Journal of Crop Breeding

fa ارزیابی توده ‎های بومی سیاهدانه (.Nigella sativa L) موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران از نظر صفات زراعی‌ و عملکرد دانه Evaluation of Indigenous Black Cumin (Nigella sativa L.) Accessions from the National Plant Gene Bank of Iran for Agronomic Traits and Seed Yield اصلاح نباتات General پژوهشي Research چکیده مبسوط مقدمه و هدف: گیاهان دارویی یکی از ذخایر ژنتیکی گیاهی مهم و ارزشمند در کشور هستند که در شرایط موجود به &lrm;دلیل کم &lrm;آب &lrm;بر بودن و تحمل به تنش &lrm;های محیطی می &lrm;توانند در الگوی کاشت مناطق دارای تنش محیطی و نظام &lrm;های زراعی کم &lrm;نهاده مورد توجه و استفاده قرار گیرند. متاسفانه، گیاهان دارویی از جمله سیاهدانه به &lrm;دلیل محدودیت&lrm; های اقلیمی (خشکی، شوری) و اثرات ناشی از پدیده تغییر اقلیم، برداشت&lrm; های مفرط و غیراصولی از این ذخایر و افزایش تقاضا برای مصرف گیاهان دارویی در دنیا جهت رفع نیاز بخش &lrm;های مختلف (صنایع غذایی، دارویی، صنعتی، آرایشی)، این گیاهان را در سیر فرسایش ژنتیکی قرار داده است که موجبات نگرانی اکولوژیست &lrm;ها را فراهم نموده است. لذا ضرورت دارد تا ضمن حفاظت از آنها در رویشگاه &lrm;های طبیعی، زراعت و پرورش آنها بر اساس یک اصول علمی در مزراع کشاورزی مورد توجه قرار گیرند. سیاهدانه به &lrm;عنوان یکی از ذخایر ژنتیکی گیاهی مهم و با ارزش در کشور از تنوع ژنتیکی بالایی برخوردار ‌است که این تنوع موجود در توده&lrm;‌های بومی سیاهدانه ‌می‌تواند‌ منبع‌ بسیار مناسبی برای انتخاب جمعیت‌‌‌های برتر برای انجام‌ برنامه‌ریزی کار‌های اصلاحی‌ در جهت بهبود صفات کمی و کیفی‌ این گیاه‌ با ارزش از جمله افزایش‌ عملکرد دانه‌ و روغن آن باشد‌‌‌. پراکندگی جغرافیایی این گیاه در نقاط مختلف ایران از جمله در گلستان‌، اصفهان‌، یزد‌، چهارمحال بختیاری‌، فارس‌، همدان‌، خوزستان‌، خراسان‌، بلوچستان‌، تهران و در اراک نشان از قدمت بالا و بومی بودن آن در مناطق مختلف است. لذا، این تحقیق با هدف ارزیابی نمونه‌‌های ژنتیکی سیاهدانه موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران وابسته به موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر جهت دستیابی به شناسایی ژنوتیپ‌‌های مطلوب از نظر صفات زراعی و عملکرد دانه انجام شد. ‌‌‌‌ مواد و روش &lrm;ها: به &lrm;منظور ارزیابی نمونه‌‌های ژنتیکی سیاهدانه موجود در بانک ژن گیاهی ملی ایران (تعداد 36 نمونه سیاهدانه دریافتی از بانک ژن موسسه تحقیقات اصلاح بذر واقع در کرج) از نظر صفات زراعی و عملکرد دانه، آزمایشی در قالب طرح آماری بلوک‌‌های کامل تصادفی در سه تکرار در سال زراعی 1402-1401 در استان گلستان، شهرستان گرگان، ایستگاه تحقیقات کشاورزی گرگان، طراحی و اجرا گردید‌‌‌‌‌. صفات مورد بررسی شامل روز تا 50 درصد گلدهی، روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی، ارتفاع بوته، تعداد کپسول در بوته، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، و شاخص برداشت بود. پس از پایان عملیات اندازه‌گیری و یادداشت &lrm;برداری، تجزیه واریانس متناسب با طرح آزمایشی انجام و معنی‌دار بودن اثر ژنوتیپ بر صفات موردنظر بررسی شد. تجزیه واریانس صفات مورد بررسی به &lrm;کمک نرم &lrm;افزار SAS9.1 انجام گردید. برای مقایسه اختلاف نمونه‌‌های ژنتیکی با جمعیت‌ شاهد ((TN-82-747‌، مقایسه میانگین‌‌ها به روش LSD در سطح احتمال (‌(P < 0. 05‌ صورت گرفت. برای رسم نمودارها و تجزیه بای &lrm;پلات از نرم &lrm;افزار GGE-biplot استفاده شد. مطالعه گرافیکی روابط بین صفات و داده‌های ژنوتیپ × صفت برای درک بهتر صفات و رابطه بین ژنوتیپ‌ها و صفات استفاده گردید. یافته‌ها: بین نمونه &lrm;های ژنتیکی مورد بررسی تنوع خوبی از لحاظ صفات مورد بررسی (روز تا 50 درصد گل دهی، روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی، ارتفاع بوته، تعداد دانه در کپسول، وزن هزار دانه، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت) وجود داشت. نتایج مقایسه میانگین &lrm;ها برای عملکرد دانه نشان دادند که تنوع بالایی برای عملکرد دانه بین توده&lrm; های مورد بررسی وجود داشت به &lrm;طوری&lrm;که عملکرد دانه از 1875 کیلوگرم در هکتار (توده TN-82-748) تا 979/1 (توده TN_59-48) کیلوگرم در هکتار در نوسان بود. با توجه به نمودار بای &lrm;پلات، ژنوتیپ‌های G2، G3 ، G6، G7، G8، G9 ، G12، G14، G16 G17، G18، G19، G20 ، G21، G22، G24، G25، G26، G27، G30، و G35 از نظر روز تا رسیدگی، روز تا 50 درصد