فهرست مطالب

پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی - پیاپی 52 (زمستان 1403)

پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی
پیاپی 52 (زمستان 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/08/11
  • تعداد عناوین: 12
|
  • پیام پزشکپور*، رضا امیری، ایرج کرمی، امیر میرزایی صفحات 1-12
    مقدمه و هدف

    گیاه عدس به‎علت وجود باکتری‎های تثبیت کننده ازت در ریشه خود، موجب تثبیت بیولوژیکی نیتروژن گردیده و علاوه بر تامین نیاز گیاه به این ماده، سالانه مقداری نیتروژن خالص نیز به خاک اضافه می‏کند. بنابراین موجب حاصلخیزی خاک مخصوصا در مناطق دیم گردیده و از این حیث یک تناوب مناسب برای غلات دیم محسوب می‎شود. عدس در تغذیه انسان، منبع قابل‎ توجهی از پروتئین‎های غذایی، مواد معدنی (پتاسیم، فسفر، آهن و روی)، کربوهیدرات‎ها و ویتامین‎ها را فراهم کرده و به‎دلیل دارا بودن محتوای چربی و شاخص گلیسمی پایین، مزایای سلامتی بسیار فراوانی دارد. عملکرد پایین ژنوتیپ های عدس به‎دلیل عوامل مختلفی از جمله حاصلخیزی ضعیف خاک، فقدان ارقام اصلاح شده پرمحصول، شدت تنش رطوبتی، بیماری ها، آفات، علف های هرز و مهارت های ناکافی مدیریت محصول ایجاد می شود. در سالیان اخیر، تغییرات آب و هوایی جهانی، به ‎ویژه به‎دلیل بارندگی و تغییرات زیست محیطی، تاثیر قابل‎توجهی بر تولید عدس داشته است. در ایران معمولا عدس در شرایط دیم در بهار کشت می‎شود، حال آنکه کشت پاییزه آن از نظر افزایش راندمان بهره‎ وری از بارش، موجب افزایش عملکرد دانه نسبت به کشت بهاره در شرایط دیم می‎شود. علاوه ‏براین، برای به حداکثر رساندن عملکرد و کنترل بیان فنوتیپی، به‎نژادگران باید ژنوتیپ های خاصی را انتخاب کنند که در یک محیط خاص پایدار یا سازگار با آن باشند. بنابراین، شناسایی ژنوتیپ‎هایی با عملکرد بالا و سازگار به دامنه گسترده‎ای از محیط‎ها، یکی از هدف‎های عمده در برنامه‎ های به‎نژادی گیاهان زراعی می‎باشد. در آزمایش‎ های چند محیطی، عملکرد عدس تحت تاثیر ساختار ژنتیکی، محیطی و اثرمتقابل ژنوتیپ × محیط قرار می‎گیرد. برای تفسیر بهتر برهمکنش ژنوتیپ × محیط، مدل اثرات اصلی افزایشی و برهمکنش ضرب‎پذیر (AMMI) یکی از متداول ترین روش ها در مطالعه آزمایش های چند محیطی است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی برهمکنش ژنوتیپ و محیط بر ژنوتیپ‎های عدس و شناسایی ژنوتیپ‎های پایدار، پرمحصول و سازگار با شرایط آب و هوایی مناطق دیم معتدل کشور بود.

    مواد و روش‎ها

     در این پژوهش، 12 ژنوتیپ امیدبخش عدس به‎ همراه ارقام شاهد (توده محلی، کیمیا و بیله‎ سوار) در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی به‎ مدت سه سال زراعی متوالی (1398-1401) در لرستان (خرم‎آباد)، ایلام (چرداول) و کرمانشاه (سرارود) کشت شدند. در مزرعه، هر کرت شامل چهار خط کاشت چهار متری با فاصله 25 سانتی ‏متر و تراکم 200 دانه در مترمربع بود. تجزیه پایداری با استفاده از روش چندمتغیره امی انجام شد. تجزیه‎ های آماری با استفاده از بسته تجزیه آزمایش‎های چندمحیطی با نام Metan و GGE در نرم‎افزار R انجام شد.

    یافته‎ها

     تجزیه واریانس AMMI نشان داد که اثرات محیط، ژنوتیپ، و برهمکنش ژنوتیپ × محیط و هفت مولفه اصلی اول معنی‎دار بودند. بنابراین، با توجه به معنی‎دار بودن برهمکنش ژنوتیپ × محیط، امکان انجام تجزیه پایداری روی این داده‎ها وجود دارد. بر اساس تجزیه AMMI، اولین و دومین مولفه اصلی برهمکنش ژنوتیپ در محیط، به‎ترتیب 45/6 و 19 درصد از تغییرات برهمکنش ژنوتیپ × محیط را توجیه کردند. اثر هفت مولفه اصلی اول، معنی‎دار بود و در مجموع 99/5 درصد از تغییرات برهمکنش ژنوتیپ در محیط را توجیه کردند. سهم محیط، ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ × محیط در مجموع مربعات کل، به‎ترتیب 54/56، 5/45 و 16/9 درصد بود. در بین ژنوتیپ‎های مطالعه شده، بیشترین عملکرد دانه در ژنوتیپ شماره 10 (850 کیلوگرم در هکتار) و در پی آن در ژنوتیپ‎های شماره 12، 6 و 4 دیده شد. بر اساس شاخص پایداری ASV، ژنوتیپ‎های شماره 3، 5 و 1، بر اساس شاخص SIPC، ژنوتیپ‎های 3، 1، 7 و 10، بر اساس شاخص EV، ژنوتیپ‎های شماره 1، 10 و 3 و بر اساس شاخص‏های Za و WAAS نیز ژنوتیپ‎های 3، 1، 5 و 10 پایدارترین ژنوتیپ‎ها بودند. بر مبنای شاخص انتخاب همزمان ssiASV، ژنوتیپ‎های 10، 4، 5 و 1، بر مبنای شاخص ssiSIPC، ژنوتیپ‎های شماره 10، 6، 7 و 4، بر مبنای شاخص ssiEV ژنوتیپ‎های 10، 6، 1 و 7، بر مبنای شاخص ssiZA، ژنوتیپ‎های شماره 1، 10، 6 و 7 و بر مبنای شاخص ssiWAAS، ژنوتیپ‎های 1، 10، 6 و 3 برترین ژنوتیپ‏‎ ها از نظر عملکرد و پایداری بودند. بر اساس بای‎پلات AMMI1، ژنوتیپ‏ های شماره 1، 6، 10 و 11 با عملکرد دانه بیشتر از عملکرد میانگین کل و کمترین مقادیر IPCA1، به عنوان ژنوتیپ‎های پایدار با سازگاری عمومی بالا شناسایی شدند. در بای‎پلات AMMI2، ژنوتیپ‎های 9، 11، 1 و 10 علاوه بر پایداری عمومی بالا، دارای عملکرد دانه بالاتر از میانگین کل بودند. علاوه بر شاخص‎های AMMI، از شاخص برتری لین و بینز برای شناسایی ژنوتیپ‎های برتر استفاده شد که بر این اساس ژنوتیپ‎های شماره 1، 10، 9 و 15، برترین ژنوتیپ‎ها در محیط‎های مطالعه شده بودند. با استفاده از پارامتر فاصله امی، ژنوتیپ‎های شماره 1، 3، 5 و 7 به‎ عنوان ژنوتیپ‎های دارای عملکرد پایدار شناخته شدند.

    نتیجه‎گیری

     در مجموع و بر اساس شاخص‎های مختلف، ژنوتیپ‎های شماره 10 (09S96510-13) و 6 (ILL2261) در بسیاری از محیط‎ها، دارای عملکرد بالا و در بیشتر روش‎ها، دارای پایداری مطلوبی بودند و می‎توانند گزینه معرفی ارقام جدید باشند.

    کلیدواژگان: بای‎ پلات، پایداری عملکرد، سازگاری، شاخص برتری، عدس
  • مسعود گلستانی* صفحات 13-22
    مقدمه و هدف

    زیره سبز (Cuminum cyminum L.) یکی از مهمترین و اقتصادی ترین گیاهان دارویی از تیره چتریان است و دارای پراکنش قابل‎توجهی در نقاط مختلف کشور می باشد. زیره سبز از مهمترین گیاهان دارویی ایران است که نیاز آبی پایینی جهت تکمیل دوره رشد دارد؛ بنابراین یکی از گیاهان با ارزش جهت کشت در مناطق خشک و نیمه ‎خشک دنیا به‎ شمار می رود. تنوع ارقام یکی از عوامل مهم تاثیرگذار بر عملکرد محسوب می شود. بنابراین شناسایی دقیق و صحیح ژنوتیپ ها و توده های بومی علاوه بر اینکه در برنامه های به‎زراعی این گیاهان ضرورت دارد؛ در حفظ ذخایر ژنتیکی نیز بسیار موثر است. در این تحقیق از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل (SIIG) بر اساس عملکرد دانه و برخی از صفات زراعی برای شناسایی اکوتیپ های برتر زیره سبز، از روش تجزیه خوشه ای برای گروه بندی اکوتیپ های مورد مطالعه و از روش رگرسیون گام‎ به‎ گام برای تعیین مهمترین صفات موثر بر عملکرد اسانس استفاده شد.

    مواد و روش ها

    به ‎منظور ارزیابی اکوتیپ های زیره سبز با استفاده از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل (SIIG)، آزمایشی در سال زراعی 1402-1401 بر روی دوازده اکوتیپ زیره سبز در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به‎ صورت مزرعه ای در شهر ابرکوه اجرا شد. اکوتیپ های مورد بررسی از استان های یزد (اردکان، ابرکوه، اشکذر، بافق و خاتم)، فارس (شیراز و آباده)، اصفهان (اصفهان و سمیرم) و کرمان (کرمان، رفسنجان و سیرجان) جمع آوری گردید. صفات ارتفاع بوته، تعداد شاخه در بوته، تعداد چتر در بوته، تعداد دانه در چتر، وزن هزاردانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، درصد و عملکرد اسانس در این پژوهش اندازه گیری شد. در این تحقیق به‎منظور انتخاب اکوتیپ های برتر زیره سبز از شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل و روش تجزیه خوشه ای استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اکوتیپ ها از نظر تمام صفات مورد مطالعه به‎جز وزن هزاردانه اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد داشتند. بر اساس نتایج مقایسه میانگین مشخص شد که بیشترین عملکرد دانه در اکوتیپ سیرجان به‎ میزان 642/3 کیلوگرم در هکتار و پس از آن اکوتیپ های کرمان، خاتم و اردکان (به‎ترتیب 634، 614/2 و 594 کیلوگرم در هکتار) قرار داشتند. کمترین مقدار عملکرد دانه در اکوتیپ های اشکذر (456/3 کیلوگرم در هکتار) و بافق (467/11 کیلوگرم در هکتار) مشاهده شد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که اکوتیپ های سیرجان، خاتم، کرمان و اردکان در اغلب صفات موثر بر عملکرد دانه بیشترین مقدار را داشتند. کمترین مقدار ارتفاع بوته در اکوتیپ های کرمان و سیرجان و بیشترین آن در اکوتیپ های بافق و اشکذر مشاهده گردید. اکوتیپ های سیرجان، کرمان، خاتم و اردکان با کمترین فاصله از ژنوتیپ ایده آل (di+)، بیشترین فاصله از ژنوتیپ غیر ایده آل (di-) و بیشترین مقدار شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل (به‎ ترتیب 0/937، 0/926، 0/769 و 0/667) به‎عنوان اکوتیپ های مطلوب معرفی شدند و اکوتیپ های اشکذر، بافق و شیراز با بیشترین فاصله از ژنوتیپ ایده آل (di+)، کمترین فاصله از ژنوتیپ غیر ایده آل (di-) و کمترین مقدار SIIG (به‎ترتیب 0/059، 0/094 و 0/166) به ‎عنوان ضعیف ترین اکوتیپ ها از نظر صفات مورد بررسی انتخاب شدند. بر اساس نتایج تجزیه خوشه ای حاصل از صفات معنی دار در تجزیه واریانس به‎روش وارد و با محاسبه فاصله اقلیدسی، اکوتیپ های مورد مطالعه در سه گروه مجزا قرار گرفتند. اکوتیپ های سیرجان، خاتم، آباده، کرمان و اردکان در گروه اول، اکوتیپ های اشکذر، شیراز و بافق در گروه دوم و اکوتیپ های ابرکوه، اصفهان، سمیرم و رفسنجان در گروه سوم قرار گرفتند. اکوتیپ های گروه اول از نظر عملکرد دانه و اکثر صفات مورد بررسی از گروه های دیگر و میانگین کل برتر بودند. اکوتیپ های گروه دوم کمترین مقدار عملکرد دانه و سایر صفات به‎ جز ارتفاع بوته را داشتند. اکوتیپ های گروه سوم از نظر صفات مورد مطالعه دارای مقادیر متوسط بودند. نتایج فواصل بین مرکز گروه های حاصل از تجزیه خوشه ای نشان داد که بیشترین فاصله ژنتیکی بین اکوتیپ های گروه های اول و اکوتیپ های گروه دوم وجود داشت و بنابراین می توان بیان کرد که تلاقی بین اکوتیپ های گروه اول با اکوتیپ های گروه دوم احتمالا تنوع ژنتیکی و میزان هتروزیس بالاتری را ایجاد خواهد نمود. به ‎منظور انجام روش تجزیه رگرسیون گام‎ به‎ گام عملکرد اسانس به‎عنوان متغیر وابسته و سایر صفات مورد بررسی به عنوان متغییر مستقل انتخاب شدند. نتایج رگرسیون گام به گام نشان داد که چهار صفت تعداد چتر در بوته، تعداد شاخه در بوته، تعداد دانه در چتر و درصد اسانس وارد معادله رگرسیون گام‎به‎گام شدند و توانستند 99/5 درصد از کل تغییرات عملکرد اسانس را تبیین کنند.

    نتیجه گیری

    نتایج تجزیه خوشه ای اکوتیپ های مورد مطالعه با استفاده از صفات مورد بررسی و رتبه بندی ارقام با استفاده از روش شاخص انتخاب ژنوتیپ ایده آل تطابق زیادی با یکدیگر داشتند. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که روش SIIG به‎خوبی توانسته است اکوتیپ ها را دسته بندی نماید. با توجه به نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای و مقادیر روش SIIG می توان نتیجه گیری کرد که اکوتیپ های سیرجان، خاتم، آباده، کرمان و اردکان به‎ عنوان برترین اکوتیپ ها می باشند و از این اکوتیپ ها می توان در برنامه های به‎نژادی و توسعه کشت این گیاه استفاده نمود. بر اساس نتایج این پژوهش اکوتیپ های اشکذر، شیراز و بافق به‎عنوان ضعیف ترین اکوتیپ ها معرفی شدند.

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تجزیه واریانس، رگرسیون گام به گام، عملکرد دانه، گیاه دارویی
  • اشرف آقاباباپور دهکردی*، سعدالله هوشمند، شهرام محمدی صفحات 23-36
    مقدمه و هدف

    در سال های اخیر استفاده از گیاهان دارویی با توجه به عوارض و هزینه کمتر و سازگاری بیماران به این داروها و به‎دلیل بروز اثرات زیان آور داروهای شیمیایی بر سلامت انسان، افزایش یافته است. آویشن شیرازی (.Boissataria multiflora Z) گیاهی دارویی از خانواده نعناییان و بومی ایران، پاکستان و افغانستان است. اسانس این گیاه دارای خواص آنتی اکسیدانی، ضد قارچی و ضد میکروبی است و به‎عنوان نگهدارنده در صنایع غذایی استفاده می شود. کمبود آب عامل محدود کننده بسیار مهم برای رشد گیاه و تولید محصول است. کاهش کارایی جذب کودهای شیمیایی در شرایط تنش خشکی و اثرات منفی زیست محیطی آن ها لزوم استفاده از روش های کشاورزی پایدار را ضروری می سازد. مطالعات نشان داده که با استفاده از کودهای زیستی از جمله قارچ های میکوریزا می توان اثر تنش خشکی را کاهش داد. اثر همزیستی قارچ میکوریزا با گیاه در شرایط تنش خشکی ناشی از اثرات فیزیکی، تغذیه ای، فیزیولوژیکی و سلولی است. با توجه به ارزش دارویی و تغذیه ای آویشن شیرازی، شناسایی اکوتیپ هایی با تولید بالا در جهت نیل به بهره وری اقتصادی بالا با توجه به خشکسالی های موجود از اهمیت بالایی برخوردار است که این مهم تنها از طریق تحقیق در باره اثر متقابل ژنوتیپ و محیط قابل بررسی است. عملکرد اکوتیپ ها تا حد زیادی به ژنوتیپ، محیط و اثر متقابل ژنوتیپ و محیط بستگی دارد. با توجه به زمان بر بودن آزمایش های پایداری و سازگاری معمولا برای کاهش طول دوره ارزیابی می توان از مدیریت های مختلف زراعی مانند تاریخ های متفاوت کاشت تا حدودی به آثار ثابت یا تصادفی سال و مکان دست یافت. هدف از این مطالعه بررسی اثر متقابل اکوتیپ های آویشن شیرازی در شرایط تنش خشکی و کاربرد قارچ میکوریزا در سه تاریخ کاشت با استفاده از پارامترهای مختلف پایداری است و از آنجا که هرکدام از پارامترهای پایداری دارای نقاط ضعف و قوت در تشخیص اکوتیپ های پرمحصول و پایدار می باشند بنابراین در این مطالعه تلفیقی از روش های فوق‎الذکر جهت تعیین پایداری اکوتیپ های آویشن شیرازی استفاده شده است.

    مواد و روش‎ها

     این مطالعه روی هشت اکوتیپ آویشن شیرازی شامل اکوتیپ‎های صفا شهر، نی ریز، خانه خوره و فسا از استان فارس، فولادشهر، بهارستان و کلاه قاضی از استان اصفهان و قصر قند از استان سیستان و بلوچستان انجام شد. این اکوتیپ ها در سه تاریخ کشت شامل 11 اسفند ماه 1399، 4 فروردین ماه 1400 و 2 اردیبهشت ماه 1401، در دو سطح تنش و عدم تنش خشکی و نیز دو سطح کاربرد و عدم کاربرد میکوریزا، جمعا به‎عنوان 12 محیط مورد ارزیابی قرار گرفتند. وزن خشک بوته (عملکرد بوته) اکوتیپ های ذکر شده در این محیط ها در بررسی تجزیه پایداری استفاده شد. داده ها پس از بررسی همگنی خطاهای آزمایش در محیط ها، ابتدا با استفاده از نرم افزار SAS9.4 مورد تجزیه واریانس مرکب قرار گرفتند و سپس به‎منظور اندازه گیری پارامترهای تجزیه پایداری همچون میانگین رتبه، انحراف معیار رتبه، ضریب تغییرات، واریانس محیطی، ‏نسبت شاخص عملکرد، اکووالانس ریک، واریانس پایداری شوکلا و روش تجزیه رگرسیونی ابرهارت و راسل از نرم افزارهایSPSS26 ، R، Minitab18 و اکسل استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس حاکی از اثر بسیار معنی دار محیط، اکوتیپ و اثر متقابل محیط × اکوتیپ بر وزن خشک بوته بود. تنش خشکی باعث کاهش وزن خشک بوته در کلیه محیط ها گردید و کاربرد میکوریزا افزایش عملکرد را به‎دنبال داشت. مقایسه میانگین ها نشان داد ضمن تفاوت معنی دار اکوتیپ ها در هر محیط، تاریخ کاشت 11 اسفند ماه با وزن خشک بوته 1/93 گرم بهترین تاریخ کاشت بود. در این تاریخ اکوتیپ صفاشهر در کلیه ترکیبات تیماری بالاترین عملکرد را داشت. در روش ابرهارت و راسل اکوتیپ خانه خوره (0/11-=b) دارای نزدیکترین شیب به یک است به‎علاوه این اکوتیپ دارای انحراف از رگرسیون پایین (1/80=S2d) می باشد. لذا برمبنای این پارامتر، پایدارترین اکوتیپ به‎شمار می آید. کمترین میانگین رتبه مربوط به اکوتیپ فسا (2/67=R) و پس از آن اکوتیپ خانه خوره (3/50=R) و کمترین انحراف معیار رتبه در اکوتیپ های بهارستان و فولادشهر (به‎ ترتیب 0/28 و 0/50) می باشد که بیانگر پایداری این اکوتیپ ها برمبنای این شاخص ها می‎باشد. اکوتیپ های بهارستان (26/57=CV) و فولادشهر (43/43=CV) برمبنای ضریب تغییرات به‎عنوان اکوتیپ های پایدار قلمداد شدند. طبق واریانس محیطی (Si2) اکوتیپ های بهارستان و فولادشهر (به‎ ترتیب 0/08=Si2 و 0/25=Si2) اکوتیپ های پایدار شناسایی شدند. برمبنای اکووالانس ریک اکوتیپ های فسا (92/80=Wi2) و کلاه قاضی (92/49=Wi2) اکوتیپ های پایدار شناخته شدند. برمبنای واریانس پایداری شوکلا اکوتیپ های فسا (5/38=i2σ)، کلاه قاضی (5/34=i2σ)، فولادشهر (5/65=i2σ) و خانه خوره (5/93=i2σ) اکوتیپ های پایدار قلمداد شدند.

    نتیجه‎گیری

     طبق نتایج مقایسه میانگین ها تاریخ کاشت 11 اسفندماه بهترین تاریخ کاشت برای آویشن شیرازی بود. نتایج آماره های میانگین رتبه، انحراف معیار رتبه، ضریب تغییرات، واریانس محیطی، اکووالانس ریک و واریانس پایداری شوکلا در شناسایی اکوتیپ های پایدار مشابه بوده است به‎گونه ای‎که اکوتیپ های صفاشهر و نی‎ریز اکوتیپ‎های ناپایدار شناسایی شدند و سایر اکوتیپ ها پایداری متوسطی دارند. برمبنای روش ابرهارت و راسل اکوتیپ خانه خوره پایدارترین اکوتیپ به‎شمار می آید.

    کلیدواژگان: اکووالانس ریک، انحراف معیار رتبه، میانگین رتبه، واریانس پایداری شوکلا، واریانس محیطی
  • مهدی رمضی، سعید صادق زاده حمایتی*، حشمت امیدی، امیرمحمد ناجی صفحات 37-50
    مقدمه و هدف

    برهمکنش ژنوتیپ-محیط پدیده ای است که به تفاوت پاسخ ژنوتیپ ها در محیط های مختلف اشاره دارد و بر پیشرفت برنامه های اصلاحی تاثیر می گذارد. این پدیده برای به نژادگران اهمیت خاصی دارد، زیرا انتخاب و ارزیابی ژنوتیپ های برتر را دشوار می کند. شناخت این پدیده به به نژادگران این امکان را می دهد تا در ارزیابی و انتخاب ژنوتیپ ها دقت بیشتری کرده و ژنوتیپ هایی را انتخاب کنند که با شرایط محیط هدف سازگار هستند. همچنین، برهمکنش ژنوتیپ-محیط می تواند فرصت هایی را برای به نژادگران فراهم کند تا ژنوتیپ هایی را انتخاب کنند که برهمکنش مثبت با محیط خاصی دارند یا عملکرد مناسبی در محیط های مختلف نشان می دهند. در نتیجه، با کشت ژنوتیپ ها در محیط های مختلف، می توان پاسخ های ژنوتیپی را ثبت کرد و ژنوتیپ های برتر و پایدار را انتخاب کرد. در مطالعه حاضر سعی شد تا مجموعه ای از هیبریدهای چغندرقند با هدف بررسی تاثیر برهمکنش ژنوتیپ- محیط بر پتانسیل تولید کمی ریشه و شکر سفید و نیز تعیین سازگاری آن ها، در محیط های با شرایط متفاوت کشت گردند و ضمن به کارگیری روش های آماری مختلف، هیبریدهای موفق شناسایی شوند.

    مواد و روش ها

    در پژوهش انجام شده، 18 ژنوتیپ چغندرقند شامل 15 هیبرید داخلی و سه شاهد خارجی بودند که قبلا برای افزایش مقاومت به بیماری های ریزومانیا، ریزوکتونیا و نماتد مولد سیست تولید شده بودند. ارزیابی های فنوتیپی در دو سال متوالی (1401 و 1402) در دو ایستگاه تحقیقات کشاورزی در کرج و کرمانشاه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. در طول فصل زراعی، مبارزه با علف های هرز، آبیاری، مصرف کود و سایر فعالیت های مدیریتی مزرعه انجام شد. پس از حصول داده های مربوط به عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید، تجزیه و تحلیل های آماری صورت پذیرفت.

    یافته ها

    میانگین مربعات اثر اصلی ژنوتیپ نشان داد که تفاوت معنی داری از نظر عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید بین ژنوتیپ های آزمایشی وجود دارد. اثرات برهمکنش سال×مکان و ژنوتیپ×سال×مکان در سطح احتمال یک درصد برای هر دو صفت عملکرد ریشه و عملکرد شکر سفید و ژنوتیپ×سال در سطح احتمال پنج درصد بر روی عملکرد شکر سفید تفاوت معنی داری ایجاد کردند. این نتایج نشان می دهند که تغییرات محیطی و ژنتیکی ممکن است عملکرد ژنوتیپ ها را در محیط های مختلف تحت تاثیر قرار دهد و باعث تفاوت های معنی دار در عملکرد ریشه و شکر سفید ژنوتیپ ها بین محیط ها شود. با استفاده از روش GGE بای پلات، مشخص شد که مولفه های اصلی اول و دوم به‎ترتیب 93/44 و 3/85 درصد و در مجموع 97/29 درصد از تغییرات عملکرد ریشه را تبیین کردند. در خصوص عملکرد شکر سفید، مولفه های اول و دوم به‎ترتیب 95/10 و 2/54 درصد و در مجموع 97/64 درصد از تغییرات را توجیه نمودند. با توجه به اینکه دو مولفه اصلی اول و دوم نقش مهمی در واریانس داده ها داشتند، بای پلات های مربوطه می توانند به خوبی تغییرات ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ×محیط را توضیح دهند. بای پلات همبستگی بین محیط ها نشان داد که از نظر عملکرد ریشه بین محیط های آزمایشی همبستگی مثبتی وجود دارد، همچنین بین شرایط محیطی کرج در سال 1402 و کرمانشاه در سال 1401 همبستگی مثبت کاملی برقرار است. بای پلات عملکرد شکر سفید نیز حاکی از همبستگی مثبت بین محیط های کرج و کرمانشاه بود. بر اساس بای پلات چندضلعی در دو مکان کرج و کرمانشاه در هر دو سال آزمایش، ژنوتیپ های 18، 15، 12، 14 و 8 بهترین ژنوتیپ ها از نظر عملکرد ریشه بودند. از نظر عملکرد شکر سفید در چهار محیط تحت بررسی ژنوتیپ های 18، 15 و 14 برتر بودند. بای پلات بررسی هم زمان پایداری و عملکرد نشان داد که ژنوتیپ های 18، 15، 12 و 14 دارای بیشترین میزان عملکرد ریشه و ژنوتیپ های 18، 15 و 14 دارای بیشترین میزان عملکرد شکر سفید و پایداری بودند و به عنوان بهترین ژنوتیپ ها شناخته شدند. بر اساس بای پلات ژنوتیپ ایده آل فرضی، از نظر عملکرد ریشه ژنوتیپ های 15، 12 و 14 و از نظر عملکرد شکر سفید ژنوتیپ های 18، 15، 14، 10 و 12 با توجه به اینکه کم ترین فاصله را با ژنوتیپ ایده آل فرضی داشتند، به عنوان بهترین ژنوتیپ ها معرفی شدند. با استفاده از شاخص پایداری چندمتغیره و اعمال فشار گزینشی 20 درصد، ژنوتیپ 16 به عنوان رتبه اول و ژنوتیپ های 10، 9 و 6 به عنوان رتبه های بعدی پایدارترین ژنوتیپ ها انتخاب شدند. مقایسه ارزش صفات در ژنوتیپ های منتخب نشان داد که ارزش صفات عملکرد ریشه و درصد قند ناخالص افزایش یافته و ارزش پتاسیم، نیتروژن آمینه و سدیم کاهش یافته است و در مجموع، ژنوتیپ های انتخابی باعث بهبود و پیشرفت در تمامی صفات مورد مطالعه شده اند. از طرفی تمامی صفات در ژنوتیپ های منتخب از وراثت پذیری بالایی برخوردار بودند.

    نتیجه گیری

    نتایج به دست آمده نشان داد که برهمکنش های محیطی و ژنتیکی می توانند عملکرد ژنوتیپ ها را در شرایط مختلف تحت تاثیر قرار دهد و باعث ایجاد اختلافات معنی دار در عملکرد آن ها شود. در مجموع، ژنوتیپ های 18، 15، 14 و 10 به عنوان پایدارترین ژنوتیپ ها انتخاب شدند.

    کلیدواژگان: پیشرفت اصلاحی، پایداری، سازگاری
  • مهناز عروجلو، سارا دژستان*، بهزاد احمدی، محمدرضا شیری پیرایواتلو، علی مقدم صفحات 51-63
    مقدمه و هدف

    تولید هیبریدهای جدید با پتانسیل تولید بالا، سازگاری به شرایط اقلیمی و مقاومت یا تحمل به تنش‎ها و پایداری در دامنه وسیعی از شرایط محیطی برای افزایش محصول در واحد سطح از اهمیت ویژه‎ای برخوردار است. در برنامه ‎های به‎نژادی ذرت مبتنی بر تولید هیبرید به‎منظور اجنتاب از ایجاد و ارزیابی تعداد زیاد تلاقی، انتساب لاین‎های ذرت به گروه‎های هتروتیک الزامی است. با توجه به اینکه گروه ‎های هتروتیک برای لاین‎های اینبرد برگزیده ذرت در ایران مشخص نشده است. هدف از این تحقیق، بررسی تنوع ژنتیکی و تعیین گروه‎ های هتروتیک در اینبرد لاین‎های برگزیده ذرت جهت بهره‎برداری حداکثری از هتروزیس برای برنامه‎ های به‎نژادی آینده است. همچنین، یکی دیگر از اهداف این تحقیق، گروه‎ بندی لاین‎‎های اینبرد برگزیده ذرت ایران براساس صفات فنولوژیکی به گروه‎های زودرس، متوسط‎رس و دیررس می‎باشد.

    مواد و روش‎ها

     در این پژوهش با هدف تولید هیبرید ذرت و تعیین گروه های هتروتیک، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده تولید شده در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر انتخاب شدند که بر اساس عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه واریانس، تجزیه خوشه‎ای با استفاده از روش Ward و تجزیه به مولفه‎ های اصلی انجام شد.

    یافته‎ ها

     به طورکلی نتایج نشان داد بین صفات مورد مطالعه در اینبرد لاین‎های ذرت برگزیده اختلاف معنی‎داری وجود داشت. مقایسه میانگین عملکرد دانه لاین‎ها نشان داد، اینبرد لاین KE77008/1 (از گروه متوسط‎رس) با 4/708 تن در هکتار بیشترین و اینبرد لاین K615/1 (از گروه زودرس) با 1/016 تن در هکتار کمترین عملکرد را داشتند. همچنین دامنه تغییرات برای عملکرد دانه و دیگر صفات در بین اینبرد لاین‎ها قابل‎توجه بود. بنابراین تنوع بالایی در بین اینبرد لاین‎های مورد مطالعه از نظر صفت عملکرد دانه و دیگر صفات مشاهده شد. اینبرد لاین‎های برگزیده ذرت بر اساس صفات فنولوژیکی به سه گروه زودرس (105/5 تا 110 روز)، متوسط‎رس (111 تا 116 روز) و دیررس (117/5 تا 122 روز) طبقه‎بندی شدند. دامنه عملکرد گروه زودرس از 1/01 تا 2/74 تن در هکتار، گروه متوسط‎رس از 1/18 تا 3/09 تن در هکتار (یک استثناء در گروه متوسط‎رس لاین KE77008/1 بود که دارای عملکرد 4/70 تن در هکتار بود) و گروه دیررس از 1/21 تا 3/28 تن در هکتار متغیر بود.در تجزیه ژنتیکی، اختلاف کم بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفات نشان داد که عوامل محیطی روی این صفات تاثیر کمتری داشته‎ اند. بین درصد ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی صفت روز تا رسیدگی فیزیولوژیکی (0/24) و ارتفاع بلال (0/94) کمترین تفاوت مشاهده شد که نشان‎دهنده تاثیر زیاد عوامل ژنتیکی روی کنترل این صفات است. صفات عملکرد دانه (31/77 درصد)، ارتفاع بلال (20/07 درصد)، درصد چوب بلال (19/96 درصد)، تعداد دانه در ردیف (17/35 درصد) و وزن هزار دانه (16/8 درصد) بالاترین درصد ضریب تغییرات ژنتیکی را داشتند. بنابراین در این پژوهش، در بررسی تنوع ژنتیکی و گروه‎بندی اینبرد لاین‎های ذرت، این صفات با ارزش هستند. هرچقدر درصد ضریب تغییرات ژنتیکی بیشتر باشد، تنوع ژنتیکی بیشتری برای آن صفت در اینبرد لاین‎ها مشاهده می‎شود و تاثیرپذیری از محیط کمتر است.بر اساس نتایج تجزیه به مولفه ‎های اصلی، مولفه اول 25/67 درصد از کل تنوع را تبیین کرد. در این مولفه، ضرایب صفات تعداد ردیف دانه (0/518)، قطر بلال (0/771)، تعداد برگ (0/718)، ارتفاع بوته (0/668)، قطر چوب بلال (0/607)، ارتفاع بلال (0/50) و رطوبت دانه در زمان برداشت (0/563) مثبت بود. مولفه دوم 19/22 درصد از کل واریانس داده‎ها را توجیه کرد. در این مولفه ضرایب صفات وزن 1000 دانه (0/723) و ارتفاع بوته (0/531) مثبت و ضریب تعداد ردیف دانه (0/755-) منفی بود. بر اساس نتایج حاصل از گروه بندی خوشه‎ای به‎روش Ward، اینبرد لاین‎های ذرت برگزیده در شش گروه مجزا طبقه‎بندی شدند. فقط در گروه اول و چهارم درصد انحراف از میانگین کل برای صفت عملکرد مثبت بود. این دو خوشه براساس صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک متوسط‎رس بودند. میانگین صفت تعداد روز تا رسیدگی فیزیولوژیک برای لاین‎ها در خوشه دوم در مقایسه با دیگر خوشه‎ها بالاترین (دیررس)، خوشه یک، سه، چهار و شش متوسط (متوسط‎رس) و در خوشه پنج کمترین (زودرس) بود. همچنین، پراکنش لاین‎ها بر اساس دو مولفه اول اصلی و تجریه خوشه‎ای با یکدیگر مطابقت قابل‎توجهی داشتند.

