ارزیابی تنوع ژنتیکی و واکنش ژنوتیپ های ذرت (Zea mays L.) تحت تنش کادمیوم

ففلزات سنگین به ویژه کادمیوم (Cd)، با اثرات مضر و سمیت بالقوه برای گیاهان و انسان، از مهم ترین تنش های غیرزیستی برای گیاهان زراعی مانند ذرت هستند که قادرند منجر به کاهش چشم گیر تولید این محصولات در کشورهای در حال توسعه از جمله ایران شوند. بنابراین، سنجش تنوع ژنتیکی برای تحمل به تنش کادمیوم، به عنوان یکی از اصول اساسی سازگاری گیاهان با تنش های غیرزیستی، اهمیت زیادی دارد. در این راستا، پژوهش حاضر به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی لاین های خالص و هیبریدهای ذرت بر اساس صفات زراعی مهم مرتبط با عملکرد دانه تحت دو شرایط محیطی بدون تنش و تنش کادمیوم انجام شد. نتایج این پژوهش می تواند در شناسایی ژنوتیپ های والدینی مناسب برای برنامه های به نژادی ذرت، به منظور توسعه ژنوتیپ های پرمحصول و متحمل به تنش کادمیوم در مناطق آلوده به این فلز سنگین، مفید باشد.

در این آزمایش، 95 ژنوتیپ ذرت شامل لاین های خالص و هیبریدها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار تحت دو شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش به صورت گلدانی در فضای باز ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی جیرفت در استان کرمان طی دو فصل زراعی (1400-1399 و 1401-1400) انجام شد. به منظور ایجاد شرایط تنش، محلول کلرید کادمیوم (CdCl2.2H2O) با غلظت 30 میلی گرم در لیتر در دو مرحله مهم از رشد گیاه ذرت، یعنی در مرحله شش برگی (کد 16 در مقیاس زادوکس) و مرحله ظهور اولین گل های نر (کد 50 در مقیاس زادوکس)، مورد استفاده قرار گرفت. صفات اندازه گیری شده شامل تعداد 24 صفت مختلف فنولوژیک، مورفولوژیک و زراعی بود. گروه بندی ژنوتیپ های ذرت بر اساس صفات مورد مطالعه با استفاده از تجزیه خوشه ای به روش حداقل واریانس وارد (Ward minimum variance) انجام گرفت و به منظور تایید و اعتبارسنجی نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای، از تجزیه تابع تشخیص استفاده شد.

یافته های تحقیق:

 نتایج این پژوهش نشان داد که تنوع ژنتیکی گسترده ای بین ژنوتیپ های ذرت مورد مطالعه برای اغلب صفات اندازه گیری شده به ویژه برای عملکرد و اجزای عملکرد تحت هر دو شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم وجود داشت. تجزیه خوشه ای، ژنوتیپ های ذرت را به چهار گروه مجزا با احتمال صحت 6/91 و 9/97 درصد به ترتیب تحت شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم گروه بندی کرد. مقایسه میانگین بین چهار گروه به دست آمده نشان داد که در شرایط بدون تنش، تعداد 41 و 24 ژنوتیپ به ترتیب در گروه های سوم و چهارم به عنوان ژنوتیپ های پرمحصول این آزمایش بودند. تحت شرایط تنش کادمیوم، 49 ژنوتیپ موجود در گروه های دوم و سوم (از جمله ژنوتیپ های Ma002، Ma003، Ma004، Ma005 و Ma007) با میانگین بالای عملکرد و اجزای عملکرد به عنوان ژنوتیپ های متحمل به تنش کادمیوم شناسایی شدند. این ژنوتیپ ها عمدتا دوره های فنولوژیک کوتاه تا متوسط داشتند. تعداد 11 ژنوتیپ Ma001)، Ma008، Ma030، Ma033، Ma036، Ma039، Ma042، Ma045، Ma072 وMa089)، نیز کم ترین میانگین را از نظر صفات مهم زراعی از جمله عملکرد و اجزای عملکرد تحت هر دو شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم نشان دادند. این ژنوتیپ ها قادر به تحمل تنش کادمیوم تحت شرایط این آزمایش نبودند و به عنوان ژنوتیپ های حساس آزمایش شناسایی شدند.

پژوهش حاضر منجر به شناسایی 40 ژنوتیپ ذرت (از جمله Ma003، Ma005، Ma007، Ma013 و Ma014، Ma015) شد که علاوه بر تولید عملکرد و اجزای عملکرد مطلوب در محیط بدون تنش، متحمل به تنش کادمیوم بودند و عملکرد مطلوبی تحت شرایط تنش نیز نشان دادند. بنابراین، با انتخاب دقیق والدین از میان ژنوتیپ های متحمل به تنش کادمیوم و با انجام تلاقی های هدف مند بین آن ها می توان با بهره برداری از پدیده های ژنتیکی از جمله تفکیک متجاورز و هتروزیس، به هیبریدهایی دست یافت که مناسب کشت در محیط های دارای تنش کادمیوم باشند.