بررسی واکنش هیبریدهای ارزن دانه‌ای به تنوع محیطی و شناسایی هیبریدهای پرمحصول و پایدار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 استادیار پژوهش، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی سیستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، زابل، ایران

3 استادیار پژوهش، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان جنوبی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بیرجند، ایران

4 دانشیار پژوهش، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران

5 دانشیار پژوهش، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

مقدمه: ارزن مرواریدی (Pennisetum glaucum L.) یکی از گیاهان مهم مناطق خشک و گرم است که نقش مهمی در امنیت غذایی مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان ایفا می‌کند. با توجه به دگرگشنی و هتروزیس بالا ایجاد ارقام هیبرید مهم‌ترین روش اصلاحی ارزن مرواریدی است. به دلیل تغییرات اقلیمی و افزایش نوسانات محیطی، لزوم دستیابی به ارقام هیبرید با عملکرد بالا و پایداری مناسب بیش از پیش احساس می‌شود. اصلاح ارقام هیبرید در ارزن می‌تواند موجب افزایش معنی‌دار عملکرد و پایداری آن در شرایط متنوع اقلیمی شود. با این حال، تنوع محیطی موجب بروز واکنش‌های متفاوت در ژنوتیپ‌ها می‌شود که بررسی دقیق آن برای انتخاب ارقام برتر در مناطق اقلیمی متفاوت ضروری است. هدف از اجرای این مطالعه، ارزیابی پایداری هیبریدهای امیدبخش ارزن مرواریدی و شناسایی هیبریدهای پایدار، پرمحصول و سازگار برای مناطق مورد مطالعه بود.

مواد و روش‌ها: مواد گیاهی این مطالعه، 11 هیبرید امیدبخش ارزن مرواریدی بود که به همراه رقم شاهد مهران در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در هشت محیط (چهار منطقه کرج، بیرجند، اصفهان و زابل طی دو سال زراعی 1401 و 1402) کشت و صفات تعداد روز تا 50% گلدهی، ارتفاع گیاه، طول پانیکول، قطر پانیکول، تعداد پنجه، وزن هزار دانه و عملکرد دانه مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه آماری داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن انجام شد. برای انجام تجزیه واریانس مرکب، ژنوتیپ و مکان به عنوان متغییرهای ثابت و سال به عنوان متغیر تصادفی در نظر گرفته شد. به‌منظور ارزیابی پایداری هیبریدهای مورد مطالعه نیز از روش‌های لین و بینز، رتبه‌بندی و GGE-Biplot استفاده و هیبریدهای پایدار و پرمحصول شناسایی شدند.

یافته‌های تحقیق: نتایج تجزیه واریانس مرکب و مقایسات میانگین نشان داد تنوع ژنتیکی قابل‌ملاحظه‌ای برای صفات مورد بررسی وجود دارد و عملکرد دانه ارزن مرواریدی به طور قابل‌ملاحظه‌ای تحت تأثیر محیط و اثرات متقابل محیط و ژنوتیپ است. ژنوتیپ‌های مورد بررسی هر دو نوع اثر متقابل (متقاطع و غیرمتقاطع) را نشان دادند. نتایج این آزمایش نشان داد دو ژنوتیپ H794 و H824 به‌ترتیب با میانگین عملکرد 8.41 و 7.81 تن در هکتار بیشترین عملکرد دانه را داشتند. نتایج پایداری عملکرد به سه روش (رتبه‌بندی، ضریب برتری و GGE بای‌پلات) در هشت محیط نشان داد که دو رقم امیدبخش H794 و H824 علاوه بر عملکرد بالا در تمامی محیط‌های مورد بررسی، دارای پایداری خوبی نیز می‌باشند.

