Journal of Crop Breeding

fa تجزیه بیومتریک برخی صفات فیزیولوژیک مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه در لاین های امید بخش گندم Biometric Analysis of Some Physiological Traits Related to Stem Rust Disease Resistance in The Elit Wheat Lines اصلاح نباتات، بیومتری اصلاح نباتات، بیومتری پژوهشي Research <div style="text-align:justify">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: زنگ سیاه یکی از بیماریهای مهم قارچی می&lrm;باشد که به طور گسترده کمیت و کیفیت گندم مناطق متعدد جهان را تحت تاثیر قرار می&lrm;دهد. خسارت&lrm;های ایجاد شده توسط عامل بیماری زنگ سیاه می تواند بیش از سایر عوامل بیماریزا در گندم باشد و اهمیت آن به&lrm;نحوی است که میلیون&lrm;ها هکتار از مزارع سالم با پتانسل بالای تولید محصول را می&lrm;تواند در کمتر از یک ماه به طور کامل تخریب نماید. مقاومت از خصوصیات ژنتیکی میزبان است که متخصصین اصلاحنباتات از آن برای تولید ارقام استفاده می کنند. از لاینهایی که در یک بررسی مقاوم تشخیص داده می شوند، می توان در برنامه بهنژادی دیگر به عنوان منبع مقاومت استفاده کرد. مقاومت ژنتیکی میزان مصرف سموم شیمیایی را کاهش داده و یا حذف میکند و در نتیجه به عنوان اقتصادیترین و سالمترین روش مبارزه با بیماریهای گیاهی مطرح است. بر همین اساس به&lrm;منظور بررسی آماری برخی صفات فیزیولوژیک نشانگر و مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه، 24 ژنوتیپ گندم نان شامل 8 رقم و 16 لاین امید بخش مورد مطالعه قرار گرفتند. در این پژوهش دو رقم MV-17 (رقم مقاوم به بیماری) و Morocco (رقم حساس به بیماری) به&lrm;دلیل رفتار متفاوت در مقاومت به زنگ سیاه گندم به&lrm;عنوان شاهد در این مطالعه انتخاب شدند. مواد و روش&lrm;ها: این آزمایش در سال 1399در گلخانه موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر تحت شرایط آلودگی و عدم آلودگی به نژاد بومی TKTTF بیماری زنگ سیاه گندم و در قالب طرح بلوک&lrm;های کامل تصادفی با چهار تکرار به اجرا در آمد. صفات فیزیولوژیک شامل محتوای نسبی آب برگ (RWC)، پایداری غشا سلولی (MP)، هدایت الکتریکی(EC)، میزان کلروفیل (SPAD) و فلورسانس کلروفیل مورد اندازه گیری و یادداشت&lrm;برداری قرار گرفت. یافته&lrm;ها: در سطح احتمال 1% تفاوت معنیداری بین ژنوتیپ ها مشاهده شد و اثر متقابل بیماری × ژنوتیپ برای تمامی صفات معنی دار بود که نشان&lrm;دهنده عدم همسانی اختلاف ژنوتیپها برای صفات مورد مطالعه در دو شرایط آلودگی و عدم آلودگی به بیماری میباشد. همچنین، برای تمام صفات اندازهگیری شده بین دو سطح مختلف آلودگی به بیماری اختلاف معنیدار وجود داشت که نشان از تاثیر پاتوژن زنگ سیاه بر محتوی نسبی برگ، میزان نفوذپذیری غشا، هدایت الکتریکی، غلظت کلروفیل، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر و کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II دارد. نتایج نشان داد که آلودگی به پاتوژن باعث افزایش محتوای نسبی آب، غلظت کلروفیل، میزان نفوذپذیری غشا، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و کاهش هدایت الکتریکی می شود. بر اساس تمامی صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه ژنوتیپ&lrm;های MV-17، C-98-17، C-98-11، C-98-5، C-98-12، C-98-18،C-98-16 ، C-98-3 و CD-94-9 به&lrm;عنوان ژنوتیپ&lrm;هایی که مقاومت بیشتری نسبت به عامل بیماری از خود نشان دادند شناسایی شدند. همبستگی بالا بین فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II، میزان نفوذپذیری غشا و هدایت الکتریکی در پاسخ به زنگ ساقه وجود داشت. براساس تجزیه خوشه&lrm;ای به&lrm;روش Ward و تجزیه تابع تشخیص، در شرایط آلودگی و عدم آلودگی به زنگ سیاه ژنوتیپ&lrm;ها به چهار گروه مجزا تقسیم شدند که در شرایط آلودگی به بیماری به&lrm;ترتیب 8، 7، 2 و 7 ژنوتیپ در چهار گروه قرار گرفتند. در حالی&lrm;که، در شرایط عدم آلودگی به بیماری به&lrm;ترتیب 6، 9، 4 و 5 ژنوتیپ در چهار گروه مجزا خوشه&lrm;بندی شدند. نتیجه&lrm;گیری: این مطالعه تاثیر نژاد TKTTF زنگ ساقه آذربایجان شرقی بر صفات فیزیولوژیک ارقام زمستانه و لاینهای امید بخش گندم را نشان داد. این نژاد باعث ایجاد تغییرات در صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه در هر دو شرایط آزمایشی شد که از این خروجی میتوان نتیجه گرفت که لاینهای مقاوم نسبت به رقم تجاری مقاوم به بیماری بوده و توصیه میشود به&lrm;عنوان لاینهای انتخابی در برنامه های اصلاحی استفاده شود. شایان ذکر است با توجه به نتایج گروهبندی ژنوتیپها و نیز قرار گرفتن ژنوتیپهای با ارزش از نظر صفات محتوای نسبی آب، شاخص نفوذپذیری غشا، میزان کلروفیل، فلورسانس اولیه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متغیر، میزان کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و هدایت الکتریکی در گروههای اول و دوم در شرایط آلودگی و عدم آلودگی به بیماری، نتیجهگیری شد که نتایج تجزیه خوشه&lrm;ای رابطه خوبی با نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه داشت. نتایج حاصل نشان داد که صفات فیزیولوژیک اندازهگیری شده در پاسخ به بیماری زنگ سیاه دارای تنوع می&lrm;باشند. بنابراین، میتوان با استفاده از تغییرات این صفات، ژنوتیپ&lrm;های احتمالی با مقاومت در برابر این پاتوژن را شناسایی کرد. همچنین با توجه به ارتباط میان نتایج حاصل از ارزیابی صفات فیزیولوژیک و پاتولوژیک، امکان استفاده از صفات فیزیولوژیک به&lrm;عنوان نشانگرهای مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه گندم بهره&lrm;مند شد. به&lrm;عبارت دیگر، نشانگرهای فیزیولوژیک مورد استفاده قادر به تشخیص وجود تنوع و پاسخ به مقاومت نسبت به بیماری زنگ سیاه بود و میتوان از آنها به عنوان نشانگرهای فیزیولوژیک مرتبط با مقاومت به بیماری زنگ سیاه گندم استفاده نمود. بررسی صفات مختلف در شرایط محیطی مختلف نشان داده است که با تغییر شرایط محیطی، نحوه عمل و پاسخ ژنوتیپ&lrm;ها به پاتوژن تغییر می&lrm;کند. برای این کار باید این مطالعات در چند سال و محیطهای مختلف انجام شود. همچنین توصیه می&lrm;شود آزمایش فوق با استفاده از صفات زراعی در مرحله گیاه بالغ و نیز صفات بیوشیمیایی مرتبط با بیماری نیز اجرا گردد.</div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Introduction and Objective: Black rust is one of the important fungal diseases that widely affects the quantity and quality of wheat in many regions of the world. The damages caused by black rust disease can be more than other pathogens in wheat and its importance is such that millions of hectares of healthy fields with high production potential can be destroyed in less time. Destroy it completely in one month. Resistance is one of the genetic characteristics of the host that plant breeders use to produce cultivars. Lines that are recognized as resistant in a survey can be used as a source of resistance in another breeding program. Genetic resistance reduces or eliminates the consumption of chemical poisons, and as a result, it is considered as the most economical and healthiest method of combating plant diseases. Accordingly, in order to statistically investigate some physiological markers related to resistance to black rust disease, 24 bread wheat genotypes including 8 cultivars and 16 promising lines were studied. In this study, two varieties MV-17 (disease-resistant variety) and Morocco (disease-susceptible variety) were selected as controls in this study due to their different behavior in resistance to wheat black rust. Material and Methods: This experiment was carried out in 2019 in the greenhouse of the Research Institute of Plant Breeding and Seed Preparation under the conditions of infection and non- infection with the native race TKTTF of wheat black rust disease and in the form of a randomized complete block design with four replications. Physiological traits including relative leaf water content (RWC), cell membrane stability (MP), electrical conductivity (EC), chlorophyll content (SPAD) and chlorophyll fluorescence were measured and recorded. Results: At the probability level of 1%, a significant difference between genotypes was observed and the interaction effect of disease x genotype was significant for all traits, which indicates the non-homogeneous difference of genotypes for the studied traits in two conditions of infection and non- infection. Also, for all measured traits, there was a significant difference between two different levels of disease infection, which shows the effect of the black rust pathogen on the relative content of leaves, membrane permeability, electrical conductivity, chlorophyll concentration, primary fluorescence, fluorescence It has maximum, variable fluorescence and photochemical efficiency of photosystem II. The results showed that pathogen contamination increases the relative water content, chlorophyll concentration, membrane permeability, initial fluorescence, maximum fluorescence, variable fluorescence, photochemical efficiency of photosystem II and decrease in electrical conductivity. Based on all studied physiological traits of genotypes MV-17, C-98-17, C-98-11, C-98-5, C-98-12, C-98-18, C-98- 16, C-98-3 and CD-94-9 were identified as the genotypes that showed more resistance to the disease agent. There was a high correlation between initial fluorescence, maximum fluorescence, variable fluorescence, photochemical efficiency of photosystem II, membrane permeability and electrical conductivity in response to stem rust. Based on Ward's cluster analysis and detection function analysis, the genotypes were divided into four separate groups in the conditions of infection and non-infection with black rust. They were placed in a group. While, in the condition of no disease contamination, 6, 9, 4 and 5 genotypes were clustered in four separate groups, respectively. Conclusion: This study showed the effect of East Azerbaijan stem rust TKTTF race on the physiological traits of winter cultivars and lines of wheat. This race caused changes in the studied physiological traits in both experimental conditions, from this output it can be concluded that the resistant lines are more resistant to the disease than the commercial variety and are recommended as selected lines in breeding programs should be used. It is worth mentioning that according to the results of the grouping of genotypes and also the placement of valuable genotypes in terms of relative water content traits, membrane permeability index, chlorophyll content, initial fluorescence, maximum fluorescence, variable fluorescence, and photochemical efficiency. Photosystem II and electrical conductivity in the first and second groups in the conditions of disease infection and non- infection, it was concluded that the results of cluster analysis had a good relationship with the results of variance analysis and comparing the average of the studied traits. The results showed that the physiological traits measured in response to black rust disease have diversity. Therefore, possible genotypes with resistance to this pathogen can be identified by using the changes of these traits. Also, considering the relationship between the results obtained from the evaluation of physiological and pathological traits, the possibility of using physiological traits as indicators related to resistance to wheat black rust disease was benefited. In other words, the physiological indicators used were able to detect the existence of diversity and response to resistance to black rust disease and they can be used as physiological indicators related to resistance to black rust disease of wheat. Examining different traits in different environmental conditions has shown that the way the genotypes act and respond to the pathogen changes with the change of environmental conditions. For this purpose, these studies should be carried out in several years and in different environments. It is also recommended to carry out the above test using agricultural traits at the stage of the sorghum plant as well as biochemical traits related to the disease. </div> تجزیه همبستگی, تجزیه خوشه ‎ای, زنگ سیاه, صفات فیزیولوژیک, گندم Cluster Analysis, Correlation Analysis, Physiological Traits, Stem Rust, Wheat 140 152 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-873-1&slc_lang=fa&sid=1 Armin Vahed Rezaei آرمین واحدرضائی arminvahedrezaei@yahoo.com 100319475328460025353 100319475328460025353 No Deportment of Agronomy and Plant Breeding, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی Ali Asghari علی اصغری ali_asgharii@yahoo.com 100319475328460025354 100319475328460025354 Yes Deportment of Agronomy and Plant Breeding, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی Majid Norouzi مجید نوروزی norouzi@tabrizu.ac.ir 100319475328460025355 100319475328460025355 No Deportment of Biotechnology and Plant Breeding, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز Saied Aharizad سعید اهری زاد s.aharizad@yahoo.com 100319475328460025356 100319475328460025356 No Deportment of Biotechnology and Plant Breeding, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز Ramin Roohparvar رامین روح پرور r.roohparvar@areeo.ac.ir 100319475328460025357 100319475328460025357 No Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran, Assistant Professor, Crop and Horticultural Science Research Department, East Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Tabriz, Iran و استادیار، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران Ashkboos Amini اشکبوس امینی amini_ashk@yahoo.com 100319475328460025358 100319475328460025358 No Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran موسسه تحقیقات اصلاح تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران