دانشگاه گیلان تحقیقات غلات 2252-0163 15 2 2025 07 23 The effect of SiO2 nanoparticles on quantitative and qualitative yield and yield components of winter wheat (Triticum aestivum L.) varieties under late season water deficit stress conditions تاثیر نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیم (SiO2-NP) بر عملکرد کمی و کیفی و اجزای عملکرد رقم‌های گندم (Triticum aestivum L.) پاییزه تحت شرایط تنش کم‌آبی انتهای فصل 115 132 8926 10.22124/cr.2025.29834.1854 FA علی سپهری دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران نساء قره باغلی استادیار پژوهش، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، همدان، ایران Journal Article 2025 02 12 Introduction Increasing temperatures and water deficit at the end of spring and early summer are very important challenges at the late-season growing period of winter wheat varieties in temperate and cold regions. Considering the economic importance of wheat, it seems necessary to use appropriate strategies to optimize the wheat production system under terminal drought stress. In this regard, cultivating high-yielding and terminal drought-resistant varieties in combination with growth regulators can be effective. The objective of the present study was to investigate the effect of nanosilicon (SiO2-NP) on yield and yield components of three winter wheat varieties under late-season water deficit stress conditions. Materials and methods The experiment was conducted with three winter wheat varieties based on split-plot in a randomized complete block design with three replications at the research field of Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran, in 2021-2022. The main factor was in four levels, including no-water stress with nanosilicon application, no-water stress and no-nanosilicon application, water deficit stress with nanosilicon application, and water deficit stress and no-nanosilicon application, and the subfactor was three winter wheat varieties, including Alvand, Pishgam and Pishtaz. Water deficit stress was applied at the end of the growing season by stopping irrigation at the end of flowering stage (code 69 in BBCH scale). Nanosilicon foliar application at a concentration of 30 mg/L was performed in two stages, before flowering and spike emergence (code 51 in BBCH scale) and flowering initiation (code 61 in BBCH scale). The measured traits in this study included the number of spikes per unit area, number of spikelets per spike, number of grains per spike, 1000-grain weight, grain yield, biological yield, harvest index, leaf greenness index (SPAD), and grain protein content. Statistical analyses was performed using SAS software and graphs were drawn using Excel software. Research findings The results of the analysis of variance showed that the effect of water deficit stress and nanosilicon was significant on all measured traits, except for the number of spikes per unit area. The differences between the studied wheat varieties were also significant in terms of the number of spikes per unit area, grain yield, biological yield and harvest index, but was insignificant in term of other measured traits. However, the interaction of stress and nanosilicon × variety was significant only on two traits, 1000-grain weight and grain yield. The results of comparison of means revealed that the number of spikes per unit area in Alvand variety was significantly higher than two varieties, Pishgam and Pishtaz. Also, the traits that were affected by water deficit stress and nanosilicon, showed a decrease during water stress without nanosilicon application. The results showed that in both non-stress and water deficit stress conditions, the application of nanosilicon increased grain yield and yield components in all three wheat varieties compared to its non-application. However, the effect of nanosilicon was greater in water deficit stress, so that the grain yield of three varieties Alvand, Pishgam and Pishtaz increased by 18.03, 8.05 and 9.22 percent, respectively, with the application of nanosilicon compared to the non-application of nanosilicon under water deficit conditions. The highest grain yield (6275.7 kg.ha-1) was obtained with the application of nanosilicon in Alvand variety under non-water stress conditions, and the lowest grain yield (5185 kg.ha-1) was observed in Pishtaz variety under water deficit stress conditions without the application of nanosilicon. Conclusion Water deficit stress at the end of flowering stage and the beginning of grain filling period reduced grain yield of the studied three wheat cultivars, but the yield reduction was greater in Alvand variety than in the two other varieties. The reason for this reduction was mainly related to the reduction in the number of grains per spike and 1000-grain weight under water deficit stress conditions. Nanosilicon foliar application largely compensated for the yield reduction caused by late season water deficit stress in all three studied varieties, especially in Alvand variety. مقدمه: افزایش گرما و کمبود آب در اواخر بهار و اوایل تابستان، چالش بسیار مهمی در پایان فصل رشد رقم‌های گندم پاییزه در مناطق معتدله و سردسیری است. با توجه به اهمیت اقتصادی گندم، استفاده از راه‌کارهای مناسب برای بهینه کردن سیستم تولید گندم در شرایط خشکی آخر فصل ضروری به‌نظر می‌رسد. در این راستا، کشت رقم‌های پرمحصول و متحمل به تنش خشکی انتهای دوره رشد در تلفیق با تنظیم کننده‌های رشد می‌تواند موثر‌ واقع شود. هدف از مطالعه حاضر، بررسی تاثیر نانوسیلیسیم بر عملکرد و اجزای عملکرد سه رقم گندم پاییزه تحت شرایط تنش کمبود آب انتهای فصل رشد بود. مواد و روش‌ها: آزمایش با سه رقم گندم پاییزه به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه بوعلی سینا همدان در سال زراعی 1401-1400 انجام شد. عامل اصلی در چهار سطح شامل بدون تنش آب با مصرف نانوسیلیسیم، بدون تنش آب و بدون مصرف نانوسیلیسیم، تنش کم‌آبی با مصرف نانو سیلیسیم و تنش کم‌آبی و بدون مصرف نانوسیلیسیم و عامل فرعی شامل سه رقم گندم پاییزه الوند، پیشگام و پیشتاز در نظر گرفته شد. تنش کمبود آب در انتهای فصل رشد با قطع آبیاری در پایان مرحله گلدهی (مقیاس 69 در روش BBCH) اعمال شد. محلول‌پاشی نانو سیلیسیم طی دو مرحله قبل از گلدهی و ظهور سنبله (مقیاس 51 در روش BBCH) و شروع گلدهی (مرحله 61 در مقیاس BBCH) با غلظت 30 میلی‌گرم در لیتر انجام شد. صفات اندازه‌گیری شده در این مطالعه، شامل تعداد سنبله در واحد سطح، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد زیست‌توده، شاخص برداشت، شاخص سبزینگی برگ (SPAD) و محتوای پروتئین دانه بودند. تجزیه‌های آماری با استفاده از نرم‌افزار SAS و رسم نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Excel انجام شد. یافته‌های تحقیق: نتایج تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که تاثیر تنش کم‌آبی و نانوسیلیسیم بر تمامی صفات اندازه‌گیری شده، به‌جز تعداد سنبله در واحد سطح معنی‌دار بود، اما تفاوت بین رقم‌های گندم مورد مطالعه از نظر تعداد سنبله در واحد سطح، عملکرد دانه، عملکرد زیست‌توده و شاخص برداشت، معنی‌دار و از نظر سایر صفات اندازه‌گیری شده، غیرمعنی‌دار بود. برهمکنش تنش و نانوسیلیسیم × رقم نیز فقط بر دو صفت وزن هزار دانه و عملکرد دانه معنی‌دار شد. نتایج مقایسه میانگین‌ها نشان داد که تعداد سنبله در واحد سطح در رقم الوند به‌طور معنی‌داری بیش‌تر از دو رقم پیشگام و پیشتاز بود. همچنین، صفاتی که تحت تاثیر تنش کمبود آب و نانوسیلیسیم قرار گرفتند، بدون مصرف نانوسیلیسیم در شرایط تنش کاهش یافتند. نتایج نشان داد که در هر دو شرایط عدم تنش و تنش کم‌آبی، کاربرد نانوسیلیسیم نسبت به عدم کاربرد آن، عملکرد دانه و اجزای عملکرد را در هر سه رقم گندم افزایش داد، اما تاثیر نانوسیلیسیم در شرایط تنش کم‌آبی بیش‌تر بود، به‌طوری که عملکرد دانه سه رقم الوند، پیشگام و پیشتاز با کاربرد نانوسیلیسیم نسبت به عدم کاربرد نانوسیلیسیم تحت شرایط کم‌آبی به‌ترتیب به‌میزان 18.03، 8.05 و 9.22 درصد افزایش یافت. بیش‌ترین عملکرد دانه (6275.7 کیلوگرم در هکتار) با مصرف نانوسیلیسیم تحت شرایط بدون تنش کم‌آبی در رقم الوند و کم‌ترین عملکرد دانه (5185 کیلوگرم در هکتار) در رقم پیشتاز تحت شرایط تنش کم‌آبی بدون مصرف نانوسیلیسیم به‌دست آمد. نتیجه‌گیری: تنش کم‌آبی در پایان مرحله گلدهی و آغاز مرحله دانه‌بندی، عملکرد دانه هر سه رقم گندم مورد مطالعه را کاهش داد، اما میزان کاهش عملکرد در رقم الوند بیش‌تر از دو رقم دیگر بود. علت کاهش عملکرد عمدتاً مربوط به کاهش تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه تحت شرایط تنش کمبود آب بود. محلول‌پاشی نانوسیلیسیم تا حدود زیادی کاهش عملکرد ناشی از تنش کم‌آبی آخر فصل را در هر سه رقم مورد بررسی به‌ویژه در رقم الوند جبران کرد.

https://cr.guilan.ac.ir/article_8926_abfa39e655d811d8b404940d7f2a0d28.pdf

دانشگاه گیلان تحقیقات غلات 2252-0163 15 2 2025 08 13 Assessing resistance to Fusarium head blight in bread and durum wheat genotypes under field conditions بررسی مقاومت به بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله در ژنوتیپ‌های گندم نان و دوروم در شرایط مزرعه 133 148 8974 10.22124/cr.2025.29962.1859 FA شهریار کیا استادیار پژوهش، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران ناصر محمدی استادیار پژوهش، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مراغه، ایران Journal Article 2025 03 01 Introduction Fusarium head blight (FHB), caused by the fungus Fusarium graminearum, is one of the most important and damaging fungal diseases of wheat in different regions of the world, especially in warm and humid regions. FHB reduces grain yield as well as grain quality by contamining grains with mycotoxins. Widespread epidemics have occurred in different parts of the world in the last few decades. The most efficient, economical, and environmentally healthy method for managing and controlling this disease is to use resistant or tolerant wheat varieties. Resistant wheat varieties to FHB that are well adapted to the climatic conditions of all wheat production regions in the world have not yet been identified. The present study was conducted to identify resistant bread and durum wheat genotypes to Fusarium head blight. The findings of this study will provide breeders with valuable information about the resistance and susceptibility of bread and durum wheat genotypes to Fusarium head blight, which they can use to develop resistant wheat varieties in future breeding programs. Materials and methods In this study, 138 bread and durum wheat genotypes obtained from the Dryland Agricultural Research Institute, Maragheh, Iran, were evaluated for resistance to Fusarium head blight disease at the Araghi-Mahaleh Agricultural Research Station, Gorgan, Iran, during two cropping years (2022-23 and 2023-24). Spikes were inoculated using a suspension of pathogenic fungal spores twice at 50% flowering stage with an interval of two days. The evaluated traits in each genotype included disease incidence, disease severity, and disease index. For statistical analysis of the data, first the frequency distribution of each measured traits in the studied population was assessed, and then the pairwise correlation among the traits was separately calculated in each year. To group the studied bread and durum wheat genotypes, K-means cluster analysis was also used, and the relationship between the genotypes and the resulting clusters was examined using the multidimensional scaling method. Research findings The results of this study on bread and durum wheat genotypes evaluated in two years 2022-23 and 2023-24 showed that the average disease incidence was 32.36% and 39.35%, the average disease severity was 26.27% and 27.5%; and the average disease index was 11.27% and 13.14%, respectively. The studied genotypes using K-means cluster analysis grouped into seven distinct groups, and the third group consisting of 33 genotypes exhibited the lowest average disease incidence, disease severity, and disease index compared to the other groupes, and was identified as the most resistant group. These genotypes included G01 (Baran), G02 (Sadra), G04 (Jam), G06 (Shalan), G07 (Hoor), G11, G14, G16, G17, G18, G19, G20, G27, G29, G30, G31, G32, G34, G36, G37, G39, G42, G44, G45, G46, G47, G48, G54, G83, G94, G117, G132 and G139. Conclusion Among the 138 bread and durum wheat genotypes evaluated in this study, 33 genotypes were identified as resistant to Fusarium head blight. These genotypes which probably contain valuable resistance genes against Fusarium head blight disease, are recommended for use in future breeding programs to develop resistant varieties in bread and durum wheat. مقدمه: بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله (FHB) که توسط قارچ Fusarium graminearum ایجاد می‌شود، یکی از مهم‌ترین و خسارت‌زاترین بیماری‌های قارچی گندم در مناطق مختلف جهان به‌ویژه مناطق گرم و مرطوب می‌باشد. این بیماری علاوه بر کاهش عملکرد دانه از طریق تولید توکسین‌های قارچی، باعث کاهش کیفیت محصول نیز می‌شود. این بیماری طی چند دهه گذشته، همه‌گیری‌های گسترده‌ای در مناطق مختلف جهان ایجاد کرده است. کارآمدترین، اقتصادی‌ترین و سالم‌ترین روش از نظر زیست‌محیطی برای مدیریت و کنترل این بیماری، استفاده از رقم‌های گندم مقاوم یا متحمل است. رقم‌های گندم مقاوم به این بیماری که به‌خوبی با شرایط اقلیمی تمامی مناطق تولید گندم در جهان سازگار باشند، تا کنون شناسایی نشده‌اند. این پژوهش به‌منظور شناسایی ژنوتیپ‌های گندم نان و دوروم مقاوم به بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله انجام شد. یافته‌های این مطالعه، اطلاعات ارزش‌مندی در مورد مقاومت و حساسیت ژنوتیپ‌های گندم نان و دوروم به بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله ارائه خواهد داد که می‌توان از آن به‌منظور تهیه ژنوتیپ‌های مقاوم به بیماری در برنامه‌های به‌نژادی آینده استفاده کرد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، تعداد 138 ژنوتیپ گندم نان و دوروم که از موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور (مراغه) دریافت شد، از نظر مقاومت به بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله گندم در ایستگاه تحقیقات کشاورزی عراقی محله گرگان به‌مدت دو سال زراعی (1403-1401) مورد ارزیابی قرار گرفتند. مایه‌زنی سنبله‌ها با استفاده از سوسپانسیون اسپورهای قارچ بیمارگر، دو بار با فاصله دو روز در مرحله 50 درصد گلدهی انجام شد. صفات ارزیابی شده در هر ژنوتیپ، شامل میزان وقوع بیماری، شدت بیماری و شاخص بیماری بود. برای تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها، ابتدا توزیع فراوانی هر یک از صفات اندازه‌گیری شده در جمعیت مورد مطالعه، بررسی و سپس همبستگی دو به دوی بین صفات به‌طور جداگانه در هر سال محاسبه شد. به‌منظور گروه‌بندی ژنوتیپ‌های گندم نان و دوروم مطالعه شده نیز از تجزیه خوشه‌ای به‌روش K-means استفاده شد و سپس ارتباط بین ژنوتیپ‌ها و خوشه‌های به‌دست آمده با روش مقیاس‌بندی چندبعدی مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌های تحقیق: نتایج این پژوهش نشان داد که میانگین وقوع بیماری در ژنوتیپ‌های گندم نان و دوروم مورد بررسی در دو سال 02-1401 و 03-1402 به‌ترتیب 32.36 و 39.35 درصد، میانگین شدت بیماری به‌ترتیب 26.27 و 27.50 درصد و میانگین شاخص بیماری به‌ترتیب 11.27 و 13.14 درصد بود. ژنوتیپ‌های مورد بررسی با تجزیه خوشه‌ای به‌روش K-means در هفت گروه متمایز دسته‌بندی شدند و گروه سوم با 33 ژنوتیپ، دارای کم‌ترین میانگین وقوع بیماری، شدت بیماری و شاخص بیماری نسبت به سایر گروه‌ها بود و به‌عنوان مقاوم‎ترین گروه شناخته شد. این ژنوتیپ‌ها شامل G01 (باران)، G02 (صدرا)، G04 (جم)، G06 (شالان)، G07 (هور)، G11، G14، G16، G17، G18، G19، G20، G27، G29، G30، G31، G32، G34، G36، G37، G39، G42، G44، G45، G46، G47، G48، G54، G83، G94، G117، G132 و G139 بودند. نتیجه‌گیری: تعداد 33 ژنوتیپ از مجموع 138 ژنوتیپ گندم نان و دوروم ارزیابی شده در این پژوهش، به‌عنوان ژنوتیپ‌های مقاوم به بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله گندم شناسایی شدند. این ژنوتیپ‌ها که احتمالاً حاوی ژن‌های مقاوم ارزش‌مندی در مقابله با بیماری سوختگی فوزاریومی سنبله هستند، برای استفاده در برنامه‌های به‌نژادی آینده به‌منظور تهیه واریته‌های مقاوم در گندم نان و دوروم پیشنهاد می‌شوند.

https://cr.guilan.ac.ir/article_8974_def2acf75d904bf529488c054ec5e8f7.pdf

دانشگاه گیلان تحقیقات غلات 2252-0163 15 2 2025 08 01 Enhancing the physiological characteristics and yield of maize (Zea mays L.) with the soil application and spraying of zinc under different moisture conditions بهبود جنبه‌های فیزیولوژیک و عملکرد ذرت (Zea mays L.) با کاربرد خاکی و افشانه کردن عنصر روی تحت شرایط متفاوت رطوبتی 149 166 8930 10.22124/cr.2025.30629.1866 FA فریبرز شکاری استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران امین عباسی دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران فرید شکاری استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران مریم محمدزاده دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران Journal Article 2025 05 10 Introduction Water deficit is the most significant environmental stress that limits plant growth in the world. Meanwhile, zinc is recognized as a vital micronutrient that plays a crucial role in the normal growth of plants. Its application has been shown to enhance both the quantity and quality of agricultural products by increasing the photosynthesis rate, activity of antioxidant enzymes, and some osmolyte compounds such as proline. This enhancement can mitigate the adverse effects of environmental stresses, including drought. In the present study, the effects of various amounts and methods of zinc application were investigated on the activity of antioxidant enzymes as well as the growth and grain yield of maize under drought stress conditions. The aim of this experiment was to improve the physiological aspects, growth and yield of maize under various droght conditions. Materials and methods This research was conducted as split-plot in a randomized complete block design with three replications in research field of the Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran, in 2020. The maize variety studied in this research was grain maize SC704, belonging to the late-maturing group with a growing period of 125 to 135 days. The main factor included drought stress at three levels (by applying irrigation at 90%, 60%, and 30% of field capacity) and sub-factor was the rates and methods of zinc application at six levels (including no zinc application, soil application of zinc sulfate at 10 and 25 kg.ha-1, and foliar application of 5 g.Lit-1 zinc at stem elongation, tassel emergence and milking stages. The characteristics evaluated in this study included grain iron, zinc, and phosphorus concentrations, the activity of antioxidant enzymes of catalase, ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase, and superoxide dismutase, as well as proline content, malondialdehyde content, hydrogen peroxide concentration, leaf chlorophyll index, leaf area index, grain yield, and biological yield. Data analysis including analysis of variance and comparison of means by least significant difference (LSD) test at a probability level of 5% were performed using SAS software version 9.3, and graphs were drawn using Excel software. Research findings The results of the analysis of variance showed that the effect of drought stress and application of zinc was significant on all evaluated traits in the SC704 variety. The interaction of zinc × drought stress was also significant on all evaluated traits, except grain yield and biological yield. The results showed that drought stress significantly reduced the grain iron, zinc, and phosphorus concentrations, the activity of antioxidant enzymes including superoxide dismutase, guaiacol peroxidase, catalase, and ascorbate peroxidase, as well as leaf chlorophyll index and leaf area index in the SC704 variety. On the other hand, hydrogen peroxide, malondialdehyde, and proline contents increased by 197%, 256% and 129%, respectively, with increasing drought stress intensity. In contrast, the application of zinc with enhancing these traits, led to decrease in the production of hydrogen peroxide and malondialdehyde. Furthermore, drought stress reduced grain yield and biological yield, but zinc application especially soil application of 25 kg.ha-1, significantly improved the grain yield and biological yield of SC704 variety by 62% and 44%, respectively. Conclusion The findings of this study showed that drought stress, especially at high intensities, by disrupting the absorption of nutrient from the soil, soil, led to a decrease in the concentration of grain elements, leaf area index, leaf chlorophyll index, and antioxidant enzyme activities, and an increase in proline content. In contrast, the application of zinc, especially its soil application of kg.ha-1, by changing (intensifying) the mentioned traits, improved the physiological and morphological aspects and grain yield of maize, so that its application under moderate drought stress reduced hydrogen peroxide and malondialdehyde contents, and increased proline content and antioxidant enzymes activities. Also, the results of this experiment showed that foliar application of zinc was more effective in increasing the concentration of grain elements than soil application. مقدمه: کمبود آب مهم‌ترین عامل تنش‌زای محیطی است که رشد گیاهان را در جهان محدود می‌سازد. از سوی دیگر، عنصر روی به‌‌عنوان یک ریزمغذی ضروری برای رشد طبیعی گیاهان شناخته می‌شود. مشخص شده است که کاربرد عنصر روی، علاوه بر افزایش کمیت و کیفیت محصولات تولیدی، ‌به‌واسطه افزایش فعالیت فتوسنتزی و همچنین افزایش آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و ترکیبات اسمولیت از جمله پرولین، در کاهش اثرات زیان‌بار تنش‌های محیطی از جمله تنش خشکی در گیاهان تأثیرگذار است. در پژوهش حاضر، تأثیر مقادیر مختلف و روش‌های گوناگون کاربرد عنصر روی بر میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و همچنین رشد و عملکرد ذرت در رویارویی با تنش خشکی بررسی شد. هدف از اجرای آزمایش، بهبود جنبه‌های فیزیولوژیک، رشد و عملکرد ذرت تحت شرایط متفاوت رطوبتی بود. مواد و روش‌ها: این آزمایش به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در کشتزار پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان در سال 1399 انجام شد. رقم ذرت مورد مطالعه در این پژوهش، ذرت دانه‌ای رقم سینگل‌کراس ۷۰۴ متعلق به گروه دیررس با طول دوره رویش ۱۲۵ الى ۱۳۵ بود. تنش خشکی با اعمال آبیاری در سه سطح شامل 90، 60 و 30 درصد ظرفیت زراعی، به‌ترتیب به‌عنوان شرایط عدم تنش، تنش متوسط و تنش شدید، به‌عنوان عامل اصلی آزمایش و مقادیر و روش‌های کاربرد عنصر روی در شش سطح شامل عدم مصرف روی، کاربرد خاکی سولفات روی در مقادیر 10 و 25 کیلوگرم در هکتار، افشانه‌کردن در مراحل ساقه‌روی، ظهور تاسل و مرحله شیری دانه به‌‌میزان پنج گرم در لیتر به‌عنوان عامل فرعی آزمایش در نظر گرفته شد. صفات ارزیابی شده در این پژوهش، شامل غلظت آهن، روی و فسفر دانه، میزان فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گایاکول پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز، محتوای پرولین، پراکسید هیدروژن، مالون دی‌آلدئید، شاخص کلروفیل برگ، شاخص سطح برگ، عملکرد دانه و عملکرد زیست‌توده بودند. تجزیه و تحلیل داده‌ها از جمله تجزیه واریانس و مقایسه میانگینها با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد با استفاده از نرم‌افزار SAS (نسخه 9.3) و رسم نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Excel انجام شد. یافته‌های تحقیق: نتایج تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که اثر تنش خشکی و کاربرد عنصر روی بر تمامی ویژگی‌های ارزیابی شده در رقم سینگل‌کراس ۷۰۴ معنی‌دار بود. برهم‌کنش عنصر روی × تنش خشکی نیز بر تمامی ویژگی‌های ارزیابی شده، به‌جز عملکرد دانه و عملکرد زیست‌توده معنی‌دار شد. نتایج این آزمایش نشان داد که وقوع تنش خشکی موجب کاهش معنی‌دار غلظت آهن، روی و فسفر دانه، میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان شامل سوپراکسیددیسموتاز، گایاکول پراکسیداز، کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز و همچنین شاخص کلروفیل برگ و شاخص سطح برگ در رقم سینگل کراس 704 شد. از سوی دیگر، با افزایش شدت تنش خشکی، میزان پراکسید هیدروژن، مالون دی‌‌آلدئید و پرولین به‌ترتیب به‌میزان 197، 256 و 129 درصد افزایش یافت. در مقابل، کاربرد روی با بهبود صفات ذکر شده، موجب کاهش تولید پراکسید هیدروژن و مالون دی‌آلدئید شد. افزون بر این، تنش خشکی، عملکرد دانه و عملکرد زیست‌توده رقم سینگل کراس 704 را کاهش داد، اما کاربرد روی به‌‌ویژه کاربرد خاکی روی به‌میزان 25 کیلوگرم در هکتار موجب بهبود معنی‌دار عملکرد دانه و عملکرد زیست‌توده این رقم به‌ترتیب به‌میزان 62 و 44 درصد شد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که با بروز تنش خشکی به‌‌ویژه در شدت‌های بالای تنش، به‌‌دلیل ایجاد اختلال در جذب عناصر غذایی از خاک، غلظت عناصر دانه، شاخص سطح برگ، شاخص کلروفیل برگ و میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان کاهش یافت، در حالی‌که تنش خشکی باعث افزایش میزان پرولین شد. در مقابل، کاربرد عنصر روی به‌ویژه کاربرد خاکی آن به‌میزان 25 کیلوگرم در هکتار با تغییر (تشدید) صفات ذکرشده، موجب بهبود جنبه‌های فیزیولوژیک، ریخت‌شناختی و عملکرد ذرت شد، به‌طوری که کاربرد آن در تنش متوسط خشکی، میزان پراکسیدهیدروژن و مالون دی‌آلدئید را کاهش و میزان پرولین و میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را افزایش داد. همچنین، نتایج این آزمایش نشان داد که افشانه‌کردن روی در افزایش غلظت عناصر دانه موثرتر از کاربرد خاکی بود.

https://cr.guilan.ac.ir/article_8930_12d7ff0338b5b30f6033618899629d19.pdf

دانشگاه گیلان تحقیقات غلات 2252-0163 15 2 2025 07 23 Effect of Piriformospora indica symbiosis on growth and physiological indices of maize (Zea mays L.) seedlings exposed to microplastic particles and water deficit stress تأثیر همزیستی قارچ Piriformospora indica بر رشد و شاخص‌های فیزیولوژیک گیاهچه‌های ذرت (Zea mays L.) در معرض ذرات میکروپلاستیک و تنش کمبود آب 167 182 8887 10.22124/cr.2025.30052.1860 FA مریم ثمن استادیار، گروه علوم کشاورزی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران علی سپهری دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران Journal Article 2025 03 07 Introduction Microplastic contamination of agricultural lands is one of the major environmental problems that has recently gained attention. The decomposition of plastic mulches and equipment used in irrigation systems, the use of sludge-based fertilizers from wastewater purification, contaminated irrigation water, and the proximity of fields to busy roads are among the most important factors in the contamination of agricultural lands with plastic particles. The presence of microplastics in the soil with particle sizes from 100 nm to five mm causes abrasion of the root surface of plants, and physical damage to plant roots will increase with increasing particle size. Moreover, drought stress, as one of the most important factors limiting crop production, is increasing alarmingly, especially due to global climate change. Therefore, the present study was conducted to investigate the possibility of using the biological potential of the fungus Piriformospora indica to reduce the negative effects of stress caused by polyvinyl chloride (PVC) microplastic particles and water deficiency in maize crop. Materials and methods The experiment was conducted as factorial experiment in a completely randomized design with three replications in the research greenhouse of Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran, in 2023. The experimental factors included the addition of three concentrations of polyvinyl chloride microplastics to the soil (0, 0.1, and 1%), P. indica fungus at two levels (inoculation and non-inoculation), and water deficit stress at three levels (full irrigation, and irrigation at 75% and 50% of field capacity, as non- stress, moderate stress and severe stress, respectively). Germinated maize seeds (cv. ‘Tah’) were inoculated with P. indica, planted in pots containing three kg of soil, and placed in greenhouse conditions. Water deficit stress was applied 14 days after planting. One month after planting, photosynthetic parameters and relative leaf water content were measured. The plants were then harvested, and the roots were assessed under a microscope to determine the colonization percentage. Proline content, total chlorophyll content, and plant dry matter were also measured. Research findings The results showed that the presence of 1% microplastic in the soil, similar to water deficit stress, significantly reduced relative leaf water content, total chlorophyll content, photosynthetic indices, and shoot dry matter of maize seedlings. Although the percentage of root colonization of maize seedlings by P. indica fungus decreased by 16.9%, 30.9%, and 47.1% under 1% microplastic contamination and water deficit at 75% and 50% of field capacity conditions compared to the control, respectively, the beneficial effects of the fungus on plant growth and measured parameters was still evident, so that the relative leaf water content, chlorophyll content, net photosynthesis rate, and shoot dry weight of inoculated plants under the highest level of water deficit stress and in the presence of 1% microplastic were (8.2 and 9), (20.5 and 27), (17.9 and 17.8) and (43.5 and 46.8) percent higher than those of uninoculated plants, respectively. Moreover, the proline content of the plants also increased significantly in the presence of the fungus. Conclusion The results of this study showed that the presence of P. indica fungus improved the growth and photosynthetic parameters of maize seedlings under microplastic particles and water deficit stress conditions. Thus, utilizing the potential of this fungus can be considered to reduce the negative effects of these stresses. مقدمه: آلودگی اراضی زراعی به ذرات میکروپلاستیک یکی از مشکلات مهم زیست‌محیطی است که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. تجزیه مالچ‌ها و تجهیزات پلاستیکی مورد استفاده در سیستم‌های آبیاری، مصرف کودهای مبتنی بر لجن حاصل از تصفیه پس‌آب، آب آبیاری آلوده و مجاورت مزارع با جاده‌های پرتردد، از جمله مهم‌ترین عوامل آلودگی زمین‌های کشاورزی به ذرات پلاستیک هستند. حضور میکروپلاستیک‌ها با اندازه ذرات 100 نانومتر تا پنج میلی‌متر در خاک، سبب سایش سطح ریشه گیاهان می‌شود و هر چه اندازه این ذرات بزرگ‌تر باشد، آسیب فیزیکی وارده به ریشه بیش‌تر خواهد بود. از سوی دیگر، تنش خشکی به‌ویژه در اثر تغییرات اقلیمی، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل محدود کننده تولید گیاهان زراعی، به‌طور نگران کننده‌ای در حال افزایش است. از این‌رو، پژوهش حاضر اجرا شد که هدف از آن، بررسی امکان استفاده از پتانسیل زیستی قارچ Piriformospora indica در جهت کاهش اثرات منفی تنش ناشی از ذرات میکروپلاستیک پلی وینیل کلراید (PVC) و تنش کمبود آب در گیاه ذرت بود. مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در سال 1402 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه بوعلی سینا همدان اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل افزودن سه غلظت میکروپلاستیک پلی وینیل کلراید به خاک (صفر، 0.1 و یک درصد)، قارچ P. indica در دو سطح (تلقیح و عدم تلقیح) و تنش کمبود آب در سه سطح (آبیاری کامل و آبیاری در 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی به‌ترتیب به‌عنوان بدون تنش، تنش متوسط و تنش شدید) بودند. بذرهای ذرت رقم طه پس از جوانه‌زنی، با قارچ P. indica تلقیح و در گلدان‌هایی با ظرفیت سه کیلوگرم خاک کشت و در گلخانه قرار داده شدند. تنش کمبود آب 14 روز پس از کاشت اعمال شد. یک ماه پس از کاشت، پارامترهای فتوسنتزی و محتوای رطوبت نسبی برگ اندازه‌گیری و سپس گیاهان برداشت شدند و ریشه گیاهان به‌منظور تعیین درصد کلونیزاسیون در زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار گرفت. محتوای پرولین، محتوای کلروفیل کل و ماده خشک گیاهان نیز اندازه‌گیری شد. یافته‌های تحقیق: نتایج نشان داد که افزودن یک درصد میکروپلاستیک به خاک مشابه تنش کمبود آب، محتوای رطوبت نسبی برگ، محتوای کلروفیل کل، شاخص‌های فتوسنتزی و ماده خشک اندام هوایی گیاهچه‌های ذرت را به‌طور معنی‌داری کاهش داد. اگرچه درصد کلونیزاسیون ریشه گیاهچه‌های ذرت توسط قارچ P. indica بر اثر افزودن یک درصد میکروپلاستیک به خاک و همچنین به‌دنبال کاهش رطوبت خاک به 75 و 50 درصد ظرفیت مزرعه به‌ترتیب 16.9، 30.9 و 47.1 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت، اما تأثیر مثبت قارچ بر رشد و پارامترهای مورد بررسی در این شرایط همچنان مشهود بود، به‌طوری که محتوای رطوبت نسبی، محتوای کلروفیل، سرعت فتوسنتز خالص و وزن خشک اندام‌های هوایی گیاهان تلقیح‌شده با قارچ تحت شرایط بالاترین سطح تنش کمبود آب و در حضور یک درصد میکروپلاستیک، به‌ترتیب (8.2 و 9)، (20.5 و 27)، (17.9 و 17.8) و (43.5 و 46.8) درصد بیش‌تر از گیاهان تلقیح نشده بود. علاوه بر این، محتوای پرولین گیاهان نیز در حضور قارچ به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که حضور قارچ P. indica موجب افزایش رشد و بهبود پارامترهای فتوسنتزی گیاهچه‌های ذرت تحت شرایط تنش کمبود آب و ذرات میکروپلاستیک شد. به این ترتیب، استفاده از این قارچ به‌منظور تعدیل اثرات منفی تنش‌های مذکور می‌تواند مورد توجه قرار گیرد.

https://cr.guilan.ac.ir/article_8887_57d98fc5c53c75407faeaa838a7b7971.pdf

دانشگاه گیلان تحقیقات غلات 2252-0163 15 2 2025 08 14 Role of micronutrients of Fe and Zn and foliar application of salicylic acid in improving maize (Zea mays L.) tolerance to drought stress نقش عناصر ریزمغذی آهن و روی و محلول‎‌پاشی اسید سالیسیلیک در بهبود تحمل ذرت (Zea mays L.) به خشکی 183 198 8976 10.22124/cr.2025.29619.1851 FA محمدبهزاد امیری دانشیار، گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی، مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران (آدرس فعلی: دانشیار، مأمور آموزشی، گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران محمد سپهری بیمرغی دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران عاطفه میرزائیان دانشجوی دکتری، گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران Journal Article 2025 01 20 Introduction Maize (Zea mays L.) is one of the vital crop in the world, serving as a significant food source and primary income for farmers, particularly in developing countries. It is also a key raw material for various industries, including biofuel (ethanol) production. Moreover, drought stress, as one of the most important environmental limiting factors, severely affects the growth, productivity and yield of maize. Sustainable and eco-friendly solutions, such as the application of micronutrients and plant growth regulators, can effectively enhance plants drought tolerance. Essential micronutrients like iron (Fe) and zinc (Zn) play crucial roles in plant physiological and biochemical processes. Iron is involved in nitrogen fixation processes and antioxidant enzyme activity, while zinc is vital for chlorophyll synthesis and carbohydrate metabolism. Additionally, salicylic acid (SA), as a plant growth regulator, is known to improve plant drought resistance. Given the arid and semi-arid climate of Iran and the scarcity of water resources, it is essential to investigate innovative strategies to improve maize performance under these conditions. The objective of this study was to evaluate the effects of combined application of iron and zinc micronutrients along with salicylic acid on yield and growth characteristics of maize under drought conditions. Materials and methods The experiment was conducted as a split plot factorial in a randomized complete block design with three replications at the University of Gonabad, Khorasan Razavi Province, Iran, in 2019-2020 growing season. Irrigation at two levels including normal irrigation (non-stress or control) and drought stress (complete cutoff irrigation from the grain filling stage) was considered as the main factor and salicylic acid at two levels (foliar application and non-application or control), and micronutrient foliar application at three levels (Fe, Zn, and non-application of micronutrient or control) were considered as sub-factors. Minimum tillage was employed for land preparation. The used maize variety was SC704, which is a high-yielding grain maize variety suitable for cultivation in semi-arid to temperate regions with relative resistance to environmental stresses, especially drought. The measured traits included plant height, ear diameter and weight, number of grains per row, 1000-grain weight, grain yield, and harvest index. Statistical analysis of the data, including analysis of variance and comparison of means with Duncan’s multiple range test, was performed using SAS software ver. 9.4 and the graphs were drawn using Excel software ver. 14. Research findings The results showed that drought stress significantly reduced all the studied traits, however, foliar application of salicylic acid and micronutrients of iron and zinc effectively reduced the negative effects of drought. The simultaneous foliar application of SA with Fe and Zn, especially under drought conditions, led to a significant improvement in most of the studied traits, such as number of grains per row, 1000-grain weight, grain yield and harvest index, so that the combined application of SA along with Fe and Zn under drought conditions resulted in the greatest increase in grain yield (94.36% and 87.35%, respectively) and harvest index (77.42% and 99.42%, respectively) compared to other treatments. Also, foliar application of zinc had more favorable effects on ear diameter, grain yield and harvest index than iron. Moreover, foliar application of salicylic acid under drought stress conditions increased key traits including plant height and 1000-grain weight by 16% to 37%. Also, combination of salicylic acid and micronutrients synergistically enhanced the positive effects of their separate application. Conclusion The results of this study showed that foliar application of salicylic acid and micronutrient iron and zinc can be an effective strategy to reduce the negative effects of drought stress in maize. The combined application of these substances significantly improved the yield and physiological characteristics of maize plant. While foliar application of each micronutrient (iron or zinc) together with salicylic acid led to positive results, investigating the synergistic effects of the combined application of both micronutrients together with salicylic acid in future studies can clarify the metabolic pathways of drought resistance, such as antioxidant enzyme activity and phytohormone synthesis, and provide more optimal strategies to increase maize productivity in arid and semi-arid climate regions. مقدمه: ذرت (Zea mays L.) یکی از غلات حیاتی در جهان است که به‌عنوان یک منبع غذایی و درآمدی مهم برای کشاورزان به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه به‌شمار می‌آید. این گیاه در صنایع مختلفی از جمله تولید سوخت زیستی (اتانول) کاربرد دارد. از سوی دیگر، تنش خشکی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل محدود کننده محیطی، رشد، بهره‌وری و عملکرد ذرت را به‌شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. راه‌کارهای پایدار و سازگار با محیط زیست نظیر کاربرد ریزمغذی‌ها و تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی، به‌طور موثری می‌توانند در بهبود تحمل گیاه به خشکی کمک کنند. ریزمغذی‌های ضروری مانند آهن و روی نقش حیاتی در فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیک گیاه ایفا می‌کنند. آهن در فرآیندهای تثبیت نیتروژن و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و روی در سنتز کلروفیل و متابولیسم کربوهیدرات‌ها دخیل است. علاوه بر این، اسید سالیسیلیک، به‌عنوان یک تنظیم‌کننده رشد گیاهی، مقاومت گیاهان به خشکی را افزایش می‌دهد. با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه‌خشک ایران و کمبود منابع آبی، بررسی راه‌کارهای نوآورانه برای بهبود عملکرد ذرت تحت این شرایط ضروری است. هدف از این مطالعه، بررسی اثرات کاربرد توأم ریزمغذی‌های آهن و روی همراه با اسید سالیسیلیک بر ویژگی‌های رشد و عملکرد ذرت تحت شرایط خشکی بود. مواد و روش‌‎ها: آزمایش به‌صورت کرت‌های خردشده-فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مجتمع آموزش عالی گناباد (استان خراسان رضوی) طی سال زراعی 1400-1399 انجام شد. آبیاری در دو سطح شامل آبیاری نرمال (بدون تنش) و تنش خشکی (قطع کامل آبیاری از مرحله پر شدن دانه‌ها) به‌عنوان عامل اصلی و دو عامل محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک در دو سطح شامل با و بدون محلول‌پاشی و محلول‌پاشی ریزمغذی‌ها در سه سطح شامل آهن، روی و بدون محلول‌پاشی به‌صورت فاکتوریل به‌عنوان عوامل فرعی آزمایش در نظر گرفته شدند. از روش خاک‌ورزی حداقل برای آماده‌سازی زمین استفاده شد. رقم ذرت مورد استفاده نیز رقم سینگل‌کراس 704 بود که از رقم‌های ذرت دانه‌ای پرمحصول و مناسب کشت در مناطق نیمه‌خشک تا معتدل و دارای مقاومت نسبی در برابر تنش‌های محیطی به‌ویژه خشکی است. صفات اندازه‌گیری شده شامل ارتفاع بوته، قطر و وزن بلال، تعداد دانه در ردیف، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت بودند. تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها شامل تجزیه واریانس و مقایسه میانگین‌ها با آزمون چنددامنه‌ای دانکن با استفاده از نرم‌افزار SAS 9.4 انجام و نمودارهای مربوطه نیز با استفاده از نرم‌افزار Excel 14 رسم شدند. یافته‌های تحقیق: نتایج نشان داد که تنش خشکی به‌طور معنی‌داری تمام صفات مورد بررسی را کاهش داد. با این‌حال، محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک و ریزمغذی‌های آهن و روی، اثرات منفی خشکی را به‌طور مؤثری کاهش دادند. کاربرد توأم اسید سالیسیلیک با آهن و روی به‌ویژه تحت شرایط خشکی، موجب بهبود قابل توجه صفاتی نظیر تعداد دانه در ردیف، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت شد، به‌طوری که کاربرد توأم اسید سالیسیلیک با آهن و روی تحت شرایط خشکی موجب بیش‌ترین افزایش عملکرد دانه (به‌ترتیب 94.36 و 87.35 درصد) و شاخص برداشت (به‌ترتیب 77.42 و 99.42 درصد) نسبت به سایر تیمارها شد. همچنین، محلول‌پاشی روی نسبت به آهن، اثرات مطلوب بیش‌تری بر قطر بلال، عملکرد دانه و شاخص برداشت داشت. علاوه بر این، کاربرد اسید سالیسیلیک تحت شرایط خشکی منجر به بهبود 16 تا 37 درصدی در صفات کلیدی از جمله ارتفاع بوته و وزن هزار دانه شد. همچنین، ترکیب اسید سالیسیلیک با ریزمغذی‌ها به‌طور هم‌افزا اثرات مثبت کاربرد جداگانه هر یک از این عوامل را تقویت کرد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک و ریزمغذی‌های آهن و روی می‌تواند راه‌کار مؤثری برای کاهش اثرات منفی تنش خشکی در ذرت باشد. کاربرد ترکیبی این مواد، عملکرد و ویژگی‌های فیزیولوژیک گیاه را به‌طور معنی‌داری بهبود بخشید. اگرچه محلول‌پاشی هر یک از ریزمغذی‌های آهن و روی همراه با اسید سالیسیلیک منجر به نتایج مثبت شد، اما بررسی اثرات هم‌افزایی کاربرد توأم هر دو ریزمغذی همراه با اسید سالیسیلیک در مطالعات آتی می‌تواند مسیرهای متابولیک مقاومت به خشکی نظیر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و سنتز هورمون‌های گیاهی را روشن‌تر کند و راه‌کارهای بهینه‌تری برای افزایش بهره‌وری ذرت در اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک ارائه دهد.

