ارزیابی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌های گندم دوروم بر اساس عملکرد دانه و صفات مرتبط با آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی /سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

2 گروه بیوتکنولوژی و به‌نژادی گیاهی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه بیوتکنولوژی و به‌نژادی گیاهی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

4 موسسه تحقیقات اصالح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

10.22124/cr.2024.28213.1832

چکیده

مقدمه: گندم دوروم (Triticu turgidum L. Subsp. Durum) تنها گونه تتراپلوئید گندم بوده که دارای ارزش غذایی بالایی می-باشد. با توجه به سازگاری بالای این گیاه زراعی به شرایط آب و هوایی مدیترانه دستیابی به ارقام پر پتانسیل و پایدار نقش مهمی در توسعه سطح زیر کشت و به دنبال آن افزایش میزان تولید آن دارد. ارزیابی تنوع ژنتیکی به عنوان یکی از ارکان اصلی هر برنامه به‌نژادی در نظر گرفته شده و اطلاعات مفیدی در رابطه با ساختارهای جمعیت و همچنین ویژگی‌های رشدی و زراعی در مواد ژنتیکی موجود فراهم می‌کند. در این راستا، هدف از اجرای این پژوهش بررسی تنوع ژنتیکی موجود در مجموعه‌ای از ژنوتیپ‌های گندم دوروم بر اساس صفات زراعی و مورفولوژیک بود.

مواد و روش‌ها: در این پژوهش تنوع مورفولوژیکی و زراعی 172 ژنوتیپ گندم دوروم به همراه چهار رقم زراعی (تابش، ساجی، ذهاب و سپند) طی دو سال زراعی (1402-1401 و 1403-1402) و در شرایط مزرعه مورد ارزیابی قرار گرفت. تمامی ژنوتیپ‌ها در یک آزمایش حجیم شده (آگمنت) و در قالب هفت بلوک ناقص کشت شدند. پس از اندازه‌گیری صفات مختلف داده-های آزمایشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. به منظور بررسی تنوع ژنتیکی، از برخی از آماره‌های ژنتیکی شامل صریب تغییرات محیطی، ضریب تغییرات فنوتیپی، ضریب تغییرات ژنوتیپی، پیشرفت ژنتیکی و پیشرفت ژنتیکی بر مبنای میانگین استفاده شد. علاوه‌براین، از شاخص MGIDI به منظور شناسایی ژنوتیپ‌های مطلوب از نظر تمامی صفات اندازه‌گیری شده استفاده شد.

یافته‌های تحقیق: نتایج به دست آمده نشان داد که اختلاف معنی‌داری از نظر تعداد روز تا ظهور سنبله، دوره پر شدن دانه، ارتفاع بوته، وزن هزار دانه و عملکرد دانه وجود داشت. بیشترین میزان ضرایب تغییرات فنوتیپی (PCV) و ژنوتیپی (GCV) مربوط به صفات عملکرد و اجزای عملکرد بود. مقادیر وراثت‌پذیری برای بیشتر صفات اندازه‌گیری شده در هر دو سال زراعی در گروه متوسط و بالا برآورد شد. علاوه براین، صفات عملکرد دانه و ارتفاع بوته در سال اول و وزن هزار دانه، تعداد سنبله و تراکم سنبله در سال دوم دارای بیشترین مقادیر بازده ژنتیکی برآورده شده بودند. به منظور انتخاب ژنوتیپ‌های برتر از مدل فاصله ژنوتیپ-ایدئوتیپ چند صفتی (MGIDI) استفاده شد و نتایج به‌دست آمده از این مدل نشان داد 26 ژنوتیپ (شماره‌های 5، 8، 13، 14، 16، 20، 21، 26، 51، 81، 86، 87، 91، 92، 95، 96، 97، 99، 100، 102، 103، 155، 158، 163، 166 و 174) از نظر تمامی صفات اندازه‌گیری شده نسبت به سایر ژنوتیپ‌ها برتر بودند.

نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج تجزیه خوشه‌ای و سایر نتایج به دست آمده از این پژوهش می‌توان اظهار داشت ژنوتیپ‌های شماره 102، 100، 92، 87، 21، 174، 86، 8، 14 و 5 به عنوان ژنوتیپ‌های ایده‌آل برای شرکت در برنامه‌های به‌نژادی آتی در گندم دوروم مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of genetic diversity in durum wheat genotypes based on grain yield and its related traits

نویسندگان [English]

  • Reza Mohammadi 1
  • Lia Shooshtari 2
  • Sosan Salehi 3
  • Alireza Pour-Aboughadareh 4
  • Alireza Etminan 2
1 Scientific staff/Agricultural Research, Education and Extension Organization
2 Department of Plant Breeding and Biotechnology, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
3 , Department of Biotechnology and Plant Breeding, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]

Introduction
Durum wheat (Triticum turgidum L. Subsp. Durum) is the only tetraploid species with high food values. Regarding the high adaptability of this cereal crop to the Mediterranean conditions, achieving high-performance and stable varieties has a critical role in expanding the cultivation areas followed by increasing its production. Evaluation of genetic diversity is one of the main components of each breeding program, and it provides useful information about population structure and growth and agronomic features in plant genetic materials. The main objective of the present study was to investigation of genetic diversity in a set of durum wheat genotypes in terms of some agronomic and morphological traits.

Materials and methods
A total of 172 breeding durum wheat genotypes along with four local genotypes including Tabesh, Saji, Zagab, and Sepand (as reference genotypes) were investigated under rainfed conditions during two cropping seasons (2022-2023 and 2023-2024). All genetic materials were investigated in an augmented design. To evaluation of genetic diversity, some agronomic and morphological traits were measured. Furthermore, some of genetic variation parameters such as environmental coefficient of variance (ECV), phenotypic and genotypic coefficients of variance (PCV and GCV), broad sense heritability (Hb), genetic gain (GA), and mean-based genetic gain (GAm) were estimated. To group the investigated genotypes and measured traits, a two-way dendrogram was rendered using cluster analysis. Moreover, to identify the superior genotypes in terms of all measured traits, the genotype-ideotype distance index (MGIDI) model was used.

Research findings
Based on the results obtained from analysis of variance, a significant difference was found for the number of days to heading, grain filling period, plant height, thousand-kernel weights, and grain yield. The highest values of PCV and GCV were estimated for grain yield and its related traits. The majority of traits showed the relative high heritability and categorized in the moderate and high classes. Moreover, grain yield and plant height in the first year and thousand grains weights, number of spikes, and spike density in the second year showed the maximum genetic gains. Results of the MGIDI model identified 26 genotypes (No. 5, 8, 13, 14, 16, 20, 21, 26, 51, 81, 86, 87, 91, 92, 95, 96, 97, 99, 100, 102, 103, 155, 158, 163, 166, and 174) as superior durum wheat genotypes.

Conclusion
Based on obtained results, genotype numbers 102, 100, 92, 87, 21, 174, 86, 8, 14, and 5 were identified as superior genotypes in terms of agronomic and morphological traits and can be used in further durum wheat breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Germplasm
  • genetic diversity
  • cluster analysis
  • MGIDI model
  • genetic gain
  • durum wheat