بررسی پارامترهای ژنتیکی صفات کمی و کیفی چغندرقند در شرایط خشکی و نرمال

مقدمه و هدف: بهبود عملکرد گیاهان زراعی تحت شرایط تنش خشکی یکی از مهم‌ترین اهداف اصلاح گیاهان است. تحمل خشکی معمولاً با عملکرد گیاه تحت تنش کم‌آبی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد اما به علت تاثیرپذیری از سایر صفات در شرایط تنش، این صفت به‌تنهایی نمی‌تواند نشان‌دهنده تحمل به خشکی ژنوتیپ‌ها باشد. بنابراین، بهتر است در برنامه‌های اصلاحی، صفات تحمل به خشکی ژنوتیپ‌ها شناسایی گردیده و هدایت برنامه‌ها بر اساس عملکرد و سایر صفات مهم فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی انجام پذیرد. مشخص نمودن مقادیر واریانس ژنتیکی و بخش افزایشی و غالبیت واریانس ژنتیکی در کنترل صفات در دو شرایط نرمال و تنش، اساس تصمیم‌گیری در مورد نحوه استفاده از ژرم‌پلاسم‌های موجود در شرایط مختلف است که محققین بر پایه روش‌های مختلفی نسبت به برآورد آن‌ها اقدام می‌نمایند. هدف از این تحقیق برآورد پارامترهای ژنتیکی صفات مرتبط با عملکرد کمی و صفات کیفی چغندرقند در شرایط تنش خشکی و نرمال به‌منظور استفاده در برنامه‌های به نژادی بود. مواد و روش ها: به‌منظور تعیین پارامترهای ژنتیکی و وراثت‌پذیری عمومی و خصوصی صفات مختلف عملکرد و اجزا عملکرد و کیفیت چغندرقند، دو سری ژنوتیپ تمام خواهری و هیبریدهای حاصل از تلاقی برخی از این ژنوتیپ‌های تمام خواهری به‌عنوان لاین‌های والد پدری و دو لاین sc c2 و sc 261 به‌عنوان لاین‌های مادری در آزمایش‌های جداگانه در سال زراعی 1396 در ایستگاه تحقیقات مطهری کرج در دو شرایط خشکی و نرمال، مورد بررسی قرار گرفتند. پس از اجرای آزمایش صفات مختلف فیزیولوژیکی و کیفی ژنوتیپ ها در دو محیط اندازه گیری شد و در نهایت پارامترهای ژنتیکی محاسبه شد.یافته ها: در آزمایش ژنوتیپ‌های تمام خواهری در شرایط تنش صفات میزان سدیم، نسبت پتاسیم به سدیم، میزان ازت، ضریب قلیائی‌ات، خلوص شربت، قند ملاس، مساحت سطح برگ، وزن تر اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه، نسبت جرمی ریشه و نسبت ریشه به ساقه دارای واریانس ژنتیکی بیشتری نسبت به واریانس محیطی بودند و بالطبع دارای وراثت‌پذیری عمومی بالاتری نیز بودند. بنابراین به دلیل این میزان واریانس ژنتیکی، می‌توان از این صفات در برنامه‌های اصلاحی و گزینشی استفاده کرد. در شرایط نرمال وضعیت متفاوت بود و در تمامی صفات، میزان واریانس ژنتیکی کم و درنتیجه وراثت‌پذیری عمومی اندک بود. در آزمایش مقایسه هیبریدها در شرایط تنش برای صفات عملکرد قند، میزان سدیم، نسبت سدیم به پتاسیم، میزان ازت و مساحت سطح برگ و در شرایط نرمال برای صفات عملکرد قند و نسبت سدیم به پتاسیم واریانس ژنتیکی بالا وجود داشت و وراثت‌پذیری عمومی بالای 0/5 مشاهده شد. بنابراین در برنامه‌های اصلاحی و گزینشی می‌توان این صفات را مورد استفاده قرارداد. در شرایط خشکی بیشترین میزان وراثت‌پذیری به ترتیب مربوط به میزان پتاسیم با 0/77، قند ملاس با 0/65، درصد قند قابل استحصال با 0/48، خلوص شربت با 0/44 و میزان سدیم و محتوای آب نسبی برگ هرکدام با 0/43 بود. بنابراین این صفات توسط اثرات افزایشی کنترل می‌شوند. در شرایط نرمال صفات عملکرد خالص قند با 4/0 و میزان سدیم با 0/44 بیشترین میزان وراثت‌پذیری را نشان دادند. نتیجه گیری: نتایج نشان داد که پارامترهای ژنتیکی محاسبه شده در محیط تنش، به محیط غیرتنش قابل تعمیم نیست، در نتیجه مطالعه ویژگی‌های ژنتیکی لاین‌ها و هیبریدهای تحت محیط‌های متفاوت امری اجتناب‌ناپذیر است تا برآورد عمل ژن‌ها با دقت بیشتری همراه باشد. در هر دو محیط وراثت‌پذیری عملکرد ریشه پایین ولی وراثت‌پذیری عملکرد قند در حد متوسط بود، بنابراین در اصلاح عملکرد ریشه می‌توان با تولید هیبرید و در اصلاح عملکرد قند از گزینش در نسل‌های متمادی و انتهایی و همچنین تولید هیبرید استفاده کرد.

Determination of Genetic Parameters of Quantitative and Qualitative Traits of Sugar Beet in Drought and Normal Conditions

Extended Abstract Introduction and Objective: Improving crop yield under drought stress conditions is one of the most important goals of plant breeding. Drought tolerance is usually evaluated by plant yield under low water stress, but due to the influence of other traits under stress conditions, this trait alone cannot indicate drought tolerance of genotypes. Therefore, it is better in breeding programs to identify drought tolerance traits of genotypes and guide programs based on yield and other important physiological and biochemical traits. Determining the values of genetic variance and the additive part and the dominance of genetic variance in controlling traits under both normal and stress conditions is the basis for deciding how to use germplasms in different conditions, which researchers use based on different methods to estimate them. The aim of this study was to estimate the genetic parameters of quantitatively yielding and qualitative traits of sugar beet under drought and normal stress conditions for use in breeding programs.Material and Methods: To determine the genetic parameters of different quantitative and qualitative traits of sugar beet, two series of genotypes fullsib and hybrid (resulting from the meeting of some of fullsibs as paternal lines and two lines SC C2 and SC 261 as maternal lines) were studied under both drought and normal conditions, in Motahari #39;s Research, Karaj in 2017. After testing, different physiological and qualitative traits of genotypes were measured in two environments and finally genetic parameters were calculated.Results: In fullsib experiment under stress conditions, sodium content, potassium/sodium ratio, nitrogen content, alkalinity coefficient, syrup purity, molasses sugar, leaf area, shoot fresh weight, shoot dry weight, root dry weight, root mass ratio, and root/stem ratio had more genetic variance than environmental variance, so they also had higher broad sense heritability. Therefore, due to high genetic variance, these traits can be used in breeding and selection programs. Under normal conditions, the amount of genetic variance was low in all traits and consequently, the general heritability was low. In hybrid experiment under stress conditions for sugar yield traits, sodium content, sodium/potassium ratio, nitrogen content, and leaf area, and normal conditions for sugar yield and sodium/potassium ratio there was high genetic variance and broadsense heritability was observed above 0.5. Therefore, these traits can be considered for breeding and selection programs. In drought conditions, the highest heritability was related to potassium content 0.77, molasses sugar 0.65, extractable sugar percentage 0.48, syrup purity 0.44, and sodium content and relative water content with 43, respectively. So, these traits were controlled to varying degrees by additive effects. Under normal conditions, pure sugar with 0.4 and sodium with 0.44 showed the highest heritability.Conclusion: The results showed that the genetic parameters calculated in the stress environment cannot be generalized to the nonstress environment. As a result, studying the genetic characteristics of lines and hybrids under different environments is inevitable so that the estimation of gene function can be more accurate. In both environments, the narrowsense heritability of root yield was low but in sugar yield was moderate. So, in improving root yield, hybrid products can be used, and in sugar yield, selection can be used in long and term generations, as well as hybrid production.