گلدهی، عملکرد بیولوژیک و ارتفاع بوته نسبت به سایر ژنوتیپ‌ها‌ مقادیر بالاتری را نشان دادند که نشان دهنده مطلوبیت کم‌تر این ژنوتیپ‌ها است. همچنین، ژنوتیپ‌های G4، G10، G11، G13، G15، G28، G32، G33، G34 و  G36از نظر زودرسی مطلوبیت بیشتری داشتند و نیز عملکرد بالاتری را نشان دادند. بر اساس نتایج به &lrm;دست آمده، همبستگی مثبت بالایی بین روز تا رسیدگی، روز تا 50 درصد گلدهی، ارتفاع بوته و عملکرد بیولوژیک وجود داشت. همچنین صفات تعداد دانه در کپسول، وزن هزاردانه، شاخص برداشت با عملکرد دانه همبستگی مثبتی داشت. بین صفات روز تا رسیدگی و شاخص برداشت همبستگی منفی شدیدی وجود داشت. بین روز تا رسیدگی و عملکرد دانه نیز همبستگی منفی مشاهده شد. به&lrm; عبارت دیگر، ژنوتیپ‌های دیررس به&lrm; علت تولید بیومس زیاد و احتمال خوابیدگی بیشتر در شرایط انتهای فصل رشد عملکرد دانه کم‌تری داشتند که نشان‌دهنده این مطلب است که ژنوتیپ‌های دیررس‌تر به&lrm; علت تولید بیومس بیشتر، شاخص برداشت کمتری نیز خواهند داشت. نتیجه‌گیری: ژنوتیپ‌های G4، G10، G11، G13، G15، G28، G32، G33، G34 و  G36با توجه به زودرس بودن و نیز عملکرد بالاتر مطلوبیت بیشتری از نظر این صفت داشتند. نتایج نشان دادند که ابتدا ژنوتیپ G36 و پس از آن G32 از نظر عملکرد دانه و شاخص برداشت برتری نشان دادند و می‌توانند به&lrm; عنوان ژنوتیپ&lrm; های برتر در آزمایشات بعدی قرار گیرند.   <h3 style="margin-top: 13px; text-align: justify;">Extended Abstract Background: Medicinal plants are one of the important and valuable plant genetic resources in Iran, which can be considered and used in planting patterns in areas with environmental stresses and low-input agricultural systems due to their low water consumption and tolerance to environmental stresses under the current conditions. Unfortunately, due to climatic limitations (drought and salinity) and the effects of climate change, excessive harvesting of these reserves, and the increasing demand for medicinal plants in the world to meet the needs of various sectors (food, pharmaceutical, industrial, and cosmetic industries), these plants have been subjected to genetic erosion, which has caused concern among ecologists. Therefore, it is necessary to protect them in their natural habitats and to consider their cultivation and breeding based on scientific principles in agricultural fields. Black cumin (Nigella sativa L.) is an annual, self-pollinating plant native to semi-arid regions and is very important in terms of its oil and compounds. It is native to West Asia and is reported to have originated in the Middle East and the Indian subcontinent. Black cumin is a long-day plant and is usually planted in March. This plant is used in the treatment of depression, kidney failure, diabetes, stomach diseases, headaches, and toothaches, and has antibiotic, immune system stimulation, antimicrobial, anticancer, gum strengthening, and lactation effects. Black cumin is one of the valuable plant genetic resources in Iran, possessing high genetic diversity. This diversity among local landraces of black cumin can serve as a valuable source for selecting superior populations in breeding programs aimed at improving quantitative and qualitative traits, such as seed and oil yield. The wide geographical distribution of this plant across various regions of Iran—including Golestan, Isfahan, Yazd, Chaharmahal, and Bakhtiari, Fars, Hamedan, Khuzestan, Khorasan, Baluchistan, Tehran, and Arak—reflects its long history of domestication and adaptation to diverse environments. Therefore, this study was conducted to evaluate the genetic samples of black cumin conserved in the National Plant Gene Bank of Iran to identify desirable genotypes based on agronomic traits and seed yield. Methods: To evaluate the genetic samples of black cumin conserved in the National Plant Gene Bank of Iran (36 accessions obtained from the Seed and Plant Improvement Institute, Karaj), an experiment was conducted during the 2021–2022 cropping season at the Gorgan Agricultural Research Station, Golestan Province, Iran. Each ecotype