نتیجه‌گیری: این مطالعه به وضوح نشان داد امکان بهره‌گیری از هتروزیس موجود در ارزن مرواریدی برای جایگزینی رقم‌های قدیمی با تکنولوژی جدید ایجاد رقم‌های هیبرید وجود دارد، به‌طوری که تمامی رقم‌های امیدبخش مورد بررسی نسبت به رقم مهران از عملکرد بالاتری برخوردار بودند و به‌خوبی می‌توان با جایگزینی این رقم‌های امیدبخش در عرصه، میانگین عملکرد دانه ارزن مرواریدی را در کشور بهبود بخشید. علاوه بر این، با توجه به بحران آب در کشور، معرفی رقم‌های با عملکرد بالا و متنوع به عرصه می‌تواند کشاورزان را به کشت این محصول کم‌آب‌بر ترغیب کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Grain Millet Hybrid’s Response to Environmental Diversity and Identification of High-Yielding and Stable Hybrids

نویسندگان [English]

  • Reza Ataei 1
  • Ahmad Ghasemi 2
  • Ali Azari-Nasrabad 3
  • Masoud Torabi 4
  • Mohammadreza Shiri 5
1 Research Assistant Professor, Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
2 Research Assistant Professor, Sistan Agriculture and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Zabol, Iran
3 Research Assistant Professor, South Khorasan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Birjand, Iran
4 Research Associate Professor, Isfahan Agriculture and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Isfahan, Iran
5 Research Associate Professor, Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]

Comperehensive Abstract

Introduction

Pearl millet (Pennisetum glaucum L.) is one of the most important crops in hot and arid regions, playing a key role in food security across dry and semi-arid areas of the world. Given its cross-pollinated nature and high heterosis potential, the development of hybrid cultivars is the main breeding strategy in pearl millet. Due to climate change and increasing environmental fluctuations, the need to develop high-yielding and stable hybrids has become more crucial than ever. Breeding hybrid varieties of pearl millet can significantly enhance both yield and stability under diverse agro-climatic conditions. However, environmental variability causes differential genotypic responses, making it essential to assess genotype–environment interactions (G × E) for selecting superior hybrids across locations. The objective of this study was to evaluate the stability of promising pearl millet hybrids and to identify stable, high-yielding, and well-adapted hybrids for the target regions.

Materials and Methods

The experimental material consisted of eleven promising pearl millet hybrids along with the check cultivar ‘Mehran’. The experiment was conducted in a randomized complete block design (RCBD) with three replications across eight environments (four locations: Karaj, Birjand, Isfahan, and Zabol, during two cropping seasons, 2022 and 2023). The traits evaluated included days to 50% flowering, plant height, panicle length, panicle diameter, number of tillers, 1000-grain weight, and grain yield. Statistical analyses were performed using SAS software, and mean comparisons were conducted using Duncan’s Multiple Range Test (DMRT). For combined analysis of variance, genotype and location were considered fixed factors, while year was treated as a random factor. Stability analyses were performed using the Lin and Binns method, rank-based stability parameters, and the GGE biplot model to identify stable and high-yielding hybrids.

Research finding

Combined analysis of variance and mean comparison revealed significant genetic variability among the hybrids for all studied traits. Grain yield was notably affected by both environmental conditions and genotype × environment interactions. The genotypes exhibited both crossover and non-crossover types of interactions. The results showed that hybrids H794 and H824 achieved the highest grain yields of 8.41 and 7.81 t ha⁻¹, respectively. Stability analysis based on the three methods (rank-based, superiority index, and GGE biplot) across eight environments demonstrated that these two promising hybrids (H794 and H824) combined high yield with good stability across all test environments.

Conclusion

This study clearly demonstrated the potential of exploiting heterosis in pearl millet to replace obsolete cultivars with modern high-yielding hybrids. All evaluated hybrids outperformed the check cultivar ‘Mehran’, indicating their superiority for yield improvement. Introducing these promising hybrids could significantly enhance the national average grain yield of pearl millet. Moreover, considering the ongoing water scarcity crisis in the country, the dissemination of high-yielding and drought-efficient hybrids could encourage farmers to cultivate this low-water-requirement crop.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heterosis
  • Hybrid
  • Pearl Millet
  • Stability Analysis