نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران ,
2
استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3
استادیار پژوهش، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، داراب، ایران
4
استادیار پژوهش، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
10.22124/cr.2025.29400.1847
چکیده
مقدمه: جو (Hordeum vulgare L.) یکی از گیاهان مهم خانواده غلات است که دارای دامنه سازگاری وسیعی به انواع تنش‌های غیر‌زیستی، به‌ویژه تنش‌های خشکی، شوری و سرما می‌باشد. با توجه به این‌که سطح گسترده‌ای از کاشت رقم‌های جو تحت شرایط خشک و نیمه‌خشک انجام می‌شود، بنابراین گزینش و معرفی رقم‌های برتر و متحمل به خشکی که بتوانند تحت این شرایط، عملکرد مناسبی تولید کنند، حائز اهمیت است. هدف از اجرای این مطالعه، بررسی و مقایسه ژنوتیپهای امیدبخش جو تحت شرایط بدون تنش و تنش خشکی آخر فصل و گزینش ژنوتیپهای پرمحصول و متحمل به خشکی با استفاده از صفات مورفو- فنولوژیک بود.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، 17 ژنوتیپ امیدبخش جو و چهار ژنوتیپ شاهد (شامل رقم‌های اکسین، گلچین و نوروز و لاین امیدبخش WB-99-10) تحت دو رژیم آبیاری (شرایط عدم تنش و تنش خشکی انتهایی) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دو فصل زراعی (1403-1401) در ایستگاه تحقیقات کشاورزی داراب مورد ارزیابی قرار گرفتند. تنش خشکی به‌صورت قطع آبیاری در مرحله ظهور سنبله‌ها انجام شد. صفات مورد بررسی شامل عملکرد دانه، تعداد سنبله در متر مربع، تعداد دانه در سنبله، وزن دانه در سنبله، وزن هزار دانه، طول دوره پر شدن دانه، طول ریشک، طول سنبله، ارتفاع بوته، تعداد روز تا ظهور سنبله، تعداد روز تا رسیدگی، سرعت پر شدن دانه، نوع ریشک، تعداد ردیف، شاخص برداشت سنبله و شاخص باروری سنبله بود. برای گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) و تجزیه خوشه‌ای و از شاخص نیم‌رخ برای ارزیابی بهینه گروه‌ها استفاده شد.
یافته‌های تحقیق: نتایج تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که تفاوت‌های معنی‌داری بین ژنوتیپ‌ها از نظر همه صفات مطالعه شده در هر دو شرایط وجود دارد که بیانگر تنوع ژنتیکی قابل توجه است. تحت شرایط بدون تنش، ژنوتیپهای شماره ۴، ۲۱ و ۲۰ بالاترین عملکرد دانه (به‌ترتیب ۶۴۰۶، ۶۳۴۳ و ۶۳۱۰ کیلوگرم در هکتار) را داشتند، در حالی‌که تحت شرایط تنش خشکی، ژنوتیپهای شماره ۴، ۲۰ و ۱۶ با ۵۱۲۲، ۴۸۴۹ و ۴۷۱۷ کیلوگرم در هکتار پیشتاز بودند. تنش خشکی باعث بیش‌ترین کاهش نسبی در عملکرد دانه (24.6 درصد)، سرعت پر شدن دانه (22.6 درصد)، وزن هزار دانه (13.7 درصد)، وزن دانه در هر سنبله (13.5 درصد) و وزن سنبله (12.5 درصد) شد. تجزیه همبستگی ارتباط مثبت و معنی‌داری بین عملکرد دانه و تعداد روز تا رسیدگی، سرعت پر شدن دانه، شاخص برداشت سنبله و شاخص باروری سنبله را در هر دو رژیم آبیاری نشان داد و آن‌ها را به‌عنوان شاخص‌های انتخاب قابل اعتمادی برای تحمل به خشکی معرفی کرد. تجزیه PCA ژنوتیپ‌ها را در هر محیط به سه گروه اصلی تفکیک کرد. با این‌حال، نمودار شاخص نیم‌رخ، همه ژنوتیپ‌ها را به‌ترتیب در شرایط تنش و بدون تنش به دو و چهار گروه طبقه‌بندی کرد. بر مبنای تجزیه خوشه‌ای تحت شرایط بدون تنش، ژنوتیپهای 9، 12، 13، 17، 18 و 19 در گروه یک و سایر ژنوتیپ‌ها در گروه دو قرار گرفتند، در حالی‌که تحت شرایط تنش خشکی، ژنوتیپهای 12، 13 و 19 در گروه یک، 9، 17 و 18 در گروه دو، 11 و 21 در گروه سه و سایر ژنوتیپ‌ها در گروه چهار قرار گرفتند
نتیجه‌گیری: به‌طور خلاصه، نتایج تجزیه به مولفه‌های اصلی در دو رژیم آبیاری مشابه بود و بیش‌تر ژنوتیپهای برتر در گروه دوم قرار گرفتند. همچنین، این تجزیه صفات تعداد روز تا رسیدگی، سرعت پر شدن دانه، عملکرد دانه، شاخص برداشت سنبله و شاخص باروری سنبله را به‌عنوان معیارهای انتخاب مناسب در هر دو شرایط تنش و بدون تنش شناسایی کرد. بر اساس نتایج تجزیه خوشه‌ای تحت شرایط تنش نیز ژنوتیپهای گروه چهار جزو ژنوتیپهای برتر بودند و از لحاظ صفات عملکرد دانه، سرعت پر شدن دانه، دوره پرشدن دانه، تعداد روز تا رسیدگی، تعداد دانه در سنبله و شاخص باروری سنبله دارای مقادیر بالاتر از میانگین کل بودند. مقایسه ژنوتیپهای انتخابی در هر دو روش تجزیه به مولفه‌های اصلی و تجزیه خوشه‌ای نیز مطابقت قوی این دو روش را در گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها نشان داد. به‌طور کلی، ژنوتیپ شماره چهار به‌عنوان کاندیدای برتر برای برنامه‌های اصلاحی با هدف تحمل به خشکی پیشنهاد می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Selection of barley genotypes using morpho-phenological traits under non-stress and terminal drought stress conditions
نویسندگان [English]
-
Mansoor Jafari Zare
1
-
Ali Asghari
2
-
Hassan Zali
3
-
Omid Sofalian
2
-
Alireza Pour-Aboughadareh
4
1
Ph.D. Student, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2
Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3
Research Assistant Professor, Department of Crop and Horticultural Science Research, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Darab, Iran
4
Research Assistant Professor, Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]
Introduction
Barley (Hordeum vulgare L.) is one of the world’s most important cereal crops, adapted to a range of abiotic stresses, particularly drought, salinity, and cold. Because it is primarily cultivated under arid and semi-arid conditions, therefore this study aimed to select genotypes tolerant to terminal-drought stress based on morpho-phenological traits and to identify traits those traits most closely associated with grain yield.
Materials and methods
In this study, 17 promising barley genotypes and four control genotypes (Including varieties of Auxin, Golchin and Norooz and promising line WB-99-10) were evaluated under two irrigation regimes (non-stress and terminal drought stress conditions) in a randomized complete block design with three replications over two cropping seasons (2002-2024) at the Darab Agricultural Research Station. Drought stress was applied by stopping irrigation at the spike emergence stage. The measured traits included of grain yield, number of spikes per square meter, number of grains per spike, grain weight per spike, thousand grains weight, length of grain filling period, spike length, awn length, plant height, number of days to heading, number of days to maturity, grain filling rate, the number of rows of spikes, type of awn, spike harvest index and spike fertility index. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis were used to grouping of genotypes, and the silhouette index was used to optimally evaluate groups.
Research findings
Analysis of variance revealed significant differences among genotypes for all traits in both conditions, indicating substantial genetic diversity. Under non-stress conditions, genotypes 4, 21, and 20 yielded the highest grain yields (6406, 6343, and 6310 kg ha-1, respectively), whereas under drought stress genotypes 4, 20, and 16 led with 5122, 4849, and 4717 kg ha-1. Drought stress caused the greatest relative declines in grain yield (24.6%), grain filling rate (22.6%), thousand grain weight (13.7%) grain weight per spike (13.5%), and spike weight (12.5%). Correlation analysis showed positive, significant associations between grain yield and days to maturity, grain-filling rate, spike harvest index and spike fertility index under both irrigation regimes, identifying them as reliable selection indices for drought tolerance. PCA grouped genotypes into three main clusters in each environment. However, silhouette index diagram classified all genotypes into two and four groups under stress and non-stress conditions, respectively. Based on cluster analysis under non-stress conditions, genotypes 9, 12, 13, 17, 18 and 19 were placed in group one and the other genotypes in group two. Under drought stress conditions, genotypes 12, 13 and 19 were placed in group one, genotypes 9, 17 and 18 in group two, genotypes 11 and 21 in group three and the other genotypes in group four.
Conclusion
In summary, PCA results were similar in the two irrigation regimes and most of the superior genotypes were in group two. PCA identified traits of days to maturity, grain-filling rate, grain yield, spike harvest index and spike fertility index as robust selection criteria under both stress and non-stress conditions. Based on cluster analysis under stress conditions, genotypes in group four were among the superior genotypes and had higher values than the total mean in terms of grain yield, grain filling rate, grain filling period, days to maturity, number of grains per spike and spike fertility index. Comparison of the selected genotypes in both cluster analysis and PCA methods showed strong agreement in the grouping of genotypes. Overall, genotype 4 is recommended as the top candidate for breeding programs targeting drought tolerance.
کلیدواژه‌ها [English]
-
Agronomic traits
-
Cluster analysis
-
Correlation analysis
-
Grain yield
-
Principal component analysis
)