بررسی تنوع ژنتیکی ژرم‌پلاسم گندم نان تحت شرایط تنش شوری

نویسندگان

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

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

3 محقق، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

doi
10.22124/cr.2023.23556.1753
چکیده

مقدمه: شوری خاک یه عنوان یکی از مهم ترین تنش های محیطی، تهدیدی جدی برای تولیدات کشاورزی است. در حال حاضر بیش از 20 درصد از اراضی کشاورزی که شامل 954 میلیون هکتار از سطح خشکی دنیا است، تحت تأثیر این پدیده می‌باشد. شوری به­طور روزانه در حال گسترش است و پیش­بینی می‌شود که تا سال 2050 بیش از 50 درصد از اراضی قابل کشت دنیا شور شوند. کاهش عملکرد ناشی از تنش شوری در گندم قابل توجه و نگران کننده است، به­طوری که برای گندم دوروم، کاهش 50 درصدی عملکرد ناشی از شوری اراضی دیم، و برای گندم نان، کاهش 88 درصدی عملکرد تحت آبیاری با شوری بالا و کاهش 70 درصدی در خاک‌های سدیمی گزارش شده است. سطح بالای نمک در خاک و آب آبیاری از عوامل نگران کننده برای کشاورزی است و بنابراین لازم است راهبردهای مؤثری برای بهبود عملکرد از طریق تحمل به تنش شوری توسعه یابد. به­دلیل اهمیت ذخایر ژنتیکی به­عنوان منابع تحمل به تنش‌های زیستی و غیرزیستی از جمله شوری و وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه در ژرم­پلاسم گندم برای تحمل به تنش شوری، تحقیق حاضر اجرا شد که هدف از آن، بررسی تنوع نمونه‌های ژنتیکی کلکسیون گندم نان بانک ژن گیاهی ملی ایران از لحاظ تحمل به شوری، مقایسه آنها با ارقام شاهد متحمل و امکان شناسایی منابع متحمل جدید بود.مواد و روش­ ها: به­منظور شناسایی منابع متحمل به تنش شوری در ذخایر ژنتیکی گندم، تعداد 512 نمونه ژنتیکی از کلکسیون گندم نان بانک ژن گیاهی ملی ایران به­همراه ارقام متحمل به شوری کویر، روشن و ماهوتی به­عنوان شاهد، در قالب دو طرح آگمنت مجزا تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش نرمال در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات یزد و آزمایش شوری در اراضی شور ایستگاه تحقیقات اردکان یزد انجام شد. صفات مورد مطالعه شامل طول سنبله، تراکم سنبله، وزن صد دانه، تعداد پنجه، ارتفاع بوته، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد گلچه در سنبلچه، تعداد دانه در سنبله، روز تا سنبله‌دهی، روز تا رسیدگی کامل، طول دوره پرشدن دانه و وزن دانه پنج سنبله بودند که مطابق با توصیف­نامه بین‌المللی یادداشت­برداری شدند. برای انجام تجزیه و تحلیل­های آماری داده­ها، ابتدا شاخص­های آماری توصیفی، محاسبه و سپس نمونه‌های ژنتیکی مورد مطالعه با استفاده از تجزیه خوشه‌ای به روش K-means گروه‌بندی شدند. از تجزیه تابع تشخیص مبتنی بر مؤلفه‌های اصلی جهت بررسی تمایز بین گروه‌های حاصل از تجزیه خوشه‌ای استفاده شد. تجزیه‌های آماری توسط نرم‌افزارهای SPSS و R انجام شد.یافته­ های تحقیق: نتایج این آزمایش نشان داد که صفات وزن دانه پنج سنبله (با حداقل 15/4 و حداکثر 26/12 گرم در شرایط نرمال و حداقل 19/2 و حداکثر 78/9 گرم در شرایط تنش) و تعداد پنجه (با حداقل 3 و حداکثر 8 عدد در شرایط نرمال و حداقل 3 و حداکثر  7 عدد در شرایط تنش) از بیش­ترین ضریب تغییرات و صفات روز تا سنبله‌دهی (با حداقل 130 و حداکثر 163 روز در شرایط نرمال و حداقل 126 و حداکثر 168 روز در شرایط تنش) و روز تا رسیدگی کامل (با حداقل 173 و حداکثر 189 روز در شرایط نرمال و حداقل 168 و حداکثر 196 روز در شرایط تنش) از کم­ترین ضریب تغییرات تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری برخوردار بودند. تعداد زیادی از نمونه‌های ژنتیکی برتر از لحاظ صفات مختلف نسبت به ارقام شاهد تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری شناسایی شد. نتایج رگرسیون گام به گام حاکی از اهمیت سه صفت وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله و تعداد گلچه در سنبلچه در تغییرات صفت وزن دانه پنج سنبله بود. نتایج حاصل از تجزیه‌ای خوشه‌ای به روش K-means نمونه‌های ژنتیکی مورد بررسی را در پنج خوشه متمایز تفکیک کرد و ارقام شاهد نیز در گروه‌های مختلف قرار گرفتند، به­نحوی که ارقام روشن و ماهوتی به­همراه 70 نمونه ژنتیکی در خوشه اول و رقم کویر به­همراه 53 نمونه ژنتیکی در خوشه پنجم گروه­بندی شدند.نتیجه­ گیری: نتایج این آزمایش نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه و ارزشمند برای صفات مرتبط با تحمل به تنش شوری در ژرم‌پلاسم گندم نان مورد مطالعه بود. تأثیر تنش شوری بر صفات مختلف نمونه‌های ژنتیکی مطالعه شده، متفاوت بود. از بین صفات مورد بررسی، وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله و تعداد گلچه در سنبلچه، اهمیت بیش­تری داشتند و بنابراین می­توان از آن­ها در برنامه‌های به­نژادی استفاده کرد. تعداد زیادی از نمونه‌های ژنتیکی از لحاظ صفات مختلف نسبت به ارقام شاهد برتری داشتند. تجزیه خوشه‌ای، ارقام شاهد را در خوشه­های متمایز گروه‌بندی کرد که بیانگر جنبه متفاوت تحمل به تنش شوری در این ارقام می‌باشد. از نمونه‌های ژنتیکی برتر شناسایی شده در این تحقیق می‌توان به­منظور بهبود تحمل به تنش شوری در برنامه‌های به­نژادی گندم نان بهره‌برداری کرد.