    نتیجه گیری

     به‎طور کلی، در این مجموعه اینبردهای برگزیده ذرت مورد مطالعه، اختلافات معنی‎داری در عملکرد و اجزای عملکرد مشاهده شد. همچنین، سطح بالایی از تنوع ژنتیکی در عملکرد دانه، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی شناسایی گردید. به‎ طور کلی، براساس صفات ارزیابی‎شده، 50 اینبرد لاین ذرت برگزیده به شش گروه طبقه‎بندی شدند. بررسی‎های تکمیلی بر اساس هیبریدهای سینگل کراس تولیدشده (KSC 704، KSC 647،KSC 604 ، KSC 700، KSC 703، KSC 705، KSC 706، KSC 500 و KSC 260) نشان داد که گروه‎بندی لاین‎های اینبرد و شناسایی گروه ‎های هتروتیک صحیح انجام شده است. در این بررسی، گروه هتروتیک 5 شناسایی گردید که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگل‎کراس معروف نقشی نداشته است. بنابراین، استفاده از پتانسیل گروه هتروتیک 5 و دیگر لاین‎های اینبرد منتسب به گروه‎های هتروتیکی که تاکنون در تولید هیبریدهای سینگل‎کراس نقشی نداشته‎اند در تولید هیبریدهای جدید شایسته توجه هستند.

    کلیدواژگان: اینبرد لاین ‎های ذرت برگزیده ایران، تولید هیبرید، صفات فنولوژیکی، صفات مورفولوژیکی، گروه ‎های هتروتیک
  • مهدی حسنی*، علی صارمی راد، حامد منصوری صفحات 64-76
    مقدمه و هدف

    چغندرقند نقش مهمی در کشاورزی جهانی به عنوان یک محصول حیاتی برای تولید شکر ایفا می کند و به طور قابل توجهی به صنعت شیرین کننده ها کمک می کند. بدیهی است که بهبود صفاتی که تاثیر عمیقی بر رشد و عملکرد چغندرقند دارند، برای برآوردن تقاضای شکر در آینده از اهمیت بالایی برخوردار است. در این ارتباط، اصلاح چغندرقند با اهداف مختلف اعم از ارتقای عملکرد، کیفیت و مقاومت این محصول مهم، همواره یکی از عرصه های حیاتی تحقیق و توسعه بوده است و تاکنون، اصلاح کنندگان با موفقیت ارقام چغندرقند با عملکرد کمی و کیفی بالا و مقاومت در برابر بیماری ها ایجاد کرده اند. این پیشرفت ها از طریق انتخاب دقیق و تلاقی لاین های مختلف چغندرقند به‎دست آمده است. در این راستا، در مطالعه حاضر به ارزیابی ژنوتیپ های چغندرقند از نظر صفات مختلف مرتبط با عملکرد کمی و کیفی جهت شناسایی و به کارگیری ژنوتیپ های برتر در برنامه های اصلاحی آتی پرداخته شد.

    مواد و روش ها

    برای این مطالعه، از 49 ژنوتیپ چغندرقند، شامل 44 هیبرید جدید و پنج شاهد که از سه رقم داخلی و دو رقم خارجی تشکیل شده اند، استفاده شد. این هیبریدهای جدید از تلاقی بین 22 لاین خالص گرده افشان چغندرقند به عنوان والد پدری و دو سینگل کراس نرعقیم منوژرم تجاری به عنوان والد مادری در سال 1399 در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند شدند. ارزیابی های فنوتیپی ژنوتیپ های آزمایشی طی سال زراعی 1400 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی همدان در قالب طرح مقایسه عملکرد مقدماتی (آگمنت) بر روی ردیف هایی به‎طول هشت متر با فاصله بین ردیف 50 سانتی متر در پنج بلوک ناقص کشت شدند. پس از حصول داده های آزمایشی، ابتدا با استفاده از نرم افزار R تجزیه واریانس انجام شد؛ سپس با توجه به اجرای طرح آگمنت و نتایج تجزیه واریانس برای صفات مختلف مورد مطالعه، مقدار هر صفت در هیبریدهای مورد مطالعه تصحیح گردید و در نهایت از میانگین های تصحیح شده صفات برای انجام سایر تجزیه وتحلیل های آماری استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس صفات شامل عملکرد شکر سفید، عملکرد ریشه، درصد قند ناخالص، سدیم، پتاسیم و نیتروژن آمینه نشان داد که اثر بلوک تصحیح شده برای تمامی صفات مورد مطالعه غیر معنی دار است. غیر معنی داری اثر بلوک تصحیح شده برای صفات نشان می دهد که بلوک های ناقص از نظر شرایط قابل کنترل و یا غیرقابل کنترل محیطی همگن می باشند. اثر تیمار تصحیح شده برای کلیه صفات مورد بررسی به جز عملکرد ریشه و محتوی پتاسیم ریشه در سطح احتمال یک درصد معنی دار شد. با تفکیک اثر تیمار به اثرات هیبرید و شاهد ملاحظه شد که اثر هیبرید تنها برای صفت درصد قند ناخالص و اثر شاهد برای کلیه صفات مورد بررسی معنی دار می باشند. بررسی اثر هیبرید در برابر شاهد نشان داد که میان هیبریدهای آزمایشی با شاهدهای به کاررفته در آزمایش تنها از نظر محتوای سدیم و نیتروژن آمینه تفاوت قابل ملاحظه ای در سطح احتمال یک درصد وجود دارد و از لحاظ سایر صفات بین آن های تفاوتی وجود ندارد. بر اساس نتایج مقایسه میانگین، دو شاهد 8K801 و BTS 1885 به‎همراه ژنوتیپ های 33، 12 و 24 به‎ترتیب با میانگین عملکرد شکر سفید 10/52، 10/04، 9/93، 9/82 و 9/15 تن در هکتار دارای عملکرد بسیار خوبی بودند. هیبرید های مذکور در مقایسه با شاهدهای داخلی حسنا، کیمیا و شکوفا نیز از عملکرد شکر سفید بالایی برخوردار بودند. این موضوع حاکی از برتری هیبریدها در قیاس با شاهدها می باشد. ژنوتیپ 42 نامطلوب ترین وضعیت را از نظر عملکرد شکر سفید داشت و آخرین رتبه را از آن خود کرد. ضریب تنوع فنوتیپی در بازه بین 4/99 درصد برای درصد قند ناخالص تا 22/53 درصد برای محتوی سدیم ریشه و ضریب تنوع ژنتیکی نیز بین 1/96 درصد برای محتوی پتاسیم تا 14/23 درصد برای محتوی سدیم ریشه به‎دست آمد. سه صفت نیتروژن آمینه، میزان سدیم و عملکرد ریشه از پیشرفت ژنتیکی متوسط و پتاسیم، درصد قند ناخالص و عملکرد شکر سفید از پیشرفت ژنتیکی پایین برخوردار بودند. وراثت پذیری بالا همراه با پیشرفت ژنتیکی مطلوب برای صفت نیتروژن آمینه مشاهده گردید که نشان دهنده اثرات افزایشی ژن ها است. بر اساس نتایج شاخص SIIG، ژنوتیپ 12 در مقایسه با سایر ژنوتیپ ها کم ترین فاصله را از ژنوتیپ ایده آل و بیشترین فاصله را از ژنوتیپ غیر ایده آل داشت، لذا برهمین اساس این ژنوتیپ با بیش ترین مقدار SIIG (0/82) برترین ژنوتیپ معرفی شد. پس از ژنوتیپ نامبرده، رقم شاهد 8K801 و ژنوتیپ های 35 و 33 به‎ترتیب با داشتن مقدار SIIG برابر با 0/72، 0/71 و 0/71 در رتبه های بعدی قرار داشتند و جز ژنوتیپ های مناسب شناخته شدند.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نتایج نشان داد که بین هیبریدهای آزمایشی تنوع ژنتیکی قابل ملاحظه ای از نظر اکثریت صفات حاکم است که موید تغییرات ژنتیکی گسترده در هیبریدهای اصلاحی است و پایه پدری این تنوع غنی را در ژرم پلاسم مورد مطالعه فراهم کرده است؛ به طوری‎که هیبریدهای آزمایشی به گروه مختلف از نظر کلیه صفات منتسب شدند. در مجموع نتایج حاکی از برتری سه ژنوتیپ 12، 35 و 33 در مقایسه با سایر ژنوتیپ های آزمایشی بودند.

    کلیدواژگان: آگمنت، ژرم پلاسم، منوژرم، نرعقیم، هیبرید
  • بهرام مسعودی، امیر قلی زاده*، پرستو مجیدیان، ابراهیم هزارجریبی، نسرین رزمی، فرناز شریعتی صفحات 77-88
    مقدمه و هدف

    دانه های روغنی از جمله مهم ترین منابع تامین انرژی در سراسر جهان می باشند. سویا یک محصول مهم زراعی می باشد که روغن آن ارزش غذایی و اقتصادی بالایی دارد. سویا (L.Glycine max ) گیاهی یک‎ساله و خودگشن، دیپلوئید، متعلق به تیره نخود Leguminosae می باشد و از مهم‎ترین گیاهان روغنی در جهان محسوب می شود که بسته به نوع ژنوتیپ و عوامل محیطی دارای 22-18 درصد روغن و 50-40 درصد پروتئین است. سویا قرن هاست که غذای مردم آسیا مخصوصا چین بوده است و مردم چین آن را همراه با برنج به عنوان غذای اصلی خود مصرف می کنند. ایالات متحده آمریکا بزرگ ترین تولیدکننده سویا می باشد و تقریبا دوسوم محصول کل دنیا را تولید می کند. بهبود عملکرد دانه همیشه هدف اصلی در برنامه های اصلاحی سویا است. با بهره گیری از ارقام جدید و پربازده، می توان عملکرد اقتصادی سویا را افزایش داد. ارزیابی ژنوتیپ های پیشرفته امیدبخش سویا در شرایط محیطی مختلف، در شناسایی و انتخاب لاین های برتر با پتانسل عملکرد بالا و پایدار ضروری می باشد. ارزیابی اثر متقابل ژنوتیپ × محیط مطالعات ارزشمندی در رابطه با عملکرد ارقام گیاهی در محیط های مختلف فراهم کرده و نقش مهمی در بررسی پایداری عملکرد ارقام اصلاح شده دارد. اثرات متقابل ژنوتیپ × محیط از عوامل مهم محدود کننده در معرفی ارقام جدید محسوب می شود. اثر متقابل ژنوتیپ × محیط مسئله ای مهم در مطالعه صفات کمی می‎باشد زیرا پایداری عملکرد در محیط های مختلف را کاهش می دهد و همچنین تفسیر آزمایش های ژنتیکی را دشوار و پیش بینی ها را با مشکل مواجه می سازد. لذا شناخت نوع و ماهیت اثر متقابل و دستیابی به ارقامی که کمترین واکنش را نسبت به اثرات متقابل نشان دهند از اهمیت ویژهای برخوردار است. روش های مختلفی برای ارزیابی اثرات متقابل معرفی شده است که هریک ماهیت اثر متقابل را از دیدگاه مشخصی بررسی می کنند. در این میان روش گرافیکی GGE-biplot روشی با کارایی مناسب برای بررسی اثر متقابل ژنوتیپ × محیط بوده و اطلاعات خوبی در مورد ژنوتیپ ها و محیط های مورد مطالعه به‎صورت گرافیکی در اختیار قرار می دهد. هدف از اجرای این مطالعه، بررسی اثر متقابل ژنوتیپ × محیط با استفاده از روش گرافیکی GGE-biplot به‎منظور ارزیابی ژنوتیپ ها، محیط ها، روابط ژنوتیپ ها و محیط ها و در نهایت شناسایی ژنوتیپ های پایدار با عملکرد دانه بالا تحت شرایط محیطی مختلف در سویا بود.

    مواد و روش ها

    تعداد 27 لاین جدید سویا به‎همراه ارقام صبا و امیر تحت شرایط محیطی مختلف در چهار ایستگاه تحقیقاتی (کرج، گرگان، ساری و مغان) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1401 مورد ارزیابی قرار گرفتند. هر کرت آزمایشی شامل چهار ردیف پنج متری با فاصله بین ردیف های 50 سانتی‎متر بود. برای ارزیابی پایداری و سازگاری ژنوتیپ ها در محیط های مورد بررسی از روش آماری GGE بای پلات با مدل اثر ژنوتیپ + برهمکنش ژنوتیپ × محیط استفاده شد. در زمان رسیدگی محصول عملکرد دانه برای هر ژنوتیپ در هر محیط اندازه گیری گردید.

    یافته ها

    نتایج تجزیه مرکب عملکرد دانه نشان داد که اثر محیط، اثر ژنوتیپ و اثر متقابل ژنوتیپ × محیط معنی دار بود. معنی دار بودن اثر متقابل ژنوتیپ × محیط، بیانگر واکنش متفاوت ژنوتیب ها در محیط های مختلف بود و از این‎رو، امکان تجزیه پایداری ژنوتیپ ها وجود داشت. نتایج تجزیه اثر متقابل ژنوتیپ × محیط با روش GGE-biplot نشان داد که دو مولفه اول و دوم GGE-biplot، 84/8 درصد از تغییرات کل عملکرد دانه را توجیه کردند که نشان دهنده اعتبار بالای بای‎پلات در توجیه تغییرات ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ × محیط (G+GE) بود. در این مطالعه دو محیط کلان شناسایی گردید که محیط کلان اول شامل محیط های گرگان و مغان بود. محیط کلان دوم نیز شامل محیط های ساری و کرج بود. براساس نمایش چندضلعی بای پلات، لاین G1 در محیط های ساری و کرج و ژنوتیپ های G21 و G22 در محیط های گرگان و مغان، ژنوتیپ های برتر و با سازگاری خصوصی بالا بودند. نتایج نمودار مختصات محیط متوسط نشان داد که ژنوتیپ های G1، G22،G5  و G9 به‎ترتیب بیشترین عملکرد دانه را دارا بودند. از طرف دیگر ژنوتیپ های G28، G25، G16 و G19 به‎ترتیب کمترین مقدار عملکرد دانه را دارا بودند. بر اساس بای پلات ژنوتیپ فرضی ایده آل، ژنوتیپ های G22، G5، G16، G12، G14 و G9 از نظر هردو عامل پایداری و میانگین عملکرد دانه، بهتر از سایر ژنوتیپ ها بودند و سازگاری عمومی بالایی در همه محیط های مورد بررسی داشتند. همچنین نتایج نشان داد که محیط های کرج و مغان نزدیک ترین محیط ها به محیط ایده آل بودند و بیشترین تمایز و بیانگری را نشان دادند. بنابراین می توان از محیط های کرج و مغان به‎عنوان محل ارزیابی مناسب برای انتخاب ژنوتیپ های برتر سویا استفاده کرد.

    نتیجه گیری

    براساس نتایج این پژوهش، ژنوتیپ های G22، G5، G16، G12، G14 و G9 از نظر هردو عامل پایداری و میانگین عملکرد دانه، ژنوتیپ های برتر این آزمایش بودند و می توان از آن ها برای انجام آزمایشات بیشتر از جمله آزمایشات سازگاری استفاده نمود. همچنین نتایج نشان داد که محیط های کرج و مغان به‎عنوان محل ارزیابی مناسب برای انتخاب ژنوتیپ های برتر سویا شناسایی شدند. به‎طور کلی نتایج نشان داد که روش گرافیکی GGE-biplot روشی با کارایی مناسب برای بررسی اثر متقابل ژنوتیپ × محیط بوده و اطلاعات خوبی در مورد ژنوتیپ ها و محیط های مورد مطالعه در اختیار قرار می دهد.

    کلیدواژگان: پایداری، ژنوتیپ ایده آل، سویا، عملکرد دانه
  • میلاد حبیبی درونکلایی، محمدعلی تاجیک قنبری*، ولی الله بابایی زاد، حشمت الله رحیمیان، علی دهستانی صفحات 89-98
    مقدمه و هدف

    برنج  (Oryza sativa L.)منبع غذایی بیش از نیمی از جمعیت جهان را فراهم می‎کند. بیماری ناشی از solani  Rhizoctonia تولید برنج را به‎شدت محدود کرده و منجر به زیان اقتصادی شدید شده و امنیت غذایی را تهدید کرده است. در حال‎حاضر استفاده از قارچ‎کش‎های تجاری مناسب‎ترین روش برای کنترل این بیماری است اما استفاده از قارچ کش‎ها باعث افزایش هزینه و آسیب‎های زیست محیطی و بهداشتی می‎شود. بر این اساس استفاده از ترکیبات شیمیایی زیست‎سازگار یک استراتژی نوآورانه، در مدیریت یکپارچه محصول و در برابر طیف وسیعی از تنش‎ها موثر است. از جمله این مواد شیمیایی زیست سازگار، می‎توان به فسفیت‎ها اشاره کرد که از طریق اثر مستقیم بر پاتوژن و غیرمستقیم با تحریک پاسخ‎های دفاعی میزبان موجب کاهش بیماری می‎شود.

    مواد و روش‎ها

     بذور رقم‎های طارم محلی و خزر تهیه و به‎منظور تولید گیاهچه‎های همسان و عاری از پاتوژن ضد عفونی گردیدند سپس بذور را جوانه‎دار کرده و به گلدان‎های پلاستیکی حاوی خاک استریل منتقل و گلدان‎ها به اتاقک رشد انتقال یافتند. تعدادی از گیاهچه‎ها با فسفیت پتاسیم تیمار و تعدادی به‎عنوان کنترل مثبت در نظر گرفته شدند. سپس تمام بوته‎ها با.solani Rآلوده گردیدند. نمونه‎برداری از بافت برگی گیاهچه‎های تیمار شده و شاهد به‎ترتیب در بازه‎های زمانی0، 24، 48، 72 و 96 ساعت بعد از آلودگی انجام گرفت و نمونه‎برداری در بازه زمانی ساعت 12-10 روز انجام گرفت. سپس عصاره برگی استخراج و برای اندازه‎گیری فعالیت آنزیمی (کاتالاز، پلی‎فنول اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز) استفاده شد. شدت بیماری و فعالیت آنزیمی به‎صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در دو رقم طارم (مقاوم) و خزر (حساس) و دو تیمار فسفیت پتاسیم و .solani Rبا سه تکرار انجام گرفت.

    یافته‎ ها

     نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات تیمارها در تمامی منابع تغییرات در میزان شدت بیماری و فعالیت آنزیم‎های PPO و SOD معنی‎دار بوده ولی در میزان فعالیت آنزیم CAT اثرات تیمارها در تیمار-رقم غیر معنی‎دار ولی در منابع دیگر معنی‎دار بود. میزان شدت بیماری در گیاهان شاهد (تحت تنش بیمارگر) نسبت به گیاهان تیمار شده با فسفیت پتاسیم و در رقم حساس (خزر) نسبت به رقم مقاوم (طارم) بیشتر و معنی‎دار بود و همچنین در گیاهان شاهد و تیمار شده پیشرفت بیماری 21 روز بعد از آلودگی نسبت به روز یازدهم بیشتر بود. فعالیت آنزیم‎ها در رقم مقاوم (طارم) و حساس (خزر) و بین دو تیمار فسفیت پتاسیم در حضور بیمارگر معنی‎دار بود. بیشترین میزان فعالیت آنزیم‎ها مربوط به رقم طارم محلی و تیمار فسفیت پتاسیم در حضور بیمارگر و کمترین آن مربوط به رقم خزر و تیمار . solani Rبوده است. فعالیت آنزیم کاتالاز در هر دو تیمار و رقم در 24 ساعت بعد از آلودگی افزایش داشته سپس در ساعت 48 و 72 به‎تدریج کم شده ولی در ساعت 96 بیشترین میزان فعالیت را نسبت به زمان صفر داشته است. فعالیت آنزیم پلی‎فنول اکسیداز در تمام بازه‎های زمانی روند افزایشی داشته است و فعالیت سوپر اکسید دیسموتاز به‎تدریج اضافه شده و در ساعت 72 به بیشترین میزان خود رسید و پس از آن در ساعت 96 کاهش یافت.

    نتیجه‎‎ گیری

     کاتالاز تبدیل هیدروژن پراکسید به آب و اکسیژن را کاتالیز می‎کند، بنابراین گیاه را در برابر آسیب‎های اکسیداتیو بیمارگرها محافظت می‎نماید. در گیاهان بیمار در حضور فسفیت پتاسیم فعالیت آنزیم به نسبت به گیاهان شاهد آلوده افزایش پیدا کرد که می‎توان نتیجه گرفت فسفیت پتاسیم باعث فعالیت بیشتر آنزیم در گیاهان در برابر پاتوژن می‎شود. پلی‎فنل اکسیدازها اکسیداسیون فنل را به کینون کاتالیز می‎کند و شرایط را برای توسعه پاتوژن نامساعد می‎کند و در تیمار فسفیت پتاسیم با القای مقاومت باعث تولید بیشتر کینون‎ها شده و محیط را برای پاتوژن سمی کرده در نتیجه میزان گسترش بیماری نسبت به تیمار . solani Rکمتر شده است. سوپر اکسید دیسموتاز عملکرد مهمی به‎عنوان سیگنال هایی در مسیرهای انتقال بوده و به ‎عنوان محرک آسیب سلولی در هنگام تولید بیش از حد اکسیژن نقش مهمی در فیزیولوژی گیاه دارد. در گیاهان تیمار شده با فسفیت پتاسیم حداکثر فعالیت آنزیم در ساعت 72 ولی در گیاهان شاهد 96 ساعت بعد از آلودگی بود که می‎توان نتیجه گرفت فسفیت پتاسیم باعث کاهش تنش اکسیدانیو شده و از پیشرفت بیماری وعلائم جلوگیری کرده است. در این پژوهش فعالیت آنزیم‎های کاتالاز، پلی‎فنول اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز در رقم حساس (خزر) نسبت به رقم (مقاوم) پایین‎تر بوده که نشان دهنده این است در رقم خزر سطح گونه‎های اکسیژن فعال بیشتر بوده در نتیجه گسترش و علائم بیماری بیشتر است. . solani Rبا تولید آنزیم و توکسین باعث مرگ سلولی در گیاه می‎شود ولی فسفیت پتاسیم با افزایش فعالیت آنزیم‎های آنتی‎اکسیدانی کاتالاز، پلی‎فنول اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز از مرگ سلولی جلوگیری می‎کند در نتیجه مانع پیش‎روی قارچ می‎شود. بنابراین می‎توان از فسفیت پتاسیم به‎عنوان ترکیب شیمیایی زیست سازگار به‎جای قارچ‎کش‎ها در مدیریت یکپارچه بیماری استفاده کرد.

    کلیدواژگان: آنزیم‎ های آنتی‎اکسیدانی، قارچ‎کش ‎ ها، گونه‎ های فعال اکسیژن، مقاومت القایی
  • وحید اکبرپور*، حسین آرویی، کامبیز مشایخی، مجید عزیزی آرانی، محمدعلی بهمینار صفحات 99-111
    مقدمه و هدف

    قندها یکی از اجزای مهم در جیره غذایی انسان ها در کنار چربی ها و پروتئین ها، به‎شمار می روند، به طوری که حدود 70-60 درصد انرژی خود را ابتدا از آن ها تامین می کنند. گیاه استویا یکی از مهم ترین گیاهان دارویی با خواص بالای آنتی اکسیدانی، با خصوصیات قندی بارز و بدون کالری می تواند جایگزین قندهای استخراج شده از دیگر منابع شود. از ویژگی های این شیرین کننده اینست که به‎دلیل عدم جذب در سیستم گوارشی برای استفاده افراد دیابتی بسیار مفید است. از طرفی به‎دلیل کالری زا نبودن، مناسب رژیم غذایی افراد چاق می باشد. شکل قابل انتقال محصولات فتوسنتزی یعنی کربوهیدرات ها در گیاهان ساکارز است. محلول پاشی ساکارز برای تامین سریع ترکیبات موردنیاز گیاهان بااهمیت است. این پژوهش به منظور بررسی امکان تاثیر ساکارز در غلظت های متفاوت به عنوان منبع احتمالی کربنی جایگزین، روی برخی از ویژگی های فتوسنتزی و فیتوشیمیایی گیاه دارویی استویا انجام شده است.

    مواد و روش ها

    این آزمایش به صورت فاکتوریل برپایه طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال زراعی 94-1393 انجام شد. تیمارهای موردبررسی شامل سطوح مختلف ساکارز با غلظت های صفر، 2/5، 5 و 10 درصد انتخاب شدند. لذا ماده مذکور در حلال های متانول 15 درصد، اسید بریک سه در هزار و اسید استیک یک در هزار حل شدند. تیمارها به فواصل هر 10 روز یک بار تا قبل از مرحله به گل رفتن بر روی گیاه محلول پاشی شدند. با شروع گل دهی برخی خصوصیات گیاه نظیر کلروفیل کل، کاروتنوئید، فنل کل، فلاونوئید کل، فعالیت آنتی اکسیدانی، میزان استویوزاید و ریبودیوزاید اندازه گیری شدند.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس نشان داد، اثر ساده نوع حلال و غلظت ساکارز بر تمامی صفات موردمطالعه در سطح احتمال 0/01 و اثر متقابل تیمارها بر تمامی صفات به جز مقدار ریبودیوزاید در سطح احتمال 0/05 و بر مقدار استویوزاید در سطح احتمال 0/01 معنی دار بود. نتایج مقایسه میانگین داده ها نشان داد که میزان کلروفیل کل در غلظت 10 درصد ساکارز به‎طور معنی داری بیشتر از سایر غلظت های ساکارز می باشد. بین غلظت های مختلف ساکارز از نظر میزان کاروتنوئید اختلاف معنی داری وجود داشت، به طوری که بیشترین (10/72 میلی گرم بر گرم وزن تر) و کمترین (9/56 میلی گرم بر گرم وزن تر) میزان آن به‎ترتیب در غلظت های پنج و صفر درصد ساکارز ثبت شد. مقدار کاروتنوئید در حلال متانول (11/99 میلی گرم بر گرم وزن تر) به‎طور معنی داری بیشتر از سایر حلال ها به‎ترتیب اسید بریک، اسید استیک و آب مقطر (کمترین میزان آن) بود. میزان فلاونوئید بین غلظت های مختلف ساکارز و همچنین در حلال های متفاوت به طور معنی داری اختلاف وجود داشت. غلظت پنج درصد ساکارز بیشترین (معادل 10/82 میلی گرم کوئرستین در گرم وزن خشک) و غلظت صفر درصد ساکارز کمترین (معادل 9/31 میلی گرم کوئرستین در گرم وزن خشک) مقدار فلاونوئید را به‎خود اختصاص دادند. براساس نتایج داده ها، به‎ترتیب در حلا ل های متانول (معادل 11/51 میلی گرم کوئرستین در گرم وزن خشک)، اسید بریک (معادل 10/74 میلی گرم کوئرستین در گرم وزن خشک)، اسید استیک (9/42 میلی گرم کوئرستین در گرم وزن خشک) و آب مقطر (8/32 میلی گرم کوئرستین در گرم وزن خشک) بیشترین و کمترین میزان فلاونوئید به‎دست آمد. میزان فنل کل در غلظت پنج درصد ساکارز (19/54 میلی گرم اسید گالیک بر گرم وزن خشک) به‎طور معنی داری بیشتر از سایر غلظت ها بود. نتایج مقایسه میانگین داده ها نشان داد که بین حلال های مختلف از نظر مقدار فنل کل اختلاف معنی داری وجود داشت، به طوری که حلال متانول بیشترین (23/07 میلی گرم اسید گالیک بر گرم وزن خشک) و حلال آب مقطر کمترین (13/47 میلی گرم اسید گالیک بر گرم وزن خشک) میزان فنل کل را به‎خود اختصاص دادند. نتایج به‎دست آمده از این تحقیق نشان داد که بین غلظت های مختلف ساکارز ازنظر میزان خاصیت آنتی اکسیدانی اختلاف معنی داری وجود داشت، به طوری که بیشترین (85/71 درصد) و کمترین (62/38 درصد) میزان آن به‎ترتیب در غلظت های پنج و صفر درصد ساکارز ثبت شد. براساس داده های تجزیه واریانس، مقدار ترکیبات آنتی اکسیدانی در حلال های مختلف به طور معنی داری تفاوت وجود داشت، بیشترین مقدار آن در حلال متانول (90/59 درصد) و کمترین میزان آن در حلال آب مقطر (69/87 درصد) مشاهده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، حلال متانول دارای بیشترین (14/01 درصد) میزان استویوزاید و حلال آب مقطر دارای کمترین (11/27 درصد) میزان بودند. همچنین بر اساس مقایسه میانگین داده ها، غلظت 10 درصد ساکارز کمترین (5/77 درصد) میزان استویوزاید و غلظت پنج درصد ساکارز بیشترین (13/01 درصد) میزان آن‎را به‎خود اختصاص دادند. با توجه به نتایج حاصل از مقایسه میانگین غلظت های مختلف ساکارز بر روی میزان ریبودیوزاید، غلظت صفر درصد ساکارز دارای کمترین و غلظت پنج درصد ساکارز دارای بیشترین میزان ریبودیوزاید می باشند. همچنین با توجه به اثر حلال، بیشترین و کمترین میزان ریبودیوزاید به‎ترتیب مربوط به حلال های متانول و آب مقطر می باشد. با توجه به مقایسه میانگین داده ها، مطلوب ترین میزان صفات فتوسنتزی و فیتوشیمیایی محاسبه شده مربوط به غلظت پنج‎ درصد ساکارز بود و سایر غلظت ها در رده های بعدی قرار گرفتند. همچنین، بیشترین و کمترین میزان ویژگی های مطلوب موردبررسی به‎ترتیب در حلال های متانول 15 درصد، اسید بریک سه در هزار، اسید استیک یک در هزار و آب مقطر به عنوان تیمار شاهد به‎دست آمد.

    نتیجه گیری

    ساکارز موردمطالعه بر بسیاری از صفات موردبررسی به طور معنی داری اثر داشته است. افزایش غلظت کربوهیدرات های آسیمیلات جذب شده در نتیجه کاربرد ساکارز با غلظت پنج درصد با حلال متانول ممکن است باعث افزایش قابلیت دسترسی به مواد حد واسط تنفسی را فراهم آورد، که در نتیجه آن کاهش هدررفت انرژی غیرفتوشیمیایی اتفاق می افتد. بروز این پدیده های بیوشیمایی ناشی از مصرف مواد حدواسط، درنهایت کارایی فتوسنتزی را افزایش داده و تجمع مواد فتوسنتزی و همچنین سنتز متابولیت های ثانویه را بهبود می بخشد. درنهایت می توان عنوان نمود که استفاده از ساکارز همراه با حلال مناسب آن (متانول) می تواند نیاز مطلق به منبع کربنی موجود در هوا را کاهش داده یا جایگزین آن گردد.

    کلیدواژگان: استویا، استویوزاید، ساکارز، فعالیت آنتی اکسیدانی، متانول
  • احمد نظامی*، جعفر نباتی، محمد کافی، الهه برومند رضازاده صفحات 112-128
    مقدمه و هدف

    تنش شوری ازجمله تنش های محیطی است که تولید گیاهان زراعی را به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. با توجه گسترش شوری، استفاده از اراضی شور برای تولید محصولات زراعی به یک چالش مهم تبدیل شده است. عدس در طیف گسترده ای از شرایط اقلیمی رشد می کند؛ با این‎وجود این گیاه حساس به تنش شوری است. استفاده از ارقام متحمل به شوری عدس به‎دلیل تثبیت بیولوژیکی نیتروژن می تواند به افزایش تولید و بهره وری در زمین های شور کمک کند. هدف از این مطالعه بررسی تنوع تحمل به شوری گیاهچه های 215 ژنوتیپ عدس و گزینش ژنوتیپ های برتر متحمل به شوری بود.

    مواد و روش ها

    این مطالعه در گلخانه تحقیقاتی پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 1396 انجام شد. تعداد 215 ژنوتیپ عدس در شرایط هیدروپونیک با استفاده از طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در تنش شوری 12 دسی زیمنس بر متر کلرید سدیم موردمطالعه قرار گرفت. یک هفته پس از سبز شدن گیاهچه ها، تنش شوری اعمال شد. روش آبیاری به صورت بسته بود، محلول غذایی به صورت هفتگی جایگزین و میزان شوری محلول غذایی به صورت روزانه پایش و تنظیم گردید. چهار هفته پس از اعمال تنش شوری، مرحله نموی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه های فرعی در بوته، درصد بقاء بوته، درصد برگ باقی مانده و ریزش کرده، وزن تر و خشک اندام هوایی محتوای سدیم و پتاسیم اندام هوایی ثبت و اندازه گیری شد. آزمون نرمال بودن داده ها و یکنواختی واریانس ها، مقایسه میانگین داده ها با استفاده از آزمون حداقل تفاوت معنی دار (LSD) در سطح احتمال پنج درصد و تجزیه خوشه ای به‎روش Ward، تجزیه به عامل ها، همبستگی بین صفات و ترسیم نمودارهای دوبعدی انجام شد. برای تایید صحت گروه بندی انجام شده، از تجزیه واریانس چند متغیره، تجزیه تابع تشخیص انجام شد. همچنین برای بررسی تفاوت گروه ها از لحاظ صفات مختلف، مقایسه میانگین گروه ها برای صفات مورد بررسی انجام شد.

    یافته ها

    بررسی توزیع فراوانی ژنوتیپ های عدس در دامنه های بقاء نشان داد که 12 درصد از ژنوتیپ ها (25 ژنوتیپ) دارای بقای بالای 80 درصد بودند که در این میان 15 ژنوتیپ دارای بقای 100 درصد بودند. از سوی دیگر 36 درصد ژنوتیپ ها (78 ژنوتیپ) دارای بقای کمتر از 20 درصد بودند که در این میان 39 ژنوتیپ چهار هفته پس از اعمال dS.m-112 شوری هیچ گونه بقایی نداشتند. در دامنه بقای 100-81 درصد، شش ژنوتیپ در مرحله غلاف دهی بودند. با کاهش درصد بقاء در اثر تنش شوری، ارتفاع بوته کاهش پیدا کرد. در سه دامنه بقای بین 100-81، 80-61 و 60-41 درصد بیشترین درصد برگ باقی مانده و کمترین میزان ریزش برگ مشاهده شد. با کاهش درصد بقاء از 100-81 به 80-61، 60-41 و 20-0 درصد، وزن خشک بوته به‎ترتیب 13/5، 22/7، 36/6 درصد و 2/03 برابر کاهش یافت. محتوای آب بافت تنها در دامنه بقای 20-0 درصد به طور چشمگیری کاهش یافت و در سایر دامنه های بقاء تفاوت قابل ملاحظه ای نداشت. غلظت سدیم با کاهش درصد بقاء از 100-81 به 80-61، 60-41 و 20-0 درصد به‎ترتیب 36، 48، 62 درصد و 2/8 برابر افزایش یافت. براساس تجزیه به عامل ها در شرایط تنش شوری، به طور کلی سه عامل انتخاب شدند که جمعا 74/4 درصد از کل تغییرات داده ها را توجیه کردند. تجزیه به عامل ها نشان داد که عامل اول حدود 45/98 درصد از تغییرات را توجیه کرد که شامل درصد بقاء، مرحله رشدی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی، وزن تر و خشک اندام هوایی و محتوای آب بافت با بار منفی و غلظت سدیم و نسبت سدیم به پتاسیم با بار مثبت بود. عامل دوم حدود 20/1 درصد تغییرات را توجیه کرد که شامل درصد برگ باقی مانده با بار مثبت و درصد برگ ریزش کرده با بار منفی بود. عامل سوم نیز 4/8 درصد از تغییرات را توجیه کرد که شامل غلظت پتاسیم با بار مثبت بود. نتایج تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های مورد مطالعه عدس نشان دهنده قرارگیری آن ها در هشت گروه مجزا بود. نتایج تجزیه تابع تشخیص نشان داد که 92/6 درصد از ژنوتیپ ها به طور صحیح گروه بندی شده اند و میزان موفقیت تابع تشخیص، در گروه های شش، هفت و هشت 100 درصد بود. ژنوتیپ های متعلق به گروه ششم شامل MLC25، MLC47، MLC64 و MLC77 در تمامی صفات مورد مطالعه ازجمله درصد بقاء و مرحله رشدی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی، درصد برگ باقی مانده، وزن تر و خشک اندام هوایی، محتوای آب بافت و غلظت پتاسیم بیشترین مقدار و از نظر درصد برگ ریزش کرده، غلظت سدیم و نسبت سدیم به پتاسم کمترین مقدار را دارا بودند.

    نتیجه گیری

    به‎ طور کلی ژنوتیپ های MLC25، MLC47، MLC64 و MLC77 در تمامی صفات مورد مطالعه از جمله درصد بقاء، مرحله رشدی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی، درصد برگ باقی مانده، وزن تر و خشک اندام هوایی، محتوای آب بافت و غلظت پتاسیم بیشترین مقدار و از نظر درصد برگ ریزش کرده، غلظت سدیم و نسبت سدیم به پتاسیم کمترین مقدار را دارا بودند. با توجه به برتری این ژنوتیپ ها در صفات مورد مطالعه می توان از ژنوتیپ های متعلق به این گروه به منظور استفاده از صفات برتر آن ها در مطالعات تکمیلی تنش شوری استفاده نمود.

    کلیدواژگان: پتاسیم، درصد برگ باقی مانده، درصد بقاء، سدیم، مرحله رشدی
  • نسرین اکبری، رضا درویش زاده* صفحات 129-141
    مقدمه و هدف

    فرآیند انتخاب و معرفی ژنوتیپ‎های سازگار با پتانسیل عملکرد بالا، نیازمند ارزیابی در سال‎ها و مکان‎های مختلف می‎باشد. با توجه به تغییرات شدید و سریع اقلیمی، که محصولات زراعی را با انواع تنش‎ها بخصوص تنش خشکی مواجه می‎سازد؛ پیش بینی می‎ شود سطح زیرکشت محصولاتی مانند آفتابگردان، که به ‎دلیل دارا بودن ویژگی‎های خاصی از مقبولیت بالایی جهت کشت برخوردار است کاهش یابد. بی‎شک بهبود توان مقاومت به خشکی و توسعه ارقام پرمحصول از مهم‎ترین اهداف در برنامه‎ های به‎نژادی گیاه است. از سوی دیگر در گزینش و معرفی ژنوتیپ، عملکرد مهم‎ترین صفت برنامه اصلاحی است؛ که به‎دلیل طبیعت پلی‎ژنیکی که دارد، شدیدا متاثر از تنش‎های زیستی و غیرزیستی است. بنابراین با در نظر گرفتن کمی بودن کنترل آن، و اثرات محیط و برهمکنش ژنوتیپ در محیط، گزینش برای این صفت پیچیده، پرهزینه و زمان‎بر می‎باشد؛ بنابراین درک برهمکنش ژنوتیپ در محیط جهت توسعه ژنوتیپ‎های پرمحصول و پایدار حیاتی است. پایداری محصول در مفهوم زراعی به‎معنی عدم انحراف از پاسخ پیش‎بینی شده برای محصول می‎باشد. بر این اساس روش‎های متعددی جهت انتخاب ژنوتیپ‎های پایدار با صحت بالا ارایه شده ‎اند. این روش‎ها به دو گروه عمده شاخص‎های پایداری پارامتری و ناپارامتریک تفکیک می‎شوند. هریک از این دو گروه دارای مزایا و معایبی هستند. به ‎طوری‎که اگر روش‎های پارامتری در ارزیابی اثرات متقابل ژنوتیپ × محیط و تجزیه پایداری توانمندتر هستند، روش ‎های ناپارامتریک قابلیت بالاتری در تجزیه برهمکنش‎های غیر‎متقاطع دارند. اما به‎ نظر بیشتر هدف اصلاح‎گر و همچنین اندازه نمونه مورد مطالعه است که در برتریت این آمار‎ه‎ ها نسبت به ‎هم تعیین کننده می‎باشد. چنانچه هدف اصلاح‎گر فقط رتبه بندی ژنوتیپ‎ها در بین محیط ‎ها باشد، آمار‎ه‎ های ناپارامتریک مناسب‎تر هستند. در صورت کوچک بودن اندازه نمونه، استفاده از آماره‎های پارامتری در مقایسه با ناپارامتری مناسب‎تر خواهند بود، اما در صورت بزرگ بودن اندازه نمونه کارایی هر دو نوع آماره برابر خواهد بود. به‎نظر می‎رسد استفاده از مجموع هر دو شاخص‎های پایداری کمک شایانی در انتخاب ژنوتیپ‎های با عملکرد پایدار می‎نماید. در این پژوهش سعی گردیده است با استفاده از هر دو گروه شاخص‎ها به اطلاعات جامع از پایداری ژنوتیپ‎های مورد مطالعه دست یافت.

    مواد و روش‎ها

     تعداد 100 ژنوتیپ آفتابگردان دانه روغنی در قالب طرح لاتیس ساده 10 × 10 تحت دو شرایط نرمال و تنش خشکی (محدودیت آبیاری) طی دو سال 1392و 1393 (چهار محیط) از نظر صفت عملکرد دانه ارزیابی شدند. این پژوهش در روستای قزلجه در آذربایجان غربی انجام گرفت. به این‎منظور کشت در خطوط به‎ طول 5 متر انجام گرفت. فاصله بین خطوط کشت 60 سانتی‎متر و بین بوته‎ ها در روی خطوط کشت 50 سانتی‎متر در نظر گرفته شد. معیار اعمال تیمار میزان تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A در نظر گرفته شد. در هر دو سال، تا مرحله 8 برگی آبیاری مزرعه در هر دو آزمایش آبیاری معمول و آبیاری محدود بعد از 90 میلی‎متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A انجام گرفت. از مرحله 8 برگی به بعد در آزمایش آبیاری معمول آبیاری تا انتهای فصل رشد به‎همین منوال ادامه یافت. اما در آبیاری محدود، آبیاری بعد از 180 میلی‎متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A انجام گرفت. جهت گزینش ژنوتیپ‎های با عملکرد بالا و پایدار از آماره‎های پایداری پارامتری و ناپارامتری استفاده گردید. در این راستا ابتدا تجزیه واریانس با مدل خطی مخلوط و رویه mixed با در نظر گرفتن محیط و ژنوتیپ به‎عنوان اثر ثابت و سال و تکرار به‎عنوان اثر تصادفی انجام گرفت. از نرم‎افزار SAS نسخه 9/4 برای تجزیه واریانس و برنامه STABILITYSOFT تحت محیط R برای تجزیه پایداری استفاده شد. تجزیه پایداری با 7 روش مختلف پارامتریک (مبتنی بر تجزیه واریانس و مبتنی بر تجزیه رگرسیون) و 11 روش ناپارامتریک انجام گرفت. همچنین ارتباط میان آماره‎های مختلف پایداری در قالب یک Heat map plot با استفاده از برنامه STABILITYSOFT ارایه گردید.

    یافته‎ها

     بر اساس نتایج تجزیه واریانس مرکب، اثرات ژنوتیپ و ژنوتیپ × محیط معنی‎دار بود. با توجه به تنوع مشاهده شده بین ژنوتیپ‎ها و واکنش متفاوت ژنوتیپ‎ها از محیطی به محیطی دیگر، به‎منظور انتخاب ژنوتیپ‎های پایدار، تجزیه پایداری با روش‎های مختلف پارامتری و ناپارامتری انجام گرفت. بر اساس نتایج همبستگی، میانگین عملکرد (MY) با آماره S(3)  در سطح احتمال پنج درصد، با آماره ‎های S(6)، NP(2)،NP(3) ، NP(4)، (θ(i)) GE و Kang در سطح احتمال یک درصد همبستگی منفی و با آماره ‎های NP(1)، Wi2، σi2، Reg، (θi) MV و Sdi2 در سطح یک درصد همبستگی مثبت و معنی‎دار نشان داد. سه شاخص آماره شوکلا (σi2)، اکووالانس ریک (Wi2) و (θi) MV با عملکرد همبستگی مثبت نشان دادند. به‎ طوری‎که استفاده از آنها به‎جای هم امکان‎پذیر بوده و کارایی دارد. بر اساس جمیع شاخص‎های پارامتری و ناپارامتری ژنوتیپ AS613 به‎عنوان ژنوتیپ با عملکرد بالا و پایداری مطلوب معرفی شد.

    نتیجه‎گیری

     معرفی و استفاد از شاخص‎های پایداری، به‎واسطه ارزیابی پایداری مواد ژنتیکی تا حد زیادی می‎تواند در گزینش هدفمند ژنوتیپ‎ها در راستای انتخاب ژنوتیپ‎های مطلوب و کارآمد و توسعه ارقام پرمحصول و متحمل به تنش سودمند باشد.

    کلیدواژگان: آفتابگردان، تنش کمبود آب، تجزیه پایداری، سازگاری، عملکرد
  • حمیدرضا قربانی*، محمدتقی فیض بخش صفحات 142-151
    مقدمه و هدف

    گیاه باقلا یکی از حبوبات مهم محسوب شده و به عنوان یک منبع پروتئین ارزان قیمت کشت می شود. این گیاه به‎دلیل داشتن ویژگی‎ های زراعی مناسب از جمله تثبیت نیتروژن و امکان قرارگیری در تناوب زراعی با محصولات پاییزه به ویژه غلات، گیاه بسیار مناسبی برای کشاورزی می‎باشد. همچنین علوفه گیاه باقلا را می‎توان به طور خالص یا مخلوط با گیاهان خانواده غلات سیلو نمود. لذا، بررسی تنوع ژنتیکی این گیاه، به‎نژادگران را در شناسایی پتانسیل و ظرفیت ژنتیکی ارقام مختلف و نیز پی‎بردن به ارتباط بین صفات مختلف با عملکرد علوفه و دانه و تعیین مهم ترین ویژگی‎های مورفولوژیک موثر بر عملکرد کمک می نماید.

    مواد و روش ها

    به‎منظور بررسی عملکرد و اجزای عملکرد برخی ژنوتیپ‎های علوفه‎ای کم‎تانن باقلا، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی ایستگاه تحقیقات کشاورزی قراخیل (مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران) در سال 1401 اجرا شد. مواد گیاهی شامل 11 ژنوتیپ باقلا متشکل از نه لاین کم تانن باقلا با منشا ایکاردا به‎ همراه رقم کم تانن مهتا و دارای تانن شادان با منشا ایران بود. هر ژنوتیپ در شش خط شش متری کشت شدند. فاصله بین ردیف 60 سانتی متر و فاصله بوته روی ردیف 8 سانتی متر در نظر گرفته شد. کاشت بذور به‎روش دستی و در عمق 5 سانتی‎متری خاک و در آبان ماه صورت گرفت. از زمان کاشت تا برداشت ضمن عملیات زراعی، یادداشت‎برداری‎های لازم در مراحل مختلف رشد و نمو انجام شد. بعد از ثبت داده‎های عملکرد و اجزا عملکرد، تجزیه واریانس داده ‎ها انجام و میانگین تیمارها با روش حداقل اختلاف معنی داری (LSD) و با استفاده از نرم افزار SAS 9.0 مقایسه شد. گروه‎بندی ژنوتیپ‎های باقلا، با استفاده تجزیه خوشه‎ ای براساس فاصله اقلیدسی و به‎روش وارد انجام شد. همبستگی بین صفات به‎روش پیرسون و تجزیه رگرسیونی به‎ روش گام به گام با استفاده از نرم افزار SPSS 18 محاسبه شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس داده ‎ها نشان داد که تفاوت معنی‎داری بین ارقام باقلا از نظر صفات وزن برگ خشک، وزن ساقه خشک، روز تا سبز شدن، وزن خشک علوفه و عملکرد دانه اختلاف معنی‎داری در سطح احتمال 1 درصد و برای صفات وزن برگ تر، وزن غلاف خشک، وزن تر علوفه و شاخص برداشت اختلاف معنی‎داری در سطح احتمال 5 درصد وجود دارد. مقایسه میانگین صفات نشان داد که ژنوتیپ Mahta بالاترین عملکرد دانه با 5/24 تن در هکتار و بیشترین وزن خشک علوفه به‎میزان 8/20 تن در هکتار را تولید کرد. بیشترین وزن علوفه تر به ژنوتیپ FLIP03-07FB به‎میزان 35/76 تن در هکتار تعلق داشت که اختلاف معنی داری با ژنوتیپ‎های Mahta و s2008-033 نداشت. بیشترین مقادیر وزن ساقه خشک و وزن غلاف خشک در ژنوتیپ Mahta (به‎ ترتیب 2/69 و 3/73 تن در هکتار) و بیشترین میزان وزن تر و خشک برگ متعلق به ژنوتیپ s2008-033 (به‎ترتیب 7/20 و 1/78 تن در هکتار) بود. تجزیه خوشه‎ای، ژنوتیپ‎ها را در سه گروه قرار داد. در گروه اول ژنوتیپ s2008-033 قرار گرفت. این ژنوتیپ در اکثر صفات موردمطالعه بیشترین مقادیر را از خود نشان داده و در برخی صفات مانند شاخص برداشت، وزن تر علوفه، عملکرد دانه اختلاف معنی‎ داری با بالاترین مقادیر ژنوتیپ‎ها نداشت. در گروه دوم پنج ژنوتیپ WRB1-5، WRB1-3، Shadan، s2009-167 و Mahta قرار گرفتند و جز در دو صفت شاخص برداشت و عملکرد دانه که مقادیر بالایی داشتند، در باقی صفات مورد‎مطالعه در وضعیت متوسطی قرار داشتند. در این گروه، ژنوتیپ Mahta در اکثر صفات، مقادیر بالایی را از خود نشان داد و با ژنوتیپ ایرانی دیگر (شادان) که شاخص برداشت بالایی داشت، در یک گروه قرار گرفت. در گروه سوم پنج ژنوتیپ BPL4104، s2008-034، FLIP03-07FB، ILBxZV-1509-39 و s2008-96 قرار گرفتند. این ارقام در اکثر صفات موردمطالعه کمترین مقادیر را از خود نشان دادند. تجزیه همبستگی نشان داد که بین صفت عملکرد دانه با وزن تر غلاف همبستگی مثبت و معنی‎دار و با شاخص برداشت همبستگی مثبتی وجود داشت. بین صفت وزن خشک علوفه با صفات وزن تر علوفه، وزن خشک برگ، وزن خشک ساقه و وزن خشک غلاف همبستگی مثبت و معنی‎داری وجود داشت. تجزیه رگرسیونی نشان داد که سه صفت شاخص برداشت، وزن خشک ساقه و وزن خشک برگ در مدل رگرسیونی وارد شده و در مجموع 97 درصد از تغییرات آن را توجیه نمودند.

    نتیجه گیری

    در صورت هدف‎گذاری بر تولید دانه از ارقام موردمطالعه باید ارقامی را در برنامه گزینشی قرار داد که شاخص برداشت بالاتری نسبت به سایر ارقام داشته و بتواند توده بیولوژیکی بیشتری را نیز تولید نماید. ولی در صورتی‎که هدف، تولید علوفه خشک از ارقام مورد مطالعه باشد، باید ارقامی را انتخاب نمود که وزن تر و خشک ساقه و برگ و غلاف بیشتری تولید نمایند. از میان ژنوتیپ‎های مورد‎مطالعه در این آزمایش، ژنوتیپ‎های Mahta، FLIP03-07FB و s2008-033 دارای بیشترین مقادیر میانگین برای صفات مرتبط با وزن خشک علوفه، بالاترین مقادیر وزن خشک علوفه، بالاترین مقادیر عملکرد دانه و نیز میزان قابل‎قبولی شاخص برداشت بودند. بر این اساس می‎توان از این ژنوتیپ‎ها در برنامه‎ های اصلاحی برای افزایش عملکرد و تولید علوفه استفاده نمود.

    کلیدواژگان: باقلا، تجزیه خوشه ‎ای، رگرسیون، علوفه، همبستگی
|
  • Payam Pezeshkpour*, Reza Amiri, Iraj Karami, Amir Mirzaei Pages 1-12
    Background

    Due to the presence of nitrogen-fixing bacteria in its roots, the lentil plant causes biological nitrogen fixation, and in addition to meeting the plant's need for this substance, they also add some pure nitrogen to the soil each year. Therefore, it has made the soil fertile, especially in dry areas, and in this sense, it is considered a suitable rotation for rainfed cereals. Lentils are a significant source of food proteins, minerals (potassium, phosphorus, iron, and zinc), carbohydrates, and vitamins in human nutrition and have high health benefits due to their low fat content and glycemic index. The low yield of lentil genotypes is caused by various factors, including poor soil fertility, lack of high-yielding improved cultivars, severe moisture stress, diseases, pests, weeds, and inadequate crop management skills. In recent years, global climate change, especially due to rainfall and environmental changes, has significantly impacted lentil production. In Iran, lentils are usually cultivated in spring under rainfed conditions while autumn cultivation increases grain yield due to increasing rainfall efficiency compared to spring cultivation under rainfed conditions. In addition, to maximize yield and control phenotypic expression, breeders must select specific genotypes that are stable or adapted to a specific environment. Therefore, the identification of high-yield genotypes with adaptation to a wide range of environments is one of the major goals in crop breeding programs. In multi-environment experiments, lentil yield is influenced by the genetic structure, environment, and genotype × environment interaction. To better interpret the genotype × environment interaction, the additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) model is one of the most common methods in the study of multi-environment experiments. The current study aimed to investigate the genotype ×environment interaction effect on lentil genotypes and to identify stable, high-yielding genotypes compatible with the climatic conditions of temperate rainfed regions in Iran.

    Methods

    In this study, 12 promising lentil genotypes along with “local”, “Kimia”, and “Gachsaran” cultivars were cultivated in a randomized complete block design for three consecutive cropping years (2019-2022) in Lorestan/Khoramabad, Ilam/Chardavel, and Kermanshah/Sararood. In the field, each plot consisted of 4 m planting rows with a distance of 25 cm and a density of 200 seeds per square meter. Stability analysis was performed using the AMMI multivariate method. Statistical analyses were performed using Metan and GGE packages of multi-environment experiments in R software.

    Results

    The AMMI analysis of variance showed the significant effects of the environment, genotype, the genotype × environment, and the first seven main components. Therefore, the significance of genotype × environment interaction allows for the stability analysis of these data. According to AMMI analysis, the first and second main components of the genotype-environment interaction accounted for 45.6 and 19% of genotype × environment interaction variations, respectively. The effect of the first seven main components was significant and in total explained 99.5% of the variations of genotype × environment interaction. The shares of the environment, genotype, and interaction of genotype × environment in the sum of total squares were 54.56, 5.45, and 16.9%, respectively. Among the studied genotypes, the highest grain yield belonged to Genotype 10 with 850 kg/ha, followed by Genotypes 12, 6, and 4. Based on the ASV stability index, genotypes 3, 5, and 1, based on the SIPC index, genotypes 3, 1, 7, and 10, based on the EV index, genotypes 1, 10, and 3, and based on Za and WAAS indexes, genotypes 3, 1, 5, and 10 were the most stable genotypes. Based on the simultaneous selection index of ssiASV, genotypes 10, 4, 5, and 1, based on the ssiSIPC index, genotypes 10, 6, 7, and 4, based on the ssiEV index, genotypes 10, 6, 1, and 7, based on the ssiZA index, genotypes 1, 10, 6, and 7, and based on the ssiWAAS index, genotypes 1, 10, 6, and 3 were the best genotypes in terms of yield and stability. Based on the AMMI1 biplot, genotypes 1, 6, 10, and 11 with mean grain yield higher than the overall average and lowest values of IPCA1 were identified as stable genotypes with high general compatibility. In the AMMI2 biplot, genotypes 9, 11, 1, and 10 produced higher grain yields than the overall average, in addition to high general stability. In addition to the AMMI indices, Lin and Binn's superiority index was also used to identify the best genotypes, and based on this, genotypes 1, 10, 9, and 15 were the most stable genotypes in the studied environments. Using the AMMI distance parameter, genotypes 1, 3, 5, and 7 were recognized as genotypes with stable yields.

    Conclusion

    In general, genotypes 10 (09S96510-13) and 6 (ILL2261) produced high yields in most of the environments based on different indices and showed good stability in most methods. Therefore, they could be candidates for the introduction of new cultivars.

    Keywords: Adaptability, Biplot, Lentil, Priority Index, Yield Stability
  • Masoud Golestani* Pages 13-22
    Background

    Cumin (Cuminum cyminum L.) is one of the most important and economic medicinal plants from the Apiaceae family with a considerable distribution in different regions of Iran. The cumin plant is one of the most important medicinal plants in Iran, which needs a lower irrigation to complete the growth stages. Therefore, cumin is one of the most valuable plants for cultivation in arid and semiarid regions of the world. The variety of cultivars is considered one of the important factors affecting the performance of plants. Therefore, the accurate and correct identification of the genotypes and landraces is very useful, in addition to being necessary for crop improvement programs of these plants; it is also very effective in preserving genetic reserves. The objectives of this research were to identify the superior cumin ecotypes based on grain yield and some agronomical traits using the selection index of ideal genotype (SIIG) method, classify cumin ecotypes using the cluster analysis method, and determine the most important traits affecting the essential oil yield trait using stepwise regression.

    Methods

    To evaluate cumin ecotypes using the SIIG, an experiment was conducted on 12 cumin ecotypes based on a randomized complete block design with three replications in the 2022-2023 cropping season. The studied ecotypes were collected from Yazd (Ardakan, Abarkouh, Ashkzar, Bafgh, and Khatam), Fars (Shiraz and Abadeh), Isfahan (Isfahan and Semirom), and Kerman (Kerman, Rafsanjan, and Sirjan). Agronomical traits, including plant height, number of branches per plant, number of umbels per plant, number of seeds per umbel, 1000-seed weight (TSW), grain yield, biological yield, harvest index, essential oil percentage, and essential oil yield, were measured in this research. The SIIG method and cluster analysis were used to select superior cumin ecotypes.

    Results

    The results of the analysis of variance (ANOVA) revealed that ecotypes significantly affected all studied traits at the 1% probability level, except for TSW. Mean comparisons showed that the Sirjan ecotype produced the maximum value of grain yield (642.3 kg/ha), followed by Kerman, Khatam, and Ardakan ecotypes (634, 614.2, and 594 kg/ha, respectively). The minimum values of grain yield were seen in Ashkzar (456.3 kg/ha) and Bafgh (467.11 kg/ha) ecotypes. Mean comparisons showed that Sirjan, Khatam, Kerman, and Ardakan ecotypes attained the highest values in the most traits. The minimum values of plant height were recorded in Kerman and Sirjan, and the maximum value belonged to Bafgh and Ashkzar ecotypes. Sirjan, Kerman, Khatam, and Ardakan ecotypes showed the minimum distance from the ideal genotype (di+), the maximum distance from the non-ideal genotype (di-), and the maximum SIIG value (0.937, 0.926, 0.769, and 0.667, respectively); thus, they were introduced as favorable ecotypes. Ashkzar, Bafgh, and Shiraz showed the maximum distance from the ideal genotype (di+), the minimum distance from the non-ideal genotype (di-), and the minimum SIIG value (0.059, 0.094, and 0.166, respectively); hence, they were introduced as the weakest studied ecotypes. Cluster analysis on significant traits in ANOVA based on the Ward method and using Euclidian distance classified the studied ecotypes into three groups. Sirjan, Kerman, Khatam, Abadeh, and Ardakan ecotypes were placed in the first group, Ashkzar, Shiraz, and Bafgh ecotypes in the second group, and Abarkouh, Isfahan, Semirom, and Rafsanjan in the third group. Grain yield and the most studied traits were higher in the first group ecotypes than in the other groups and the whole mean. Ecotypes of the second group produced the least grain yield and the other studied traits, except for the plant height trait. The third group ecotypes showed average values of the studied traits. The result of the distance between centers of groups obtained from cluster analysis showed that the maximum genetic distance was between ecotypes in the first and second groups. Thus, it could be claimed that the cross between ecotypes in the first and second groups probably produces higher heterosis and genetic variation. For stepwise regression, the essential oil yield trait was selected as the dependent variable, and the other studied traits as independent variables. The result of stepwise regression showed that four traits, including the number of umbel per plant, the number of branches per plant, the number of seed per umbel, and essential oil percentage, were entered the stepwise regression model and could explain 99.5% of the variability among the essential oil yield trait.

    Conclusion

    The results of cluster analysis using the studied traits are similar to those of ecotype ranking based on the SIIG method. The present study showed that the SIIG method could properly classify the ecotypes. The result of cluster analysis and the SIIG method showed that Sirjan, Kerman, Khatam, Abadeh, and Ardakan were the best ecotypes, which can be used in breeding programs and the cultivation development of this plant. Ashkzar, Shiraz, and Bafgh were the worst ecotypes according to cluster analysis and SIIG values.

    Keywords: Analysis Of Variance, Cluster Analysis, Grain Yield, Medicinal Plant, Stepwise Regression
  • Ashraf Aghababapoor Dehkordi*, Sadollah Houshmand, Shahram Mohammady Pages 23-36
    Background

    In recent years, the use of medicinal plants has increased due to the side effects, lower cost, patient compatibility to these drugs, and the harmful effects of chemical drugs on human health. Zataria multiflora Boiss. is an important medicinal plant species in the Lamiaceae family, native to Iran, Pakistan, and Afghanistan. The essential oil of this plant has antioxidant, antifungal, and antimicrobial properties and is used as a preservative in the food industry. Water scarcity is a significant limiting factor for crop growth and production. Reduced efficiency of chemical fertilizer uptake under drought conditions and their negative environmental effects necessitate using sustainable agricultural practices. Studies have shown that using biofertilizers, including mycorrhiza fungi, can reduce the effect of drought stress. The effect of mycorrhiza fungi inoculation with plants under drought stress is due to physical, nutritional, physiological, and cellular effects. Considering the medicinal and nutritional value of Z. multiflora, it is very important to identify ecotypes with high production to achieve high economic productivity due to existing drought; this importance can only be investigated through research on the genotype ×environment interaction. The performance of ecotypes largely depends on the genotype, environment, and the genotype × environment interaction. Due to the time-consuming stability and compatibility tests, it is usually possible to obtain some fixed or random effects of year and place from different agricultural managements, such as different planting dates, to reduce the length of the evaluation period. This study aims to investigate the mutual effect of Z. multiflora ecotypes under drought stress conditions and the use of mycorrhizal fungi in three planting dates using different stability parameters. Each of the stability parameters has strengths and weaknesses in identifying high-yielding and stable ecotypes. In this study, therefore, the combined aforementioned methods were used to determine the stability of Z. multiflora ecotypes.

    Methods

    This study was conducted on eight Z. multiflora ecotypes collected from Safashahr, Neyriz, Khanekhore, and Fasa from Fars Province, ‎ Fooladshahr, Baharestan, and Kolahghazi from Isfahan Province, and Qasreghand from Sistan and Baluchestan Province. The seeds of the above-mentioned ecotypes were evaluated on three planting dates, including March 1, 2021, March 24, 2021, and April 22, 2022. In this study, the combination of the three mentioned planting dates, at two levels of non-stress and drought stress and two levels of application and non-application of mycorrhiza were determined as 12 different environments, and plant dry weights of the ecotypes were used for stability analysis. After examining the homogeneity of test errors in the environment, data were subjected to the combined analysis of variance (ANOVA) using SAS9.4 software. The stability analysis parameters were measured using SPSS26, R, Minitab18, and Excel software.

    Results

    The results of ANOVA ‎ indicated a very significant effect of the environment, ecotype, and the environment × ecotype interaction on plant dry weight‎. Drought stress reduced plant dry weight in all environments. The yield increased with mycorrhiza application. Mean comparisons showed significant differences among the ecotypes in each medium. The sowing date of 1 March 2021 was the best sowing date at a dry weight of 1.93 g. In this date, Safashahr ecotypes produced the highest yield in all treatment combinations.  In Eberhart & Russell's method, ecotype Khanekhore (b = -0.11) had the closest slope to one; besides, this ecotype had a low regression deviation (S2d = 1.80). Based on this parameter, it is considered the most stable ecotype. The lowest rank mean belonged to the Fasa ecotype (R = 2.67), followed by the Khanekhore ecotype (R = 3.50). The lowest standard deviation rank belonged to the Baharestan and Fooladshahr ecotypes (0.28 and 0.50, respectively), indicating the stability of these ecotypes based on these indicators. Baharestan (CV = 26.57) and Fooladshahr (CV = 43.43) ecotypes were considered stable ecotypes based on the coefficient of variance. According to environmental variance, Baharestan and Fooladshahr (Si2 = 0.08 and Si2 = 0.25, respectively) were identified as stable ecotypes. Based on Wricke's ecovalence, Fasa (Wi2 = 92.80) and Kolahghazi (Wi2 = 92.49) ecotypes were recognized as stable ecotypes. Based on Shukla's stability variance, Fasa (σi2 = 5.38), Kolahghazi (σi2 = 5.34), Fooladshahr, (σi2 = 5.65), and Khanekhore (σi2 = 5.93) were considered stable ecotypes.

    Conclusion

    According to the results of comparing the averages, the best planting date for Z. multiflora was March 1. The results of the mean ranking, standard deviation, coefficient of variation, environmental variance, Wricke's ecovalence method, and Shukla's stability variance were similar in identifying stable ecotypes. As such, Safashahr and Neyriz ecotypes were identified as unstable ecotypes, and the others showed moderate stability. Based on Eberhart & Russell's method, Khanekhore was the most stable ecotype.

    Keywords: Environmental Variance, Rank Means, Shukla's Stability Variance Standard Deviation Rank, Wricke's Ecovalence
  • Mahdi Ramazi, Saeed Sadeghzadeh Hemayati*, Heshmat Omidi, Amirmohammad Naji Pages 37-50
    Background

    Genotype-environment interaction, reflecting how genotypes respond differently across environments, significantly impacts breeding progress. This phenomenon poses challenges for breeders in selecting and evaluating superior genotypes. Understanding the genotype-environment interaction enables breeders to meticulously assess and select genotypes that align well with target environment conditions. Moreover, it offers opportunities to identify genotypes that exhibit positive interactions with specific environments or demonstrate robust performance in diverse environments. By cultivating genotypes in varied environments, breeders can observe genotypic responses, facilitating the selection of superior and stable genotypes. A thorough exploration of the genotype-environment interaction necessitates the application of robust statistical methods. In this study, a series of sugar beet hybrids were grown in diverse environments to investigate the impact of the genotype-environment interaction on the quantitative production potential of root yield and white sugar yield, assess their adaptability, and employ different statistical approaches to identify successful hybrids.

    Methods

    This research involved the cultivation of 18 sugar beet genotypes that encompassed 15 hybrids and three control varieties previously developed to enhance resistance against rhizomania, rhizoctonia, and cyst nematode diseases. Phenotypic evaluations were conducted over two consecutive crop years (2022 and 2023) at two agricultural research stations in Karaj, Alborz, Iran, and Kermanshah, Kermanshah, Iran, utilizing a randomized complete block design with four replications. Standard agricultural practices, including weed control, irrigation, fertilizer application, and other farm management activities, were implemented, throughout the cropping season. Statistical analyses were performed on the collected data related to root yield and white sugar yield.

    Results

    The analysis of genotype main effects revealed a significant difference in both root yield and white sugar yield. The interaction effects of year-location and genotype-year-location at the 1% probability level for both root yield and white sugar yield traits and genotype-year at the 5% probability level on white sugar yield made a significant difference. These findings suggest that fluctuations in environmental conditions and genetic factors can impact genotype performance across diverse environments, leading to marked variations in root yield and white sugar yield among genotypes. Using the GGE biplot method, it was found that the first and second principal components of the genotype-environment interaction explained 93.44 and 3.85%, respectively, and a total of 97.29% of variations in the root yield. Regarding the white sugar yield, the first and second principal components of the genotype-environment interaction explained 95.10 and 2.54%, respectively, and a total of 97.64% of variations. Considering that the first and second principal components played an important role in the variance of the data, the respective biplots can well explain the genotype variations and the genotype-environment interaction. The association biplot illustrated positive correlations between experimental environments, with a strong positive correlation observed between Karaj in 2023 and Kermanshah in 2022 for the root yield. Similarly, a positive correlation between the environments of Karaj and Kermanshah was identified in terms of the white sugar yield. Genotypes 18, 15, 12, 14, and 8 exhibited superior root yields across locations, while genotypes 18, 15, and 14 excelled in the white sugar yield across the four studied environments. A combined assessment of stability and yield indicated that genotypes 18, 15, 12, and 14 excelled in the root yield, and genotypes 18, 15, and 14 performed exceptionally well in the white sugar yield and stability, being recognized as top-performing genotypes. Through the analysis of a hypothetical ideal genotype, genotypes 15, 12, and 14 were identified as the best yields in terms of root and white sugar yields, considering their proximity to the ideal genotype. By employing a multi-trait stability index with a selection pressure of 20%, genotype 16 emerged as the top-ranking genotype, followed by genotypes 10, 9, and 6. A comparison of trait values in the selected genotypes revealed increased root yield and sugar content, alongside decreased levels of potassium, alpha-amino nitrogen, and sodium, showcasing overall improvements across all studied traits with high heritability.

    Conclusion

    The results indicate that interactions between environmental factors and genetic makeup can influence the performance of different genotypes across varying conditions, leading to substantial variations in their outcomes. Overall, genotypes 18, 15, 14, and 10 were identified as the most stable genotypes.

    Keywords: Adaptability, Breeding Progress, Stability
  • Mahnaz Oroojloo, Sara Dezhsetan*, Behzad Ahmadi, Mohammadreza Shiri, Ali Moghaddam Pages 51-63
    Background

    The production of new hybrids with high production potential, adaptability to climatic conditions, resistance or tolerance to stresses, and stability in a wide range of environmental conditions have special importance to increase the yield per unit areaTo avoid creating and evaluating a large number of crosses in maize breeding programs based on hybrid production, it is necessary to assign maize lines to heterotic groups. Considering that the heterotic groups have not been determined for the selected maize inbred lines in Iran, this research aims to investigate genetic diversity and determine the heterotic groups in the selected maize lines to make maximum use of heterosis for future breeding programs. Moreover, this research also seeks to classify the selected Iranian maize inbred lines into early, medium, and late ripening groups based on the phenological traits.

    Methods

    Aiming at producing hybrid maize and determining the heterotic groups in this research, 50 selected maize inbred lines produced in Seed and Plant Improvement Institute (SPII) were chosen and evaluated based on their kernel yields, and morphological and phenological traits in a randomized complete block design with three replications in the research field of the Seed and Plant Improvement Institute. Variance analysis and cluster analysis were performed using Ward's method and principal component analysis.

    Results

    In general, significant differences were observed between the traits studied in these selected maize inbred lines. The comparison of the average kernel yield of the inbred lines showed that the inbred line KE77008/1 (from the medium ripening group) produced the highest yield with 4.708 tons per hectare and the inbred line K615/1 (from the early ripening group) produced the lowest yield with 1.016 tons/ha. Moreover, the range of variation was significant for the kernel yield per hectare and other traits among these inbred lines. Therefore, high diversity was observed among the studied lines in terms of kernel yield and the other traits. Selected maize inbred lines based on the phenological traits were classified into three groups, early ripening (105.5-110 days), medium ripening (111-116 days), and late ripening (117.5-122 days). The yield range of the early group differed from 1.01 to 2.74 tons per hectare, the medium group from 1.18 to 3.09 tons per hectare (except for the medium ripening group containing the line KE77008/1 with a performance of 4.70 tons per hectare), and the late group from 1.21 to 3.28 tons per hectare. In genetic analysis, the low difference between the percentage of phenotypic and genotypic coefficients of variation of the traits showed less effects of environmental factors on these traits. The lowest difference was observed between the percentage phenotypic and genotypic coefficients of variation in days to physiological ripening (0.24) and ear height (0.94), which indicates the great effect of genetic factors on the control of these traits. The highest percentage genotypic coefficient of variation was obtained for kernel yield (31.77%), ear height (20.07%), percentage of cob wood (19.96%), the number of kernels per row (17.35%), and 1000-kernel weight (16.8%) traits. In this research, therefore, these traits are valuable in examining the genetic diversity and grouping of maize inbred lines. However, if the percentage of the genetic variation coefficient is higher, more genetic diversity and less environmental influence are observed for that trait. Based on the results of the principal component analysis, the first component explained 25.67% of the total variation. In this component, the highest positive coefficients are attributed to the number of kernels per row (0.518), ear diameter (0.771), leaf number (0.718), plant height (0.668), cob diameter (0.607), ear height (0.50), and kernel moisture at harvest (0.563). The second component explained 19.22% of the total data variance. In this component, the largest positive coefficients belonged to 1000-kernel weight (0.723) and plant height (0.531) traits, and a negative factor coefficient belonged to the number of kernels per row (-0.755). Based on the results of clustering by Ward's method, the selected maize inbred lines were classified into six separate groups. The percentage of deviation from the total average was positive for the yield trait in the first and fourth groups. These two clusters based on the days to physiological ripening trait were medium ripening. The highest days to physiological ripening trait for the lines was recorded in the second cluster) late ripening), it was medium in the first, third, fourth, and sixth clusters (medium ripening), and the lowest value belonged to the fifth cluster (early ripening) compared to the other clusters. Furthermore, the distribution of the lines based on the first and second principle component analysis and cluster analysis were in significant agreement with each other.

    Conclusion

    In general, significant differences in yield and yield components were observed in this set of selected maize inbred lines. Also, a high level of genetic diversity was identified in kernel yield and morphological and phenological traits. Based on the evaluated traits, 50 selected maize inbred lines were generally classified into six groups. Additional investigations based on the produced single cross hybrids (KSC 704, KSC 647, KSC 604, KSC 700, KSC 703, KSC 705, KSC 706, KSC 500, and KSC 260) showed the correct classification of inbred lines and identification of heterotic groups. The heterotic group 5 identified in this study has not played a role in the production of famous single-cross hybrids. Therefore, it is worth paying attention to using the potential of the heterotic group 5 and the other inbred lines attributed to heterotic groups that have not played a role in the production of single-cross hybrids in the production of new hybrids.

    Keywords: Heterotic Groups, Hybrid Production, Iranian Selected Maize Inbred Lines, Morphological Traits, Phenological Traits
  • Mahdi Hassani*, Ali Saremirad, Hamed Mansouri Pages 64-76
    Background

    Sugar beet stands as a cornerstone crop in global agriculture, holding a pivotal position in sugar production and significantly shaping the sweetener industry. Given its fundamental role, enhancing traits crucial for sugar beet growth and yield is imperative to meet the escalating sugar demand forecasted for the future. Consequently, sugar beet breeding has long been a critical domain of research and development, focusing on enhancing yield, quality, and resistance to diseases of this essential commodity. Breeders have effectively cultivated sugar beet varieties boasting elevated quantitative and qualitative yields, alongside enhanced disease resistance, achieved through the meticulous selection and crossbreeding of diverse sugar beet lines. The current study undertakes the comprehensive evaluation of sugar beet genotypes across various traits encompassing quantitative and qualitative performance, aiming to pinpoint and select superior genotypes for future breeding initiatives.

    Methods

    This research was conducted on 49 meticulously chosen sugar beet genotypes, comprising 44 novel hybrids and five control varieties, encompassing three domestic and two foreign cultivars. These innovative hybrids emerged from a cross between 22 pure pollinator lines of sugar beet as the paternal parent and two commercial monogerm male-sterile single crosses as the maternal parent in 2020 at the Sugar Beet Seed Institute (SBSI), Karaj, Alborz, Iran. The phenotypic assessment of these experimental genotypes was conducted throughout the 2021 crop year at the Hamedan Agricultural Research Station utilizing an augmented randomized complete block design. The genotypes were cultivated in eight-meter rows spaced 50 cm apart within five incomplete blocks. Following data collection, variance analysis was carried out using R software. Subsequently, trait values for each hybrid were adjusted based on the augmented design implementation and the variance analysis outcomes for the various studied traits. The corrected trait averages were then employed for subsequent statistical analyses.

    Results

    The results obtained from the variance analysis of various evaluated traits, such as white sugar yield, root yield, sugar content, sodium, potassium, and alpha-amino nitrogen, revealed that the adjusted block effect non-significantly influenced all the studied traits. This non-significance indicates the homogeneity of the incomplete blocks concerning controllable or uncontrollable environmental conditions. Notably, the adjusted treatment effect proved significant for all traits, except for root yield and potassium content at a 1% probability level. When dissecting the treatment effect into hybrid and control impacts, it emerged that only the sugar content trait exhibited a significant hybrid effect while all the investigated traits showed a significant control effect. The analysis of the hybrid versus control effect unveiled a significant disparity solely in terms of sodium and alpha-amino nitrogen content at a 1% probability level, with no notable difference observed for the other traits. Among the experimental hybrids and controls, two controls, 8K801 and BTS 1885, along with genotypes 33, 12, and 24, demonstrated commendable average white sugar yields ranging from 9.15 to 10.52 tons per hectare. These hybrids notably outperformed domestic controls, e.g. Hosna, Kimia, and Shokoufa, indicating the superiority of the new improved hybrids over internal control varieties. Genotype 42 exhibited the least favorable condition in white sugar yield and ranked lowest. The phenotypic diversity coefficient ranged from 4.99% for sugar content to 22.53% for sodium content while the genetic diversity coefficient varied from 1.96% for potassium content to 14.23% for sodium content. Traits such as alpha amino nitrogen, sodium, and root yield displayed moderate genetic advance whereas potassium, sugar content, and white sugar yield showed lower genetic advance. Notably, high heritability was observed alongside favorable genetic advance for alpha-amino nitrogen, suggesting additive genetic effects. The SIIG index results highlighted genotype 12 as the closest to the ideal genotype and farthest from the non-ideal genotype, earning it the highest SIIG value of 0.82, designating it as the best genotype. Following this, control variety 8K801 and genotypes 35 and 33 secured subsequent ranks with SIIG values of 0.72, 0.71, and 0.71, respectively, denoting them as suitable genotypes.

    Conclusion

    The findings underscore significant genetic diversity evident in the majority of traits among the experimental hybrids, highlighting substantial genetic alterations within hybrid breeding endeavors. This rich diversity within the studied germplasm is attributed to the diverse paternal line, resulting in the assignment of experimental hybrids into distinct groups based on all evaluated traits. Overall, the results firmly establish the superior performance of three key genotypes, namely 12, 35, and 33, surpassing other tested genotypes in the study.

    Keywords: Augmented, Germplasm, Hybrid, Male-Sterile, Monogerm
  • Bahram Masoudi, Amir Gholizadeh*, Parastoo Majidian, Ebrahim Hezarjaribi, Nasrin Razmi, Farnaz Shariati Pages 77-88
    Background

    Oilseeds are among the most important sources of energy all over the world. Soybean (Glycine max L.) is an important crop and its oil has nutritional and high economic value. As an annual, self-pollinating, diploid plant belonging to the Leguminosae pea family, soybean falls into the most important oil plants in the world, containing 18-22% oil and 40-50% protein, depending on the genotype and environmental factors. Soybean has been the food of Asian people, especially China, for centuries, and Chinese people consume it along with rice as their main food. The United States of America is the largest producer of soybeans and produces almost two-thirds of the world's crop. Improving seed yield is always a major goal in soybean breeding programs. The economic performance of soybeans can be increased by using new and high-yield varieties. It is essential to evaluate promising advanced soybean genotypes under different environmental conditions for identifying and selecting superior genotypes with high and stable yield potential. Genotype × environment interaction effects are important limiting factors in the introduction of new cultivars. The genotype × environment interaction is a major challenge in the study of quantitative characters because it reduces yield stability in different environments and complicates the interpretation of genetic experiments, making predictions difficult. Therefore, it is crucial to know the type and nature of the interaction effect and reach the verities that have the least role in creating interaction effects. Various methods have been introduced to evaluate the interaction effect, each of which examines the nature of the interaction effect from a specific point of view. The GGE-biplot graphic method is a technique with suitable efficiency to investigate the genotype × environment interaction effect and provides good information about the studied genotypes and environments graphically. This study aimed to investigate the genotype × environment interaction effect using the GGE-biplot graphic method to evaluate genotypes, environments, and relationships between genotypes and environments. Finally, this research seeks to identify stable soybean genotypes with high grain yields under different environmental conditions.

    Methods

    In total, 27 new soybean lines along with Saba and Amir cultivars were evaluated under different environmental conditions in a randomized complete block design with three replications in four experimental field stations (Karaj, Gorgan, Sari, and Moghan) during the 2022 cropping season. The plots consisted of four rows of 5 m in length with 50 cm spacing between the rows. The GGE biplot statistical method (the genotype effect + genotype × environment interaction) was used to study the stability of genotypes in the studied environments. Plants were harvested at maturity, and then the seed yield was recorded for each genotype at each test environment.

    Results

    The results of the combined analysis of variance indicated that the effects of environments (E), genotypes (G), and genotype × environment (G×E) interaction were significant for seed yield, suggesting that the genotypes responded differently in the studied environmental conditions, making the stability analysis possible. The results of the genotype × environment interaction analysis using the GGE-biplot method indicated that the two first and second principal components of the GGE-biplot explained 84.8% of the total seed yield variation, indicating the high validity of the biplot in explaining the variations of genotypes and the genotype × environment interaction (G + GE). This study identified two mega-environments, the first of which included Gorgan and Mughan, and the second mega-environment included Sari and Karaj. Based on the polygon view of the biplot, the genotype G1 in Sari and Karaj environments, and the genotypes G21 and G22 in Gorgan and Moghan environments were superior genotypes with high specific adaptation. The results of the average environment coordinate biplot showed that the G1, G22, G5, and G9 genotypes produced the highest seed yield, respectively. On the other hand, the G28, G25, G16, and G19 genotypes produced the lowest seed yield, respectively. Based on the hypothetical ideal genotype biplot, the G22, G5, G16, G12, G14, and G9 genotypes were better than the other genotypes for seed yield and stability and showed high general adaptation to all environments. Moreover, the Karaj and Moghan environments were the nearest environments to the ideal environment with the highest discriminating ability and representativeness. Therefore, the Karaj and Moghan environments can be used as a suitable test location for selecting superior soybean genotypes.

    Conclusion

    Based on the results of this study, the G22, G5, G16, G12, G14, and G9 genotypes are superior for seed yield and stability in this study. Therefore, these hybrids can be used for further testing, including adaptation tests. Besides, the results show that the Karaj and Moghan environments can be used as suitable test locations for selecting superior soybean genotypes. Generally, our results demonstrate the efficiency of the GGE-biplot graphical method to investigate the G × E interaction effect and provide good information about the studied genotypes and environments.

    Keywords: Ideal Genotype, Seed Yield, Soybean, Stability
  • Milad Habibi Daronkolaei, Mohammadali Tajick Ghanbary*, Valiollah Babaeizad, Heshmatollah Rahimian, Ali Dehestani Pages 89-98
    Background

    Rice (Oryza sativa L.) serves as the primary food source for over half of the world's population. The disease caused by Rhizoctonia solani has significantly impeded rice production, resulting in substantial economic losses and posing a threat to food security. Currently, the most suitable method to control this disease is the use of commercial fungicides. However, the use of fungicides results in increased costs and harm to the environment and human health. Therefore, the utilization of biocompatible chemical compounds is regarded as an innovative and effective strategy for integrated product management and combating various stressors. One such compound is potassium phosphite, which works to reduce disease by directly affecting the pathogen and indirectly stimulating the host's defense responses.

    Methods

    The seeds of local Tarom and Khazar cultivars were prepared and disinfected to produce identical, pathogen-free seedlings. Subsequently, the seeds were germinated and transferred to plastic pots filled with sterile soil. Finally, the pots were moved to the growth chamber. Some of the seedlings were treated with potassium phosphite while others served as the positive control. All the plants were then infected with R. solani. Leaf tissues from the treated and control seedlings were sampled at 0, 24, 48, 72, and 96 hours after infection. The leaf extract was then obtained to measure enzyme activity, including catalase (CAT), polyphenol oxidase (PPO), and superoxide dismutase (SOD). Disease severity and enzyme activity were studied in a factorial design using a completely randomized design with two cultivars, Tarom (resistant) and Khazar (susceptible), and two treatments of potassium phosphite and R. solani, each with three replications.

    Results

    The results of the analysis of variance showed that the effects of the treatments were significant in all sources of changes in the severity of the disease and the activity of PPO and SOD enzymes. However, the effects of the treatments were not significant in the treatment number for the CAT enzyme activity but were significant in other sources. The severity of the disease was more pronounced in the control plants than in the plants treated with potassium phosphite, and in the sensitive variety (Khazar) than in the resistant variety (Tarom). Additionally, in both the control and treated plants, the disease progressed more by the 10th day after infection than on the 21st day. Enzyme activity was significant in both the resistant (Tarom) and sensitive (Khazar) varieties, as well as between the two potassium phosphite treatments in the presence of the pathogen. The highest level of enzyme activity was associated with the Tarom variety and potassium phosphite treatment in the presence of the pathogen while the lowest level was linked to the Khazar variety and R. solani treatment. The CAT enzyme activity increased in both treatments and cultivars at 24 h after infection, and then gradually decreased at 48 and 72 h. At 96 hours, however, it reached the highest level of activity compared to the initial time. The PPO enzyme activity increased in all time periods while the activity of SOD increased gradually, reaching its peak at 72 h, which then decreased at 96 h.

    Conclusion

    CAT catalyzes the conversion of hydrogen peroxide into water and oxygen, protecting the plant against oxidative damage caused by pathogens. In diseased plants, the presence of potassium phosphite led to an increase in enzyme activity compared to infected control plants. This suggests that potassium phosphite enhances enzyme activity in plants to combat pathogens. PPOs catalyze the oxidation of phenol to quinone, creating unfavorable conditions for pathogen development. It induces resistance in potassium phosphite treatment, leading to increased quinone production and creating a toxic environment for the pathogen. The spread of the disease decreased compared to the treatment of R. solani. SOD plays a crucial role in plant physiology by serving as signals in transmission pathways and as a defense against cell damage caused by excessive oxygen production. In plants treated with potassium phosphite, the enzyme exhibited maximum activity at 72 h. In the control plants, this peak occurred at 96 h after contamination. This suggests that potassium phosphite has reduced oxidative stress, thereby impeding the progression of the disease and its associated symptoms. In this study, the activities of CAT, PPO, and SOD enzymes were lower in the sensitive variety (Khazor) than in the resistant variety (Tarom). This suggests that the level of reactive oxygen species was higher in the Khazor variety, leading to an increase in the spread and symptoms of the disease. R. solani induces cell death in plants by secreting enzymes and toxins. Potassium phosphite inhibits cell death by enhancing the activity of antioxidant enzymes, such as CAT, PPO, and SOD, thereby impeding the progression of the fungus. Therefore, potassium phosphite can be used as a biocompatible chemical compound instead of fungicides in the integrated management of the disease.

    Keywords: Antioxidant Enzymes, Fungicides, Induced Resistance, Reactive Oxygen Species, R. Solani
  • Vahid Akbarpour*, Hossein Aruei, Kambiz Mashayekhi, Majid Azizi Arani, Mohammad Ali Bahmanyar Pages 99-111
    Background

    Sugars are one of the important components in the human diet, along with fats and proteins, which provide about 60-70% of their energy. Stevia is one of the most important medicinal plants with high antioxidant properties, obvious sugar characteristics, and without calories, which can replace sugars extracted from other sources. One of the features of this sweetener is that it is very useful for diabetics due to its lack of absorption in the digestive system. On the other hand, it is suitable for the diet of obese people due to its non-caloric nature. Sucrose is the transportable form of photosynthetic products, i.e. carbohydrates, in plants. Sucrose foliar spraying is important for the quick supply of compounds needed by plants.

    Methods

    This factorial experiment was carried out based on a randomized complete block design (RCBD) with four replications at Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University from 2014 to 2015. Evaluated treatments consisted of different concentrations of a sucrose solution (0, 2.5, 5, and 10%). Thus, the mentioned material was diluted in solvents such as methanol 15%, boric acid (3 ppm), and acetic acid (1 ppm). Treatments were sprayed on plants at 10-day intervals until plants started the flowering stage. Some parameters, such as total chlorophyll, carotenoids, total phenol, total flavonoid, antioxidant activity, steviozide, and ribodiozide contents were measured at the beginning of flowering.

    Results

    The results of the analysis of variance showed that the simple effect of the solvent type and sucrose concentration on all studied traits at the probability level of 0.01 and the interaction effect of the treatments on all traits, except for the amount of ribodiozide, were significant at the probability level of 0.05 and on the amount of steviozide at the probability level of 0.01. The average data comparison results showed that the amount of total chlorophyll in 10% sucrose concentration was significantly higher than the other sucrose concentrations. There was a significant difference between different concentrations of sucrose in terms of carotenoid content so that the highest (10.72 mg/g fresh weight) and the lowest (9.56 mg/g fresh weight) levels were recorded at concentrations of 5% and 0% sucrose, respectively. The amount of carotenoid in the methanol solvent (11.99 mg/g fresh weight) was significantly higher than in the other solvents, namely boric acid, acetic acid, and distilled water (its lowest amount). The amount of flavonoid was significantly different between different concentrations of sucrose and also in different solvents. Five percent sucrose concentration (10.82 mg of quercetin per gram of dry weight) and zero percent sucrose concentration produced the lowest (9.31 mg of quercetin per gram of dry weight) flavonoids. Based on the results of the data, the highest and lowest flavonoid contents were obtained in methanol (11.51 mg quercetin per gram of dry weight), boric acid (10.74 mg quercetin per gram of dry weight), acetic acid (9.42 mg quercetin per gram of dry weight) ), and distilled water (8.32 mg of quercetin per gram of dry weight) solutions, respectively. The amount of total phenol in the 5% sucrose concentration (19.54 mg of gallic acid per gram of dry weight) was significantly higher than in other concentrations. The results of comparing the average data showed a significant difference between different solvents in terms of the amount of total phenol so that the methanol solvent (23.07 mg of gallic acid per gram of dry weight) and the distilled water solvent (13.47 mg of gallic acid per gram of dry weight) contained the highest the lowest total phenol contents, respectively. The results obtained from this research showed a significant difference between different concentrations of sucrose in terms of the amount of antioxidants so that the highest (85.71%) and lowest (62.38%) amounts were found in five and zero percent concentrations, respectively. Based on variance analysis data, there was a significant difference in the amount of antioxidants in different solvents, and the highest and the lowest amounts were observed in methanol (90.59%) and distilled water (69.87%) solvents, respectively. Based on the obtained results, the methanol solvent had the highest (14.01%) and the distilled water solvent produced the lowest (11.27%) amounts of steviozide. Based on the comparison of average data, the lowest (5.77%) and the highest (13.01%) amounts of steviozide were measured at concentrations of 10% and 5% sucrose, respectively. According to the results of comparing the average concentrations of different sucrose levels on the amount of ribodiozide, the concentrations of 0% and 5% sucrose led to the lowest and the highest amounts of ribodiozide, respectively. According to the effect of the solvent, the highest and lowest amounts of ribodiozide belonged to methanol and distilled water solvents, respectively. Based on the mean comparison analysis, the most optimum amount of photosynthetic and phytochemical parameters were related to the concentration of 5% sucrose while the other concentrations were in the next orders. Moreover, the highest and the lowest optimum amounts were recorded in the methanol (15%), boric acid (3 ppm), acetic (1 ppm), and distilled water (control) solvents, respectively.

    Conclusion

    The studied carbon sources had a significant effect on many investigated traits. An increase in the concentration of assimilated carbohydrates as a result of sucrose application at a concentration of 5% with the methanol solvent may increase the availability of respiratory intermediates, which results in the reduction of non-photochemical energy loss. The occurrence of these biochemical phenomena caused by the consumption of intermediate substances ultimately increases the photosynthetic efficiency and improves the accumulation of photosynthetic substances, as well as the synthesis of secondary metabolites. Finally, it can be concluded that the application of sucrose with its appropriate solvent (methanol) could decrease or replace the absolute requirement for carbon source in the environment.

    Keywords: Antioxidant Activity, Methanol, Stevia, Stevioside, Sucrose
  • Ahmad Nezami*, Jafar Nabati, Mohammad Kafi, Elahe Boroumand Rezazadeh Pages 112-128
    Background

    Salinity stress is one of the environmental stresses that significantly affects the growth of crops, especially in arid and semi-arid regions. With the expansion of salinity, using saline lands for agricultural production has become a significant challenge. Lentil grows in various climatic conditions; however, this plant is sensitive to saline stress. Using saline-tolerant lentil cultivars can help increase production and efficiency in saline soils due to biological nitrogen fixation. This study aimed to investigate the diversity of salinity tolerance in 215 lentil genotypes and select superior genotypes tolerant to salinity.

    Methods

    This study was conducted in the research greenhouse of the Research Center for Plant Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, in 2017. In this experiment, 215 lentil genotypes were studied using a completely randomized design with three replications under hydroponic conditions at 12 dS.m-1 sodium chloride salinity. Salinity stress was applied one week after germination. The irrigation method was closed-circuit trickle irrigation. The nutrient solution was replaced weekly, and the salinity level of the nutrient solution was monitored and adjusted daily. Four weeks after the saline treatment, the following parameters were measured and recorded in the vegetative stage: plant height, the number of branches per plant, plant survival rate, the survival percentage of leaves, the percentage of shed leaves, shoot fresh and dry weights, and sodium and potassium contents of shoot. After conducting the data normality test and homogeneity of variances, the means were compared using the Least Significant Difference (LSD) test at a 5% probability level. Cluster analysis using the Ward method, factor analysis, correlation between traits, and the by-plot were performed on the data. The performed grouping was validated through a multivariate analysis of variance and discriminant function analysis. Additionally, to examine the differences between groups in terms of various traits, the means of the groups were compared for the investigated traits.

    Results

    The evaluation of the frequency distribution of lentil genotypes in survival ranges showed that 12% of the genotypes (25 genotypes) had a survival rate of upper 80%, 15 genotypes of which had a survival rate of 100%. On the other hand, 36% of the genotypes (78 genotypes) had a survival rate of less than 20%, with 39 genotypes showing no survival four weeks after 12 dSm-1 salinity stress. In the range of 100-81% survival, six genotypes were at the podding stage. Plant height decreased with a decrease in the survival percentage due to salinity stress. The highest percentage of remaining leaves and the lowest amount of leaf shedding were observed in the three survival ranges of 100-81%, 80-61%, and 60-41%. With a decrease in the survival percentage from 100-81% to 80-61%, 60-41%, and 20-0%, the dry weight of the plant decreased by 13.5%, 22.7%, 36.6%, and 2.03 times, respectively. The tissue water content only significantly decreased in the survival range of 20-0%, and there was no significant difference in this parameter in the other survival ranges. With a decrease in the survival percentage from 100-81% to 80-61%, 60-41%, and 20-0%, sodium concentrations increased by 36%, 48%, 62%, and 2.8 times, respectively. Based on factor analysis under salinity stress conditions, three factors were selected that altogether accounted for 74.4 % of the total data variance. Factor analysis showed that the first factor explained approximately 45.98 % of the variance, which included the percentage of survival, growth stage, plant height, branches number per plant, shoot fresh and dry weights, relative water content with negative loading, sodium concentration, and sodium to potassium ratio with positive loading. The second factor explained approximately 20.1% of the variance, which included the survival percentage of leaves with a positive loading and the percentage of shed leaves with a negative loading. The third factor accounted for 4.8% of the variance, which included potassium concentration with a positive loading. Cluster analysis results showed that the 215 lentil genotypes were grouped into eight plotted groups. The results of discriminant function analysis showed that 92.6% of genotypes were correctly classified, and the success rate of the discriminant function was 100% in groups six, seven, and eight. Genotypes of the cluster sixth, including MLC25, MLC47, MLC64, and MLC77, had the highest values in all studied traits, including survival percentage and growth stage, plant height, branches number per plant, leaf survival percentage, shoot fresh and dry weights, relative water content, and potassium concentration, while they had the lowest values in the percentage of shed leaves, sodium concentration, and the sodium to potassium ratio.

    Conclusion

    Generally, genotypes MLC25, MLC47, MLC64, and MLC77 had the highest values for all studied traits, including survival percentage, growth stage, plant height, the number of lateral branches, the percentage of remaining leaves, fresh and dry weights of shoot, tissue water content, and potassium concentration, while they had the lowest percentage of leaf shedding, sodium concentration, and the Na/K ratio. Considering the superiority of these genotypes in the studied traits, genotypes belonging to this group can be used to study the superior traits in complementary salinity stress studies.

    Keywords: Growth Stage, Percentage Of Remaining Leaves, Potassium, Sodium, Survival Percentage
  • Nasrin Akbari, Reza Darvishzadeh* Pages 129-141
    Background

    The process of selecting and introducing compatible genotypes with high yield potential requires evaluation in different years and places. Due to the severe and rapid changes in climate, which confront crops with all kinds of stress, especially drought stress, it is expected that the cultivated area of crops, such as sunflower, which is highly desirable for planting due to its special characteristics, will decrease. Undoubtedly, improving drought tolerance and developing high-yielding cultivars is one of the most important goals in breeding programs. On the other hand, in the selection and introduction of varieties, performance, the most important feature of the breeding program, due to its polygenic nature, is strongly affected by biotic and abiotic stresses. Therefore, taking into account the quantitative control, and the effects of the environment and the interaction of the genotype × environment, selection for this trait is complex, costly, and time-consuming. Therefore, understanding the genotype × environment interaction is essential for the development of high-yielding and stable genotypes. Crop stability in the agricultural concept means no deviation from the expected product response. Based on this, several methods have been introduced for selection with optimal efficiency and high accuracy. Stability indices are divided into two main groups: parametric and non-parametric stability indices. Each of these two groups has advantages and disadvantages. Thus, if parametric methods are more capable of evaluating the interaction effects of the genotype × environment and analysis of stability, non-parametric methods have a higher ability to analyze non-crossed interactions. However, it seems that the purpose of the plant breeder and the size of the studied sample are decisive in the superiority of these statistics. If the purpose of the plant breeder is only to rank genotypes among environments, non-parametric statistics are more suitable. If the sample size is small, the use of parametric statistics will be more appropriate than non-parametric ones, but if the sample size is large, the efficiency of both types of stability indices will be equal. It seems that using both stability indices helps in selecting genotypes with stable performance. In this research, it was tried to obtain comprehensive information about the studied genotypes using both groups of stability indices.

    Methods

    One hundred oilseed sunflower genotypes were evaluated in a 10 × 10 simple lattice design under two normal and drought stress (irrigation limitation) conditions during 2012 and 2013 (four environments) in terms of seed yield in Qezeljeh village in West Azerbaijan, Iran. For this purpose, cultivation was done in lines with 5-meter long. The distance between the lines was 60 cm, and the distance between the plants on the lines was 50 cm. The criterion for applying the treatment was the rate of evaporation from the class A evaporation pan. In both years, the field was irrigated up to the 8-leaf stage in both normal and limited irrigation experiments after 90 mm of evaporation from the Class A evaporation pan. From the 8-leaf stage onwards in the normal irrigation experiment, irrigation continued in the same way until the end of the growing season. In limited irrigation, irrigation was done after 180 mm of evaporation from the Class A evaporation pan. Parametric and non-parametric stability indices were used to select genotypes with high and stable performance. In this regard, the analysis of variance (ANOVA) was done with a mixed linear model, considering the environment and genotype as fixed effects and the year and replication as random effects. SAS software version 4.9 was used for ANOVA, and the STABILITYSOFT program under the R environment was used for stability analysis. Stability analysis was done with seven different parametric methods (based on ANOVA and regression analysis) and 11 non-parametric methods. Moreover, the STABILITYSOFT program was used to show the relationship between different stability indices in the form of a heat map plot.

    Results

    Based on the results of combined ANOVA, the effects of the genotype and genotype × environment were significant. Considering the variability observed among genotypes and the different reactions of genotypes from one environment to another, stability analysis was done with different parametric and non-parametric methods to select stable genotypes. Based on the correlation results, the average yield (MY) with S(3) statistics at the 5% probability level and with S(6), NP(2), NP(3), NP(4), GE (θ(i)), and Kang statistics at the 1% probability level showed a negative correlation and with NP(1), Wi2, σi2, Reg, MV (θi) and Sdi2 statistics at the 1% level showed positive and significant correlations. In particular, the three Shukla's statistics (σi2), Wick's equivalence (Wi2), and MV (θi) parameters showed a positive correlation with yield. Based on all parametric and non-parametric stability parameters, the AS613 genotype was introduced as a genotype with high yield and stability.

    Conclusion

    The stability indices, which evaluate the stability of genetic materials, can be beneficial to a large extent in the optimal and efficient selection of parental genotypes for developing high-yielding and stress-tolerant cultivars.

    Keywords: Compatibility, Stability Analysis, Sunflower, Water Deficit Stress, Yield
  • Hamidreza Ghorbani*, Mohamadtaghi Feyzbakhsh Pages 142-151
    Background

    The faba bean (Vicia faba L.) is considered one of the important legumes and is cultivated as a source of cheap protein. This plant is very suitable for agriculture due to having suitable agricultural characteristics, including nitrogen fixation and the possibility of being placed in crop rotation with fall crops, especially cereals. Bean plant fodder can also be ensiled pure or mixed with cereal plants. Therefore, studies on the genetic diversity of this plant help breeders to identify the genetic potential and capacity of different cultivars, as well as to find out the relationship between different traits with fodder and seed yield and determine the most important morphological characteristics affecting yield.

    Methods

    To investigate the yield and related traits of some low-tannin fodder genotypes of faba bean, an experiment was performed based on a randomized complete block design with three replications in the research field of the Gharakheyl Agricultural Research Station (Mazandaran Agricultural and Natural Resources Research and Education Center) in 2022. The treatments included 11 bean cultivars (nine low-tannin bean lines from ICARDA along with a low-tannin control variety (Mahta) and a tannin-rich control (Shadan) from Iran). Each genotype was cultivated in six lines of 6 meters. The distance between the rows was 60 cm, and the distance between the plants on the row was 8 cm. The seeds were sown by hand at a depth of 5 cm in the soil in November. From the time of planting to harvesting during agricultural operations, necessary notes were taken at different stages of growth and development. Analysis of variance (ANOVA) was performed on recorded yield data and yield components, and the mean of treatments was compared with the least significant difference (LSD) method using SAS 9.0 software. Bean genotypes were grouped using cluster analysis based on Euclidean distance and Ward's method. The correlation between traits was calculated by Pearson’s method and stepwise regression analysis using SPSS 18 software.

    Results

    The results of ANOVA for the data showed a significant difference between the broad bean cultivars in terms of leaf dry weight, stem dry weight, days to germination, fodder dry weight, seed yield, leaf fresh weight, pod dry weight, fodder fresh weight, and the harvest index. The mean comparison of traits showed that the Mahta cultivar produced the highest value of grain yield (5.24 tons/ha) and the highest value of fodder dry weight (8.19 tons/ha). The highest fodder fresh weight belonged to the FLIP03-07FB cultivar at the rate of 35.76 tons/ha, which was not significantly different from the Mahta and s2008-033 cultivars. The highest values of stem dry weight and pod dry weight belonged to the Mahta genotype (2.69 and 3.73 tons/ha, respectively), and the highest leaf fresh and dry weights belonged to the s2008-033 genotype (7.20 and 1.78 tons/ha, respectively). Cluster analysis placed the studied genotypes into three groups. The s2008-033 genotype was included in the first group. This genotype showed the highest values in most of the studied traits, and in some traits such as the harvest index, fodder fresh weight, and grain yield, there were no significant differences with the highest values of the genotypes. In the second group, there were five genotypes WRB1-5, WRB1-3, Shadan, s2009-167, and Mahta, and except for two harvest index and grain yield traits with high values, they were in an average condition in the rest of the studied traits. In this group, the Mahta genotype showed high values in most traits and was placed in the same group with another Iranian genotype (Shadan) with a high harvest index. In the third group, there were five genotypes BPL4104, s2008-034, FLIP03-07FB, ILBxZV-1509-39, and s2008-96, which showed the lowest values in most studied traits. The correlation analysis showed a positive and significant relationship between grain yield and pod fresh weight, and a positive correlation with the harvest index. There was a positive and significant correlation between fodder dry weight and fodder fresh weight, leaf dry weight, stem dry weight, and pod dry weight. Regression analysis showed that the harvest index, stem dry weight, and leaf fresh weight were three traits that entered the regression model of yield and could justify 0.97 of variances.

    Conclusion

    In the case of targeting the seed production of the studied cultivars, cultivars with a higher harvest index than the other cultivars that can produce more biological mass should be included in the selection program. However, cultivars that produce more fresh and dry weights of stems, leaves, and pods should be selected if the goal is to produce dry fodder from the studied cultivars. Among the genotypes studied in this experiment, Mahta, FLIP03-07FB, and s2008-033 genotypes have the highest mean values for traits related to fodder dry weight, the highest values of fodder dry weight, the highest values of grain yield, and the acceptable level of the harvest index. Accordingly, these genotypes can be used in breeding programs to increase yield and fodder production.

    Keywords: Cluster Analysis, Correlation, Faba Bean, Forage, Regression