was planted in four lines of 3 m long and 30 cm spacing between lines. Pre-planting agricultural operations included plowing, spreading fertilizer, leveling, and planting. The required fertilizer was added to the soil based on soil tests. Phosphorus fertilizer from triple superphosphate was added to the soil when sowing seeds. Urea fertilizer was added to the soil in two stages (at the eight-leaf stage and at the stem stage). Planting was done by labor. The experiment followed a randomized complete block design (RCBD) with three replications. The studied traits included days to 50% flowering, days to physiological maturity, plant height, the number of capsules per plant, the number of seeds per capsule, 1000-seed weight, grain yield, biological yield, and the harvest index. After data collection, analysis of variance (ANOVA) was performed according to the experimental design to determine the significance of genotype effects on the studied traits. Statistical analyses were carried out using SAS 9.1, and mean comparisons with the control population (TN-82-747) were performed using the LSD test at the 0.05 probability level. Graphical analysis of genotype × trait relationships was conducted using GGE-biplot software to better understand the interrelationships among traits and genotypes. Results: The results revealed considerable genetic variation among the studied samples for traits, including days to 50% flowering, days to physiological maturity, plant height, the number of seeds per capsule, thousand-seed weight, biological yield, and the harvest index. Seed yield ranged from 1,875 kg ha⁻¹ (TN-82-748) to 1,979 kg ha⁻¹ (TN-59-48). Genotypes G2, G3, G6, G7, G8, G9, G12, G14, G16, G17, G18, G19, G20, G21, G22, G24, G25, G26, G27, G30, and G35 showed higher values for days to maturity, days to 50% flowering, biological yield, and plant height, indicating lower desirability. In contrast, genotypes G4, G10, G11, G13, G15, G28, G32, G33, G34, and G36 were more desirable due to earliness and higher seed yields. Correlation analysis indicated positive correlations among days to maturity, days to 50% flowering, plant height, and biological yield. The number of seeds per capsule, thousand-seed weight, and the harvest index exhibited positive correlations with seed yield. However, the days to maturity trait was negatively correlated with both the harvest index and seed yield. In other words, late-maturing genotypes tended to produce more biomass and were more susceptible to lodging at the end of the growing season, which reduced both seed yield and the harvest index.  Conclusion: G4, G10, G11, G13, G15, G28, G32, G33, G34, and G36 were identified as more desirable genotypes due to their earliness and higher seed yields. Among them, G36 and G32 demonstrated the greatest superiority in terms of seed yield and the harvest index, and can be considered promising genotypes for further evaluations in subsequent experiments.</h3> بای‎ پلات ژنوتیپ × صفت, تنوع ژنتیکی, همبستگی صفات, زودرسی Earliness, Genotype × trait biplot, Genetic diversity, Trait correlation 37 48 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1305-1&slc_lang=fa&sid=1 Mohamad Taghi Feyzbakhsh محمدتقی فیض بخش feyz_54@yahoo.com 100319475328460027471 100319475328460027471 Yes Department of Field and Horticultural Sciences Crops Research, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Gorgan, Iran بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران Hamid Reza Fanai حمیدرضا فنایی fanay52@yahoo.com 100319475328460027472 100319475328460027472 No Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران Effat Pravar عفت پراور paravar20@gmail.com 100319475328460027473 100319475328460027473 No Department of Field and Horticultural Sciences Crops Research, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Gorgan, Iran بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران