فهرست مطالب

تحقیقات غلات - سال سیزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

فصلنامه تحقیقات غلات
سال سیزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • افشین توکلی*، علیرضا حسنی، کامران افصحی صفحات 99-114
    مقدمه

    تنش خشکی، یکی از مهم ترین تنش های محیطی در مناطق مختلف دنیا است که باعث ناپایداری عملکرد در گیاهان زراعی می شود. بیش از 20 درصد از زمین های زراعی دنیا تحت تاثیر خشک سالی متوسط تا شدید قرار دارند. مرحله پر شدن دانه، آخرین مرحله در نمو گیاهان زراعی و مهم ترین مرحله در تجمع ماده خشک در دانه است. با استفاده از مدل های ریاضی می توان سرعت و مدت زمان پرشدن دانه و تاثیر عوامل مختلف محیطی و زراعی بر این دو ویژگی مهم تاثیرگذار بر وزن دانه را پیش بینی کرد. مدل های کوادراتیک، مکعب چند جمله ای و لجستیک از جمله مدل های ریاضی هستند که به صورت کارآمد جهت پیش بینی روند رشد دانه استفاده شده اند. هدف از اجرای این تحقیق، بررسی روند رشد دانه و تجمع مواد فتوسنتزی در دانه ارقام مختلف گندم تحت شرایط بدون تنش (شاهد) و تنش خشکی انتهای فصل با استفاده از مدل های ریاضی و بررسی تاثیر ویژگی های رشد دانه بر عملکرد دانه بود.

    مواد و روش ها

    آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان در سال زراعی 99-1398 اجرا شد. آبیاری معمولی (شاهد) و تنش خشکی پس از گل دهی به عنوان فاکتور اصلی و چهار رقم گندم (شیراز، مرودشت، آذر2 و روشن) به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. تنش خشکی با قطع آبیاری تا رسیدن پتانسیل آب خاک به حدود 2- مگاپاسکال اعمال شد. جهت بررسی روند رشد دانه، پس از اتمام گلدهی به فاصله هفت روز یک بار از سنبله های اصلی نمونه گیری و پس از خشک شدن سنبله ها، دانه ها از سنبله جدا و وزن تک دانه محاسبه و سپس با استفاده از مدل های ریاضی مختلف، روند رشد دانه ها ارزیابی شد. به منظور تعیین بهترین مدل از شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، آکاییک تصحیح شده (AICc) و شاخص i∆ استفاده و مدلی که کم ترین میزان این شاخص ها را داشت، به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. در انتها حداکثر سرعت پر شدن دانه، میانگین سرعت پر شدن دانه و مدت زمان پر شدن دانه با استفاده از مدل برگزیده برآورد شد. علاوه بر روند رشد دانه، صفات ارتفاع بوته، طول سنبله اصلی، عملکرد دانه، عملکرد زیستی و شاخص برداشت نیز اندازه گیری شد.

    یافته های تحقیق: 

    مقایسه مدل های مختلف با استفاده از شاخص های RMSE، AICc و i∆ نشان داد که مدل داروچ و بیکر (مدل شماره یک) بهترین مدل در ارزیابی روند رشد دانه ها در این تحقیق بود. بررسی رشد دانه با این مدل نشان داد که وزن نهایی دانه در تمامی ارقام در شرایط تنش خشکی کاهش یافت و طبق پیش بینی این مدل، کم ترین و بیش ترین وزن نهایی دانه به ترتیب متعلق به رقم های آذر2 و شیراز بود. مدت زمان پرشدن دانه نیز تحت شرایط تنش خشکی کاهش 9.3 درصدی نشان داد و رقم های شیراز (42.3 روز)  و آذر2 (34.4 روز) به ترتیب بیش ترین و کم ترین مدت زمان پرشدن دانه را داشتند. تنش خشکی، سرعت فتوسنتز، دوام سطح برگ و تعداد دانه در سنبله را نیز کاهش داد، اما میانگین و حداکثر سرعت پرشدن دانه تحت تاثیر تنش خشکی قرار نگرفت که احتمالا ناشی از افزایش انتقال مجدد مواد فتوسنتزی تحت شرایط تنش خشکی باشد. همبستگی مثبت و معنی داری بین مدت زمان پر شدن دانه با عملکرد دانه تحت شرایط تنش خشکی (0.375=r) و شاهد (0.634=r) مشاهده شد و می توان نتیجه گرفت که در این تحقیق مدت زمان پر شدن دانه مهم تر از سرعت پر شدن دانه بود. تنش خشکی، وزن هزار دانه ارقام مورد مطالعه را در حدود 18.3 درصد کاهش داد و رقم آذر2 و مرودشت به ترتیب با 47.70 و 33.50 گرم، بیش ترین و کم ترین وزن هزار دانه را داشتند. عملکرد دانه و شاخص برداشت ارقام مورد مطالعه نیز به ترتیب در حدود 40.8 درصد و 22.4 درصد تحت شرایط تنش خشکی کاهش یافتند و رقم های شیراز (4747.4 کیلوگرم) و آذر2 (3179 کیلوگرم) بیش ترین و کم ترین عملکرد دانه را تولید کردند. کاهش شاخص برداشت نشان داد که تنش خشکی عملکرد دانه را بیش از عملکرد زیستی کاهش داده است که احتمالا به دلیل کوتاه شدن دوره پرشدن دانه و اختلال در فرایند پر شدن دانه است.

    نتیجه گیری

    در مجموع نتایج این آزمایش نشان داد که تنش خشکی پایان فصل به طور معنی داری سرعت فتوسنتز، دوام سطح برگ، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و مدت زمان پر شدن دانه ارقام مورد مطالعه را کاهش داد و در نهایت منجر به کاهش عملکرد دانه شد.

    کلیدواژگان: تنش خشکی انتهای فصل، سرعت پرشدن دانه، طول مدت پرشدن دانه، عملکرد و اجزای عملکرد دانه
  • محمدعلی آقاجانی*، مهدی آقاجانی صفحات 115-127
    مقدمه

    مقیاس ساری و پرسکات (A) یکی از معروف ترین مقیاس های اندازه گیری بیماری های برگی غلات دانه ریز است که به صورت نمره های صفر تا نه بیان می شود. مقیاس دو رقمی (AB)، از تلفیق این مقیاس و شدت بیماری روی برگ های بالایی بوته (B) به وجود آمده است. مقیاس های A و AB از جمله مقیاس های رتبه ای (متغیرهای گسسته یا ناپیوسته) محسوب می شوند که داده های حاصل از آن ها را نمی توان با روش های آماری پارامتری تجزیه کرد. در صورت تبدیل مناسب آن ها به شاخص شدت بیماری بر حسب درصد (PDI)، متغیر پیوسته ای به وجود می آید که با روش های آماری پارامتری قابل تجزیه و تحلیل خواهد بود. هدف از اجرای این مطالعه، مقایسه روش ها و مقیاس های مختلف اندازه گیری شدت بیماری، تجزیه و تحلیل آماری آن ها، بررسی مزیت ها و معایب هر کدام از این روش ها و در نهایت معرفی روش مناسب جهت ارزیابی بیماری لکه خرمایی گندم ناشی از Drechslera tritici-repentis و نیز سایر بیماری های برگی غلات دانه ریز بود.

    مواد و روش ها

    در این آزمایش، شدت بیماری لکه خرمایی روی ده رقم گندم در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اندازه گیری و به صورت چهار متغیر A، B، AB و PDI ثبت شد. در این مطالعه، متغیر اول (A) برای نشان دادن شدت بیماری بر اساس مقیاس ساری و پرسکات (معادل رقم اول در مقیاس دو رقمی) و متغیر دوم (B) برای بیان سطح آلودگی برگ های بالای بوته (معادل رقم دوم در مقیاس دو رقمی) مورد استفاده قرار گرفت. متغیر سوم (AB) از تلفیق متغیرهای اول و دوم به دست آمد و متغیر چهارم نیز شاخص شدت بیماری بر حسب درصد (PDI) بود. به منظور مقایسه متغیرها و انتخاب بهترین آن ها، تجزیه آماری داده ها با استفاده از شاخص های آمار توصیفی، تجزیه واریانس، مقایسه میانگین ها با روش LSD و نیز ضرایب همبستگی و تحلیل رگرسیونی بین متغیرهای مورد مطالعه انجام شد.

    یافته های تحقیق: 

    برآورد آماره های چولگی و کشیدگی داده های چهار متغیر مورد مطالعه در این تحقیق نشان داد که فقط متغیرهای B و PDI دارای توزیع نرمال بودند. آماره های Shapiro-Wilk و Kolmogorov-Smirnov و نمودار توزیع فراوانی داده ها نیز نرمال بودن و پیوسته بودن دو متغیر B و PDI را به خوبی نشان دادند، در حالی که متغیرهای A و AB فاقد توزیع نرمال بودند و با توجه به فاصله های ایجاد شده بین گروه های مختلف داده ها در نمودار توزیع فراوانی، می توان این متغیرها را به عنوان متغیرهای گسسته در نظر گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تفاوت معنی داری بین تیمارها (رقم های گندم) مورد مطالعه از نظر دو متغیر B و PDI وجود داشت، در حالی که اختلاف بین رقم ها از نظر دو متغیر A و AB غیرمعنی دار بود. بررسی روابط بین این چهار متغیر با استفاده از ضرایب همبستگی و تحلیل رگرسیون خطی، ارتباط قوی و معنی دار بین متغیرهای A و AB و نیز متغیرهای B و PDI را آشکار کرد. نتایج رگرسیون خطی نشان داد که با وجود ترکیبی بودن مقیاس دو رقمی، رابطه رگرسیونی بسیار قوی بین مقادیر مقیاس دو رقمی و متغیر A وجود داشت، در حالی که رابطه بین مقیاس دو رقمی و متغیر B ضعیف تر بود. در مقابل، PDI که به عنوان کامل ترین متغیر برای توصیف مقدار بیماری مطرح است، رابطه رگرسیونی قوی با رقم دوم مقیاس دو رقمی (متغیر B) نشان داد، اما ارتباط آن با رقم اول آن یعنی مقدار عددی مقیاس دو رقمی (متغیر A) ضعیف بود.

    نتیجه گیری

    نتایج تجزیه و تحلیل های آماری داده های این تحقیق نشان داد که بیان داده های شدت بیماری بر حسب متغیرهای B (شدت بیماری روی برگ های بالایی بوته) و PDI (شاخص شدت بیماری) از مناسبت آماری بالاتری نسبت به داده های ثبت شده بر اساس متغیرهای A (مقیاس ساری و پرسکات) و AB (مقیاس دو رقمی)، به صورت خام و تبدیل نشده برخوردار بودند. بنابراین، بهبود و ارتقای مقیاس ساری و پرسکات به مقیاس دو رقمی، تنها در صورتی می تواند در عمل موثر واقع شود که به صورتی صحیح به شاخصی جامع از بیماری (نظیر PDI) تبدیل شود، در غیر این صورت در کیفیت کار ارزیابی تغییر چندانی ایجاد نخواهد شد. به عبارت دیگر، در ارزیابی شدت بیماری های برگی گندم، پس از تعیین شدت بیماری بر اساس مقیاس A یا AB و قبل از انجام هر گونه تحلیل آماری، ابتدا بایستی داده ها به متغیر PDI تبدیل شوند و سپس تجزیه واریانس یا تحلیل رگرسیونی داده ها انجام شود.

    کلیدواژگان: بیماری های برگی، شاخص شدت بیماری، مدیریت بیماری ها، مقیاس دو رقمی، مقیاس ساری و پرسکات
  • زهرا عرفانی مقدم*، رضا فتوت، احسان محسنی فرد، ویکتور رودریگرز صفحات 129-143
    مقدمه

    اولین گام در برنامه های به نژادی، شناخت دقیق و آگاهی کافی از پارامترهای ژنتیکی شامل نوع عمل ژن ها و نحوه وراثت پذیری صفات مورد مطالعه است. توسعه لاین های با عملکرد بالا و شناسایی گروه های هتروتیک، از جمله مهم ترین اهداف اصلاح کنندگان ذرت محسوب می شوند. همچنین، تعیین لاین های اینبرد والدینی که هیبریدهای مناسبی ایجاد می کنند، بسیار ارزشمند است و می تواند مدت زمان برنامه تولید هیبرید در ذرت را کاهش دهد. تجزیه و تحلیل گرافیکی دای آلل یکی از روش های بیومتریک تجزیه ژنتیکی صفات کمی و چندژنی است که نتایج حاصل از آن می تواند جهت بهبود صفات داخل جمعیت ها، بین جمعیت ها و نیز تولید واریته های هیبرید بسیار مفید باشد. هدف از انجام این آزمایش، ارزیابی نحوه کنترل ژنتیکی عملکرد دانه و صفات وابسته به آن در لاین های اینبرد ذرت بود. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند در انتخاب مناسب ترین روش به نژادی صفات مورد مطالعه و تولید هیبریدهای با عملکرد بالا در منطقه زنجان مفید باشد.

    مواد و روش ها

    ببه منظور برآورد نوع عمل ژن، تعداد ژن ها، وراثت پذیری و دیگر پارامترهای ژنتیکی کنترل کننده عملکرد دانه و صفات وابسته به آن در لاین های اینبرد ذرت، از تلاقی های دای آلل 5×5 استفاده شد. والدها و 20 هیبرید حاصل از تلاقی آن ها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زنجان در سال 1398 مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات مورد مطالعه شامل ارتفاع بوته، طول بلال، تعداد ردیف دانه، تعداد دانه در ردیف، وزن 300 دانه و عملکرد دانه بودند. برای تجزیه و تحلیل ژنتیکی داده ها از روش گرافیکی هیمن استفاده شد.

    یافته های تحقیق: 

    بررسی پارامترهای ژنتیکی برآورد شده در این تحقیق، تاثیر توام اثرات افزایشی و غیرافزایشی ژن ها را در کنترل صفات مورد مطالعه نشان داد. نتایج تجزیه گرافیکی نیز بیانگر وجود اثر فوق غالبیت ژن ها در کنترل صفات بود. آلل های افزاینده صفات مورد بررسی از نوع غالب بودند. دامنه تغییرات وراثت پذیری عمومی از 54 درصد برای وزن 300 دانه تا 89 درصد برای طول بلال و وراثت پذیری خصوصی از 29 درصد برای وزن 300 دانه تا 41 درصد برای تعداد ردیف دانه متغیر بود. اگرچه وراثت پذیری عمومی بالایی برای بیش تر صفات مورد مطالعه برآورد شد که نشان دهنده نقش بیش تر عوامل ژنتیکی و تاثیر نسبتا کم عوامل محیطی در کنترل تنوع این صفات بود، اما وجود اثر فوق غالبیت ژن ها و وراثت پذیری خصوصی کم بیانگر آن است که انتخاب برای این صفات در نسل های اولیه موفقیت آمیز نخواهد بود. بنابراین در بهبود و اصلاح عملکرد و صفات وابسته به آن در لاین های ذرت مورد مطالعه، روش های اصلاحی مبتنی بر دورگ گیری و انتخاب در نسل های پیشرفته می تواند مفید باشد. همچنین، استفاده از لاین EP80 که دارای بیش ترین تعداد ژن های غالب برای کنترل صفات عملکرد و اجزای آن بود، می تواند نتایج امیدوار کننده ای در بهبود این صفات در برنامه های به نژادی داشته باشد.

    نتیجه گیری

    در مجموع نتایج حاصل از این آزمایش در مورد نوع عمل ژن های کنترل کننده عملکرد دانه و صفات وابسته به آن در لاین های ذرت مورد مطالعه نشان دهنده نقش قابل توجه اثر فوق غالبیت ژن ها بود. بنابراین، مناسب ترین راهکار برای بهره برداری از آن و اصلاح جمعیت، به دست آوردن ارقام هیبرید است که امکان بهره برداری از هتروزیس را در والدین مورد بررسی فراهم می کند.

    کلیدواژگان: پارامترهای ژنتیکی، روش هیمن، عمل ژن، فوق غالبیت
  • مرجان جنت دوست، رضا درویش زاده*، هادی علیپور صفحات 145-161
    مقدمه

    ذرت از جمله غلات مناطق گرمسیری و یک منبع اصلی تامین غذا برای انسان و دام و همچنین تهیه سوخت های زیستی و فیبر در برخی نقاط جهان است. افزایش تولید ذرت از اولویت های اساسی کشور محسوب می شود. یکی از ارکان افزایش تولید، توسعه ارقام جدید پرمحصول است. برای بهبود صفت پیچیده ای مانند عملکرد دانه که وراثت پذیری پایینی دارند، می توان از انتخاب غیرمستقیم توسط صفات دیگر و یا شاخص های انتخاب توسعه یافته بر اساس چند صفت استفاده کرد. در این مطالعه، شاخص انتخاب فنوتیپی خطی (LPSI) و شاخص انتخاب مولکولی خطی (LMSI) با استفاده از ترکیب صفات مورفولوژیک و نشانگرهای مولکولی ISSR آگاهی بخش تهیه شد. هدف از مطالعه حاضر نیز تهیه شاخص های گزینش مناسب در ذرت در راستای بهبود عملکرد دانه بود.

    مواد و روش ها

    مواد گیاهی این پژوهش 97 ژنوتیپ ذرت بود که در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با شش تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه کشت شدند. اندازه گیری صفات مورفولوژیک از مرحله تاسل دهی تا رسیدگی فیزیولوژیک انجام گرفت. برای تهیه پروفیل مولکولی ژنوتیپ های ذرت مورد مطالعه نیز از 16 ترکیب آغازگر ISSR استفاده شد. جهت انتخاب ژنوتیپ های مطلوب از دو شاخص شامل شاخص انتخاب فنوتیپی خطی و شاخص انتخاب مولکولی خطی استفاده و کارآیی شاخص ها با برآورد پارامترهای مختلف مانند میزان پیشرفت ژنتیکی و پاسخ به گزینش حاصل از آن ها مقایسه شد.

    یافته های تحقیق: 

    نتایج به دست آمده از شاخص انتخاب فنوتیپی خطی نشان داد که بالاترین میزان پیشرفت ژنتیکی بر مبنای شاخص (DG) برای صفت محتوای کلروفیل (99.15) و کم ترین آن برای صفت تعداد بلال در بوته (0.01) مشاهده شد. میزان بهره مورد انتظار از شاخص برای مجموع صفات مورد مطالعه (DH) و پاسخ به گزینش (RS) نیز به ترتیب 163.2234 و 0.774 برآورد شد. بر اساس شاخص انتخاب مولکولی خطی، بالاترین میزان پیشرفت ژنتیکی بر مبنای شاخص (DG) برای صفت مساحت برگ (99.31) و کم ترین مقدار آن برای صفت تعداد بلال در بوته (0.02) مشاهده شد. میزان بهره مورد انتظار از شاخص برای مجموع صفات مورد مطالعه (DH) و پاسخ به گزینش (RS) در این شاخص به ترتیب 50.972 و 0.774 برآورد شد. نتایج نشان داد که مقدار همبستگی شاخص و ارزش اصلاحی (rHI) در شاخص LPSI  معنی دار و در حد نسبتا مطلوب (کم تر از یک) و در شاخص LMSI معنی دار و در حد مطلوب (یک) بود، اما کارایی انتخاب از طریق شاخص (ΔH) برای شاخصLPSI  برابر با 163.22 و برای شاخص LMSI برابر با 50.97 بود. از طرفی میزان پیشرفت ژنتیکی صفات با توجه به نوع شاخص متفاوت بود. به عنوان نمونه، نسبت میزان پیشرفت ژنتیکی برای صفات تعداد بلال در بوته و عملکرد از طریق شاخص مولکولی به فنوتیپی بیش تر از بقیه صفات و به ترتیب برابر با 2.00 و 1.28 به دست آمد. بهترین ژنوتیپ نیز بر اساس هر دو شاخص، ژنوتیپ شماره 61 بود.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده از تحقیق حاضر و مرور منابع انجام شده در این زمینه، به نظر می رسد که بتوان در پروژه های به نژادی در نسل های در حال تفرق اولیه از مزایای توسعه شاخص LMSI بهره مند شد، اما در نسل های پیشرفته تر بهتر است گزینش ژنوتیپ ها را با شاخص LPSI  توسعه داد که در این صورت هزینه ارزیابی های مولکولی هم کم خواهد شد.

    کلیدواژگان: انتخاب غیر مستقیم، رگرسیون نشانگر-صفت، شاخص انتخاب فنوتیپی، شاخص انتخاب مولکولی
  • پریسا همتی، محمدعلی تاجیک قنبری*، وحید رهجو، بهزاد احمدی، ولی الله بابائی زاد صفحات 163-174
    مقدمه

    قارچ Fusarium verticillioides (Sacc.) Nirenberg  عامل پوسیدگی بلال در تمامی مناطق ذرت کاری دنیا است و مواد سمی تولید می کند که دانه های ذرت را آلوده می کنند و به همین دلیل، یک گونه مهم از نظر بهداشت غذایی دام و انسان در جهان محسوب می‎شود. یکی از بهترین راهکارها برای مقابله با این بیماری، شناسایی ژنوتیپ های بسیار مقاوم است که می توانند برای بهبود ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرند. در این آزمایش، مقاومت 16 هیبرید دیررس ذرت از نظر مقاومت بلال، کانال سیلک و مقاومت در مرحله جوانه زنی با استفاده از سه روش مایه زنی ارزیابی شد. هدف از اجرای آزمایش نیز انتخاب ژنوتیپ های با مقاومت بالا در هر سه مرحله رشدی بود.

    مواد و روش ها

    بذر 16 هیبرید دیررس ذرت از بخش تحقیقات ذرت و گیاهان علوفه ای موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه بخش تحقیقات ذرت در سال زراعی 1400 کشت شد. برای مایه زنی گیاهان، از جدایه Kj7 جمع آوری شده از بلال های آلوده ذرت در مزرعه تحقیقاتی بخش تحقیقات ذرت در کرج استفاده شد. غربال گری هیبریدهای ذرت با سه روش انجام شد. در روش اول، مقاومت هیبریدهای مورد مطالعه با روش کاغذ رول شده در مرحله پس از جوانه زنی ارزیابی شد. در روش دوم، مقاومت بلال با روش ایجاد زخم در وسط بلال و تزریق سوسپانسیون اسپور مورد بررسی قرار گرفت و در روش سوم، مقاومت کانال سیلک با روش تزریق سوسپانسیون اسپور به کانال سیلک هفت روز بعد از ظهور سیلک ها ارزیابی شد. تجزیه و تحلیل آماری داده ها با روش تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها با آزمون دانکن با استفاده از نرم افزار SAS انجام شد.

    یافته های تحقیق: 

    نتایج حاصل از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها نشان داد که تفاوت بسیار معنی داری در بین 16 هیبرید ذرت مورد مطالعه از نظر مقاومت به بیماری با هر سه روش آلودگی مصنوعی وجود داشت. با توجه به اندازه گیری شدت بیماری در هر سه روش ارزیابی شده، هیبریدهای  H3، H8، H11، H12 و H13 به عنوان هیبریدهای با مقاومت بالا در برابر قارچ بیمارگر انتخاب شدند. این هیبریدها، مقاومت مناسبی در مقابل تمامی مسیرهای اصلی آلودگی قارچ از خود نشان دادند و از نظر مقاومت به بیماری پوسیدگی بلال ذرت ناشی از F. verticillioides نسبت به سایر هیبریدهای بررسی شده در این مطالعه برتری داشتند. اجرای این سنجش های غربال گری در برنامه های اصلاح نژاد ذرت می تواند برای طبقه بندی درجه انعطاف پذیری ژرم‎پلاسم های ذرت به پوسیدگی فوزاریومی بلال موثر باشد. 

    نتیجه گیری

    نتایج این آزمایش نشان داد که برای ارزیابی مقاومت ژنوتیپ های ذرت به پوسیدگی فوزاریومی بلال ذرت به ویژه در مناطق خشک، می توان از روش ارزیابی مقاومت بلال به عنوان روش اصلی استفاده کرد. ارزیابی مقاومت کانال سیلک می تواند به عنوان یک روش کنترلی برای ارزیابی حساسیت احتمالی ژنوتیپ های مقاوم و یا نیمه مقاوم در مناطق مرطوب که آلودگی با این روش اهمیت دارد، استفاده شود. همچنین، با توجه به واکنش متفاوت تعدادی از هیبریدهای بررسی شده در این مطالعه در مرحله جوانه زنی و امکان رشد قارچ به صورت اندوفیت در گیاه، توصیه می شود رقم های جدید در حال معرفی در این مرحله رشدی هم ارزیابی شوند. در مجموع هیبریدهایی به عنوان مقاوم به بیماری معرفی شوند که در هر سه روش واکنش مناسبی به قارچ نشان داده اند.

    کلیدواژگان: اصلاح نژاد ذرت، ژنوتیپ مقاوم، مایکوتوکسین، Zea mays L
  • فاطمه قربان نژاد، محسن زواره*، محمد رحمانی صفحات 175-195
    مقدمه

    تولید گیاهان علوفه ای متنوع می تواند با کاهش مشکلات ناشی از کمبود علوفه، فشار بر منابع طبیعی را کاهش داده و با تامین نیازهای دامپروی، به بهبود اقتصاد و امنیت پایدار غذایی کمک کند. در بین این گیاهان، ارزن پروسو به دلیل تولید بالای ماده خشک و سازگاری به محیط های مختلف می تواند نقش مهمی داشته باشد. از آنجا که نخستین گام برای تولید بهینه علوفه، کاشت آن در زمان مناسب است، این پژوهش، با هدف ارزیابی تاثیر تاریخ های مختلف کاشت بر عملکرد دانه و علوفه ارزن پروسو در شرایط آب و هوایی رشت انجام شد.

    مواد و روش ها

    برای بررسی تاثیر تاریخ کاشت بر عملکرد دانه و زیست توده ارزن پروسو (رقم پیشاهنگ) در شرایط آب و هوایی شهرستان رشت (استان گیلان)، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه پژوهشی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان طی دو سال زراعی 97-1396 و 98-1397 انجام شد. تیمارهای آزمایشی در هر دو سال شامل چهار تاریخ کاشت بودند که در سال نخست، 8 خرداد، 6 تیر، 7 مرداد و 7 شهریور و در سال دوم، 14 خرداد، 16 تیر، 14 مرداد و 15 شهریور در نظر گرفته شد. برای اندازه گیری عملکرد دانه و عملکرد زیست توده، خطوط اصلی هر کرت با رعایت اثر حاشیه برداشت و پس از توزین، بر حسب کیلوگرم در هکتار ثبت شد. اندازه گیری سطح برگ و تعیین بیشینه شاخص سطح برگ، از مرحله پنجه زنی تا برداشت نهایی انجام شد. برای تجزیه واریانس و مقایسه میانگین داده ها از نرم افزار SAS استفاده شد.

    یافته های تحقیق: 

    یافته های این آزمایش نشان داد که برهمکنش سال و تاریخ کاشت بر عملکرد دانه و زیست توده ارزن از نظر آماری معنی دار بود، به طوری که با کشت ارزن پروسو در تاریخ ششم تیرماه در نخستین سال آزمایش به دلیل فراهم شدن بهتر شرایط دمایی، بیش ترین عملکرد دانه (2182 کیلوگرم در هکتار) و زیست توده (9927 کیلوگرم در هکتار) به دست آمد. در این سال، میانگین وزن ماده خشک خوشه برابر با 25.53 گرم در بوته، میانگین تعداد خوشه برابر با 15.08 عدد در بوته، تعداد دانه در بوته برابر با 2121 عدد در بوته، وزن هزار دانه برابر با 5.23 گرم و شاخص سطح برگ 5.14 واحد بود. در سال دوم آزمایش و در نخستین زمان کاشت (14 خرداد)، پارامترهای هواشناسی مانند دمای بیشینه و کمینه (به ترتیب 30.24 و 21.46 درجه سلسیوس)، تابش خورشیدی (17.7 مگاژول بر متر مربع بر روز) و ساعت آفتابی (7.67 ساعت) از مقادیر مطلوب تری در مقایسه با سه تاریخ کاشت دیگر برخوردار بودند. شرایط محیطی مناسب در نخستین زمان کاشت در سال دوم آزمایش نیز موجب افزایش شاخص سطح برگ (3.69 واحد)، ماده خشک خوشه (11.77 گرم در بوته)، تعداد خوشه (6.75 عدد در بوته)، تعداد دانه پر (1345 عدد در بوته) و وزن هزار دانه (4.7 گرم) شد. افزایش مقادیر صفات یاد شده نیز در نهایت موجب افزایش معنی دار عملکرد دانه (1283 کیلوگرم در هکتار) و عملکرد زیست توده (6537 کیلوگرم در هکتار) ارزن پروسو شد.

    نتیجه گیری

    در مجموع با توجه به نتایج به دست آمده از دو سال پژوهش می توان بیان کرد که با کاشت ارزن پروسو در بازه زمانی 14 خرداد الی 6 تیر می توان به بیشینه عملکرد زیست توده و دانه در منطقه رشت دست یافت.

    کلیدواژگان: تعداد دانه، دما، شاخص سطح برگ، عملکرد علوفه
|
  • Afshin Tavakoli *, Akireza Hasani, Kamran Afsahi Pages 99-114
    Introduction

    Drought stress is one of the most important environmental stresses in different regions of the world, which causes the instability of crop production. More than 20% of the world's agricultural lands are affected by moderate to severe drought stress. The seed filling stage is the last stage in the plant development and the most important stage in the accumulation of dry matter in the seed. Seed filling rate and period and the effect of various environmental and agronomical factors on these two important parameters affecting seed weight can be predicted using the mathematical models. Quadratic, polynomial cubic, and logistic models are among the mathematical models that have been used efficiently to predict the grain growth process. The purpose of this research was to investigate the grain growth process and the accumulation of photosynthetic substances in the grain of different wheat cultivars under non-stress (control) and late season drought stress conditions using mathematical models and to investigate the effect of grain growth parameters on grain yield.

    Materials and methods

    This experiment was conducted as split plots based on randomized complete block design with four replications in the research field of Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran, in 2018-2019. Normal irrigation (control) and drought stress after flowering were considered as main factor and four wheat cultivars (Shiraz, Marvdasht, Azar2 and Roshan) as sub-factor. Drought stress was applied by interrupt irrigation until the soil water potential reached about -2 MPa. To investigate the grain growth process, samples were taken from the main spikes after flowering every week. After drying the spikes, the grains were separated from the spike, the weight of single-grain was calculated, and the grain growth process was investigated using different mathematical models. To determine the best model, various statistical indices including root mean square error (RMSE), corrected Akaike (AICc) and ∆i were used, and the model with the lowest values of these indices was selected as the best model. Then, maximum and average grain filling rate, and grain filling period was estimated using the best selected model. The traits of plant height, main spike length, grain yield, biological yield and harvest index were also measured in addition to the grain growth process.

    Research findings

    Comparison of different models using RMSE, AICc and i∆ indices showed that Darroch and Baker model (model number one) was the best model to evaluate seeds growth process in this research. Investigating the growth of grains with this model showed that the final grain weight decreased in all cultivars under drought stress conditions, and according to the prediction of this model, the lowest and highest final grain weight was belonged to Azar2 and Shiraz, respectively. Grain filling period decreased by 9.3% under drought stress conditions, and Shiraz (42.3 days) and Azar2 (34.4 days) had the highest and lowest grain filling period, respectively. Drought stress also reduced photosynthetic rate, leaf area durability, and number of grains per spike, but average and maximum grain filling rate were not affected by drought stress, which is probably due to the increase in the remobilization of photosynthetic materials under drought stress conditions. A positive and significant correlation was observed between grain filling period and grain yield under drought stress (r=0.375) and control (r=0.634) conditions. It can be concluded that the grain filling period was more important than the grain filling rate in this research. Drought stress decreased 1000-grain weight of the studied varieties by 18.3%, and Azar2 (47.70 g) and Marvdasht (33.50 g) had the highest and lowest 1000-grain weight, respectively. Grain yield and harvest index of the studied varieties also decreased by 40.8% and 22.4% under drought stress conditions, respectively, and Shiraz (4747.4 kg) and Azar2 (3179 kg) varieties produced the highest and lowest grain yield. Decrease in the harvest index indicated that drought stress reduced the grain yield more than the biological yield, which is probably due to the reducing of the grain filling period as well as disturbance in the grain filling process.

    Conclusion

    The results of this experiment showed that late season drought stress significantly reduced the photosynthetic rate, leaf area durability, number of grains per spike, 1000-grain weight and grain filling period, and finally led to a decrease in grain yield of the studied cultivars.

    Keywords: Grain Filling Period, Grain filling rate, Grain yield, yield components, late season drought stress
  • Mohammad Ali Aghajani *, Mahdi Aghajani Pages 115-127
    Introduction

    Sarri and Prescott scale (A) is one of the most popular scales for measuring foliar diseases of small-grain cereals, which is expressed as 0-9 scores. Double digit scale (AB) was created from incorporating A and B (disease severity on top leaves) scales. A and AB scales are considered as ordinal rank scales, and their recorded data (as descrete variables) can not be analyzed by parametric statistical methods. If they are suitably transformed to disease severity index (or percent of disease index = PDI), then can be analyzed by parametric methods as continous variable. The objectives of this study were to compare different methods and scales for measuring the disease severity, statistical analysis, advantages and disadvantages, and finally to introduce the appropriate method for evaluating the wheat tan spot disease caused by Drechslera tritici-repentis and other foliar diseases of small grain cereals.

    Materials and methods

    In this experiment, the intensity of tan spot disease on ten wheat cultivars was measured in a randomized complete block design with three replications and recorded as four variables, A, B, AB and PDI. In this study, the first variable (A) was used to show the severity of the disease based on the Surrey and Prescott scale (equivalent to the first digit of the double-digit scale), and the second variable (B) to express the contamination level of the disease severity on top leaves (equivalent to the second digit of the double-digit scale). The third variable (AB) was obtained from the combination of the first and second variables, and the fourth variable was the percentage of disease severity index (PDI). To compare variables and sselect the best ones, statistical analysis of data was performed using descriptive statistics, analysis of variance, comparison of means by LSD method, as well as correlation coefficients and regression analysis between the studied variables.

    Research findings

    Evaluating the skewness and kurtosis statistics of the studied four variables in this research showed that only the B and PDI variables had a normal distribution. Shapiro-Wilk and Kolmogorov-Smirnov statistics and data frequency distribution chart also showed the normality and continuity of two variables B and PDI, while the variables A and AB did not have a normal distribution and due to the gaps created between different data groups in frequency distribution chart, they can be considered as discrete variables. The results of analysis of variance indicated a significat difference between the studied treatments (wheat cultivars) in terms of two variables B and PDI, but the difference between wheat cultivars was not significant for the variables A and AB. Estimating the relationships between four variables using correlation coefficients and linear regression analysis revealed a significant relationship between the variables A and AB as well as the variables B and PDI. The results of linear regression showed that although the double-digit scale is a composite scale, there was a very strong regression relationship between its values and the variable A, while the relationship between the double-digit scale and the variable B was weak. On the other hand, PDI, which is the most complete variable to describe the disease severity, showed a strong regression relationship with the second digit of the double-digit scale (variable B), but its relationship with the first digit or numerical value of the double-digit scale (variable A) was weak.

    Conclusion

    The results of the statistical analysis of this research showed that the expression of disease severity (untransformed data) in terms of the variables B (disease severity on the upper leaves) and PDI (disease severity index) had more statistically appropriate than the variables A (Sari and Prescott scale) and AB (double-digit scale). Therefore, improving and upgrading the Sari and Prescott scale to a double-digit scale can only be effective in practice if it is correctly transformed into a comprehensive disease index (such as PDI), otherwise there will not be a big change in the quality of disease assessment. It is concluded that in assessing the severity of wheat leaf diseases, after determining the disease severity based on the A or AB scale, the data must firstly be converted to the variable PDI and then the analysis of variance or regression analysis should be performed.

    Keywords: disease severity index, Disease management, foliar diseases, Double digit scale, Sarri, Prescott scale
  • Zahra Erfani Moghadam *, Reza Fotovat, Ehsan Mohseni Fard, Victor Rodriguez Pages 129-143
    Introduction

    The first step in breeding programs is accurate identification and sufficient knowledge of genetic parameters, including the type of gene action and the heritability of the studied trait. Development of high yielding lines and the identification of heterotic groups are the most important objectives of corn breeders. Also, determining the inbred lines of parents that create suitable hybrids is very valuable and can reduce the duration of the hybrid production program in corn. Graphic diallele analysis is one of the biometric methods of genetic analysis of quantitative and multigenic traits, the results of which can be very useful for improving traits within and between populations as well as producing hybrid varieties. The objective of this experiment was to investigate the genetic control of grain yield and related traits in maize inbred lines. The results of this study can be useful in selecting the most appropriate breeding method for the studied traits and producing high yielding maize hybrids in Zanjan region, Iran.

    Materials and methods

    To estimate the type of gene action, the number of genes, heritability and other genetic parameters controlling grain yield and its related traits in maize inbred lines, a 5×5 diallel crosses design was used. The parents and 20 hybrids derived from their crosses were evaluated in a randomized complete block design with three replications in the research field of Zanjan University, Zanjan province, Iran, in 2019. The studied traits were including plant height, ear length, number of grain rows in ear, number of grains per row, 300-grain weight, and grain yield. The genetic analysis of the data was done according to Hayman (1954) graphical approach.

    Research findings

    Estimating the genetic parameters showed both additive and non-additive gene effects in controlling the studied traits in this research. The results of graphical analysis also indicated the existence of over-dominance gene effects in controlling grain yield and its related traits. The alleles increasing the studied traits were of dominant type. Broad-sense heritability varied from 54% for 300-grain weight to 89% for ear length, and narrow-sense heritability ranged from 29% for 300-grain weight to 41% for number of grain rows per ear. Although high general heritability was estimated for most of the studied traits, which indicates the greater role of genetic factors and the relatively less influence of environmental factors in controlling the diversity of these traits, the existence of over-dominance effect of genes and low narrow-sense heritability indicates that the selection of these traits in the early generations will not be successful. Therefore, the breeding methods based on hybridization and selection in advanced generations can be useful in improving and breeding the grain yield and its related traits in the studied maize inbred lines. Also, the use of EP80 inbred line which had the most number of dominant genes for controlling yield and its components may have promising results in improving these traits in breeding programs.

    Conclusion

    In total, the results of the current study regarding the type of gene action controlling grain yield and its components in the studied maize inbred lines showed the important role of the over-dominance effects of genes. Therefore, the most appropriate strategy for exploiting these genes and improving the population is to obtain hybrid varieties that provide the possibility of exploiting heterosis in the investigated parents. is to use the heterosis phenomenon and produce hybrid varieties.

    Keywords: Gene action, Genetic parameters, Hayman's approach, Over-dominance
  • Marjan Jannatdoust, Reza Darvishzadeh *, Hadi Alipour Pages 145-161
    Introduction

    Maize as a tropical cereal is a main source of food for humans and livestock, as well as biofuels and fiber in some regions of the world. Increasing maize production is one of the main priorities of the country, Iran. One of the columns of increasing production is development of new high-yielding cultivars. To improve a complex trait such as grain yield that has low heritability, indirect selection by other traits or developing a suitable index based on several traits can be used. In this study, linear phenotypic selection index (LPSI) and linear molecular selection index (LMSI) were prepared using the combination of morphological traits and informative ISSR molecular markers. The objective of the present study was to prepare appropriate selection indices in maize to improve grain yield.

    Materials and methods

    The plant materials of this research were 97 maize genotypes that were cultivated in a randomized complete block design with six replications in the research field of the Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran. Morphological traits were measured from the tasseling stage to the physiological maturity. Sixty ISSR primer combinations were also used to prepare the molecular profile of the studied maize genotypes. To select the suitable genotypes, two indices including linear phenotypic selection index and linear molecular selection index were used, and the efficiency of the indices was compared with the estimation of different parameters such as the rate of genetic gain and response to selection.

    Research findings

    The results of the linear phenotypic selection index showed that the highest rate of genetic gain based on the index (DG) was observed for chlorophyll content (99.15) and the lowest one for number of ears per plant (0.01). The expected genetic gain for all studied traits (DH) and response to selection was estimated at 163.2234 and 0.774, respectively. Based on the linear molecular selection index, the highest rate of genetic gain (DG) was observed for leaf area (99.31) and the lowest one was observed for number of ears per plant (0.02). The expected genetic gain for all studied traits (DH) and response to selection was also estimated at 50.972 and 0.774, respectively. The results showed that the correlation between index and breeding value (rHI) in the LPSI index was relatively favorable (less than one), and in the LMSI index was optimal (one), but both correlations were significant at 0.05 probability level according to the t-test. However, the efficiency of selection based on the index (ΔH) was 163.22 for the LPSI index and 50.97 for the LMSI index. On the other hand, the degree of genetic gain of trait (DG) was different depending on the type of index. For example, the ratio of genetic gain (DG) derived from molecular to phenotypic index for the number of ears per plant and grain yield (2.00 and 1.28, respectively) was higher than the other traits. Also, the best genotype based on both indices was genotype number of 61.

    Conclusion

    According to the results obtained from the present study and the review of sources in this field, it seems that it is possible to benefit from the advantages of development of the LMSI index in the breeding programs in early generations, but in advanced generations, it is better to select genotypes using the LPSI index, in which case the cost of molecular evaluations will be reduced.

    Keywords: Indirect selection, marker-trait regression, molecular index, phenotypic index
  • Parisa Hemmati, Mohammad Ali Tajick Ghanbary *, Vahid Rahjoo, Behzad Ahmadi, Valiollah Babaeizad Pages 163-174
    Introduction

    Fusarium verticillioides (Sacc.) Nirenberg causes maize ear rot in all maize-growing regions of the world and produces mycotoxins that contaminate maize grains. Therefore, it is considered an important species in terms of food health for both animal and human in the world. One of the best approaches to address this disease is to identify highly tolerant or resistant genotypes that can be used for genetic improvement. In this experiment, the resistance of 16 late maize hybrids was evaluated for cob resistance, silk channel resistance, and resistance in the germination stage using three inoculation methods. The objective of the current study was to select the genotype with high resistance in all three developmental stages.

    Materials and methods

    The seeds of 16 late maize hybrids were obtained from the Maize and Forage Crops Research Depatment (MFCRD), Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Karaj, Iran, and were planted in a randomized complete block design with three replications in the research field of MFCDR, in 2021. To inoculate the plants, the Kj7 isolate collected from infected maize cobs in the field of MFCDR was used. Maize hybrids were screened with three methods. In the first method, the resistance of the studied hybrids was evaluated by the rolled paper method at the germination stage. In the second method, the cob resistance was assesed by creating a wound in the middle of the cob and injecting spore suspension, and in the third method, silk channel resistance was investigated by injecting spore suspension into the silk channel seven days after the appearance of silks. Data statistical analysis was done by analysis of variance and comparison of means with Duncan's test using SAS software.

    Research findings

    The results of analysis of variance and comparison of means showed that there was a significant difference among the studied 16 maize hybrids in terms of disease resistance with all three methods of artificial contamination. According to disease severity measurement in all three evaluated methods, the hybrids H3, H8, H11, H12 and H13 were selected as hybrids with high resistance against pathogenic fungi. These hybrids showed suitable resistance against all main methods of fungal infection and were superior hybrids compared to the other hybrids evaluated in this study in terms of resistance to maize ear rot caused by F. verticillioides. The implementation of these screening assays in maize breeding programs can be effective for classifying the degree of flexibility of maize germplasms to fusarium head rot.

    Conclusion

    The results of this experiment indicated that to evaluate the fusarium ear rot resistance of maize genotypes, the cob resistance method can be used as the main evaluation method especially in dry regions. Silk channel resistance can be used as a control method to evaluate the possible sensitivity of resistant or semi-resistant genotypes in humid areas where contamination with this method is important. Also, due to the different reaction of a number of hybrids investigated at the germination stage in this study and the possibility of the fungus growing as an endophyte in the plant, it is recommended to evaluate the new cultivars being introduced at this growth stage. Finally, hybrids should be introduced as resistant to this disease, which have shown a suitable reaction to the fungus in all three methods.

    Keywords: maize breeding, Mycotoxin, Resistant genotype, Zea mays L
  • Fatemeh Ghorbannezhad, Mohsen Zavareh *, Mohamad Rahmani Pages 175-195
    Introduction

    Cultivating forage plants is an important way to address the problem of a lack of forage and its consequences, which can be beneficial to the economy and improving food security. Millet is an excellent source of forage for livestock because of its high dry matter production, low water footprint and adaptability to different environments. However, there is not available well documented experimental results on the crop planting date for Rasht, Guilan province, Iran. Therefore, this study was performed to evaluate the impact of various planting dates on the crop grain and biomass yield in Rasht, which could be extended to similar regions.

    Materials and methods

    To investigate the impact of various planting dates on the grain and biomass yield of proso millet (cv. Pishahang) in the climatic conditions of Rasht city, an experiment was conducted in a randomized complete block design with four replications in the research field of the Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran, in two cropping years, 2016-17 and 2017-18. The experimental treatments in both years were four planting dates, May 29, June 27, July 29, and August 29 in the first year, and June 4, July 7, August 5, and September 6 in the second year. The central rows of each plot were used to measure grain yield and biomass respecting the margin effect, and recorded in terms of kg.ha-1. We tracked the growth of the leaf area over time by measuring leaf area and maximum leaf area index from tillering stage to final harvest. The SAS software was used to analyze variance and compare data values.

    Research findings

    The results of the study showed that the interaction between planting date and year had a significant effect on biomass yield, grain yield, harvest index, leaf area index, panicle weight, panicle number, grain number, and a 1000- grain weight. In the first year, planting millet on May 29 resulted in the highest biomass (9927 kg.ha-1), grain yield (2182 kg.ha-1), panicle dry weight (25.53 g.plant-1), panicle number (15.08 per plant), grain number (2121 per plant), 1000-grain weight (5.23 g), and leaf area index (4.9). This was likely due to the favorable temperature conditions at that time of year. In the second year, planting millet on July 7 resulted in the highest biomass yield (6537 kg.ha-1), grain yield (1283 kg.ha-1), panicle dry weight (11.77 g.plant-1), panicle number (6.75 per plant), grain number (1345 per plant), 1000-grain weight (4.7 g), and leaf area index (3.69). This was likely due to the favorable meteorological parameters at that time of year, such as maximum and minimum temperature (30.24 and 21.46 0C, respectively), solar radiation (17.7 MJ.m-2.day-1), and sunshine hours (7.67 hours).

    Conclusion

    Overall, the results of the study suggest that planting millet in the period from June 4 to June 27 will result in the highest dry matter and grain yield in the Rasht region.

    Keywords: forage, Leaf area index, Grain number, Temperature