https://cr.guilan.ac.ir/article_8976_c8925a465d6ff49c2e63cb590766b089.pdf

دانشگاه گیلان تحقیقات غلات 2252-0163 15 2 2025 07 23 A review of stability analysis methods in plant breeding with an emphasis on cereals, II: Multivariate approaches and future prospects مروری بر روش‌های تجزیه پایداری در به‌نژادی گیاهی با تاکید بر غلات، 2- رویکردهای چندمتغیره و چشم‌اندازهای آینده 199 232 8705 10.22124/cr.2025.29969.1858 FA نیشتمان عبدی محقق پسادکتری، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران مونا بردبار دانشجوی دکتری، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران رضا درویش زاده استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران بابک ربیعی استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران هادی علیپور دانشیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران سمیه صوفی ملکی دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، انستیتو علوم اعصاب تولوز، تولوز، فرانسه حمید حاتمی ملکی دانشیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران میترا جباری استادیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه سراوان، سراوان، ایران Journal Article 2025 02 26 Introduction In the field of cereal breeding, understanding the genotype × environment interaction (GEI) and the stability of various traits is recognized as the key to successfully producing high-quality agricultural products. GEI complicates the optimal selection of genotypes for target environments, making it essential to use appropriate statistical methods for analyzing and identifying stable and high-performing genotypes. Multivariate statistical methods are powerful tools for analyzing complex multi-environment trial (MET) data. Statistical methods such as cluster analysis (CA), principal component analysis (PCA), principal coordinate analysis (PCoA), factor analysis (FA), as well as additive main effects and multiplicative interaction (AMMI), genotype main effects and genotype × environment interaction biplot (GGE-Biplot), shifted multiplicative model (SHMM), and best linear unbiased prediction (BLUP) have been well used with high accuracy in analyzing MET data. In this study, multivariate statistical methods used in the analysis of GEI and genotypes stability from MET data and their advantages and disadvantages are reviewed. Moreover, the application of genome-wide association studies (GWAS), quantitative trait locus (QTL) analysis and QTL-environment interaction (QEI), and genomic prediction (GP) in the genetic analysis of stability, as well as the softwares used for calculating various multivariate stability methods, are introduced. Research findings The results of this study showed that the AMMI model, which combines analysis of variance and principal component analysis, has a high capability to evaluate main effects and interactions. Also, the GGE-Biplot method and various diagrams presented in this method effectively displays the main effects of genotype and its interaction with the environment. QTL analysis and the study of QEI in MET data also lead to the identification of linked markers to stability that can be used in molecular breeding of crop plants. Conclusion In the current study, multivariate methods used in GEI analysis were comprehensively and practically reviewed and introduced with the aim of better understanding GE interactions and identifying genotypes with broad adaptability and stable performance. The results of this study based on comprehensive studies showed that to make better decisions in selecting genotypes, it is necessary to consider all stability statistics, both univariate and multivariate, in the analysis of MET data. Recent advances in genomic technologies, including whole genome sequencing and GWAS, can significantly aid in understanding the complexities of GE and genetic of stability. مقدمه: در عرصه به‌نژادی غلات، درک برهمکنش ژنوتیپ × محیط (GEI) و پایداری صفات مختلف، به‌عنوان کلید موفقیت در تولید محصولات کشاورزی با کیفیت شناخته می‌شود. برهمکنش‌ GE انتخاب بهینه ژنوتیپ‌ها برای محیط‌های هدف را پیچیده می‌کند. این موضوع نیاز به استفاده از روش‌های آماری مناسب جهت تجزیه و تحلیل GEI و شناسایی ژنوتیپ‌های پایدار و با عملکرد بالا را ضروری می‌سازد. روش‌های آماری چندمتغیره ابزار قدرت‌مندی برای تحلیل داده‌های پیچیده حاصل از آزمایش‌های چندمحیطی (MET; Multi-Environment Trials) هستند. روش‌هایی نظیر تجزیه خوشه‌ای (CA; Cluster Analysis)، تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA; Principal Component Analysis)، تجزیه به مختصات اصلی (PCoA; Principal Coordinate Analysis)، تحلیل عاملی (FA; Factor Analysis) و همچنین مدل اثرات اصلی جمع‌پذیر و برهمکنش ضرب‌پذیر (AMMI)، بای‌پلات اثرات اصلی ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ × محیط (GGE-Biplot)، مدل ضرب‌پذیر تغییریافته (SHMM; Shifted Multiplicative Model) و بهترین پیش‌بینی خطی نااریب (BLUP; Best Linear Unbiased Prediction) به‌خوبی و با دقت بالا در تحلیل داده‌های MET مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در این مطالعه، ضمن بررسی روش‌های آماری چندمتغیره و بیان مزیت‌ها و معایب آن‌ها در تجزیه و تحلیل برهمکنش ژنوتیپ × محیط و ارزیابی پایداری ژنوتیپ‌ها، کاربرد تحلیل ارتباط در گستره ژنوم (GWAS; Genome-Wide Association Studies)، تجزیه QTL (Quantitative Trait Locus) و برهمکنش QTL با محیط (QEI; QTL-Environment Interaction) و پیش‌بینی ژنومی (GP; Genomic Prediction) در تجزیه ژنتیک پایداری و همچنین نرم‌افزارهای مورد استفاده برای ارزیابی این روش‌ها تحلیل خواهند شد. یافته‌های تحقیق: نتایج این مطالعه نشان داد که مدل AMMI با ترکیب تحلیل واریانس و تجزیه به مؤلفه‌های اصلی، توانایی بالایی در ارزیابی اثرات اصلی و برهمکنش‌ها دارد. همچنین، روش GGE-Biplot و نمودارهای گوناگونی که در این روش ارائه می‌شود، به‌طور مؤثری اثرات اصلی ژنوتیپ و برهمکنش آن با محیط را به‌نمایش می‌گذارد. تجزیه QTL و بررسی برهمکنش QTL با محیط در داده‌های MET نیز منجر به شناسایی نشانگرهای پیوسته با پایداری می‌شود که می‌توان از آن‌ها در اصلاح مولکولی گیاهان زراعی استفاده کرد. نتیجه‌گیری: در این مطالعه، به‌طور جامع و کاربردی روش‌های چندمتغیره مورد استفاده در تحلیل GEI با هدف درک بهتر تعاملات GE و شناسایی ژنوتیپ‌های با سازگاری گسترده و عملکرد پایدار مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. نتایج این مطالعه بر اساس بررسی‌های جامع انجام شده نشان داد که به‌منظور تصمیم‌گیری بهتر در انتخاب ژنوتیپ‌ها، لازم است تمامی آماره‌های پایداری اعم از تک‌متغیره و چندمتغیره در تجزیه داده‌های MET مورد توجه قرار گیرند. پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های ژنومیک، از جمله توالی‌یابی کل ژنوم و GWAS نیز می‌توانند به‌طور قابل توجهی به درک پیچیدگی‌های GE و ژنتیک پایداری کمک کنند.

https://cr.guilan.ac.ir/article_8705_4981fecda8c37e2b18da9a6def8a535c.pdf