yahoo.com 100319475328460025319 100319475328460025319 No Seed and Plant Improvement Research Department, Razavi Khorasan Agricultural and Natural Resources and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران