تنوع ژنتیکی و ارتباط بین برخی صفات زراعی نخود دسی در شرایط کشت پاییزه

مقدمه و هدف: نخود از حبوباتی است که در مناطق دارای فصل خنک کشت می‌شود و از منابع اصلی پروتئین و انرژی است و نقش عمده‌ای در بهبود حاصل‌‎خیزی خاک دارد. نخود به دو گروه دسی و کابلی تقسیم‌بندی شده است. بذر دسی اندازه کوچکتر، چروکیده‌تر و تیره‌تر داشته در حالی‎که کابلی رنگ دانه روشن‌تر، سفیدتر، اندازه بذر بزرگتر و سطح صاف دارد. عملکرد نخود در آمریکا 1199 کیلوگرم در هکتار، هند 1261 کیلوگرم در هکتار و در ایران 409 کیلوگرم در هکتار می‎باشد. مطالعات بیشتر تنوع ژنتیکی نخود در جهت بهبود عملکرد دارای اهمیت است. نخود دارای تنوع زیادی در مناطق مختلف جغرافیایی می‌باشد، که بایستی الگوی ژنتیکی و میزان تنوع درون و بین این جمعیت‌ها جهت پیشرفت در برنامه‌های اصلاحی و استفاده موثر از این مجموعه‌های ژرم‌پلاسم مشخص باشد. ارزیابی ژنوتیپ‌ها با دو چالش کلیدی روبرو است. اول اثر متقابل ژنوتیپ در محیط است و دومی اثرات متقابل بین صفات مورد بررسی است. این پژوهش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی در ژرم‎پلاسم نخود دسی در شرایط کشت پائیزه و تجزیه و تحلیل روابط صفات مورفولوژیکی- زراعی و انتخاب ژنوتیپ‌های برتر از نظر برخی صفات مورفولوژیکی-زراعی انجام شد.مواد و روش‌ها: در این پژوهش 416 ژنوتیپ شامل 335 توده بومی ایران و یک ژنوتیپ ایکاردا و 78 ژنوتیپ دریافت شده از icrisat به‎همراه 2 رقم شاهد به‎نام‌های کاکا و پیروز در مزرعه آزمایشی معاونت موسسه تحقیقات کشاورزی دیم (سرارود) از نظر صفات مورفولوژیکی-زراعی شامل تعداد روز تا گلدهی، تعداد شاخه اصلی، تعداد شاخه فرعی، تعداد نیام در بوته، ارتفاع بوته، پایان تعداد روز تا رسیدگی، عملکرد دانه و وزن صد دانه مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش طی سال زراعی 1399-1400 در شرایط کاشت پاییزه و به‎صورت آگمنت بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 9 بلوک با دو شاهد اجرا شد. جهت تجزیه واریانس و برآورد وراثت‌پذیری و پیشرفت ژنتیکی از نرم‎افزار r بسته augmented rcbd)) و جهت تجزیه بای‌بلات ژنوتیپ در صفت از بسته metan) و ggebiplotgui) نرم‎افزارr  استفاده شد. جهت گروه‌بندی داده‌ها از الگوریتم k-mean روش single و فاصله اقلیدوسی با نرم‎افزارr  استفاده شده است. برای محاسبه تعداد گروه‌های مناسب حاصل از تجزیه خوشه‌ای از بسته ((nbclust نرم‎افزار r استفاده شد. با استفاده از بسته (metan) نرم‎افزار r با شاخص انتخاب(mgidi)  ژنوتیپ‌های برتر بر اساس چند صفت، رتبه‌بندی شدند.یافته‌ها: طبق نتایج تجزیه واریانس نمونه‌های مورد بررسی از نظر صفات تعداد روز تا رسیدگی، وزن صد دانه و ارتفاع گیاه تفاوت معنی‌دار نشان دادند. بیشترین مقدار ضریب تغییرات برای صفت تعداد شاخه فرعی و کمترین مقدار ضریب تغییرات برای صفت روز تا رسیدگی بود. صفات ارتفاع بوته و وزن صد دانه مقادیر وراثت‎پذیری و پیشرفت ژنتیکی بالایی داشته‌اند. با توجه به نمودار بای‌پلات صفات، صفات روز تا رسیدگی با وزن صددانه، روز تا گلدهی با ارتفاع بوته و تعداد شاخه اصلی با تعداد نیام در بوته بیشترین ارتباط را با هم داشتند. با توجه به نتایج نمودار بای‌پلات ژنوتیپ در صفت ژنوتیپ‌های 148، 327، 391، 277 بهترین شرایط را از نظر وزن صد دانه و روز تا رسیدگی و ارتفاع بوته و روز تا گلدهی داشته‌اند. بیشترین ارتباط وزن صد دانه و روز تا گلدهی و صفات داشته است ژنوتیپ‌های 148، 327، 391، 277 شرایط بهتری را از نظر وزن صد دانه و روز تا رسیدگی و ارتفاع بوته و روز تا گلدهی داشته‌اند. ژنوتیپ‌های 6، 400، 18، 42، 26، 168، 152 بهترین شرایط را برای صفات تعداد غلاف در بوته، عملکرد دانه، تعداد شاخه اصلی و تعداد شاخه فرعی در بوته داشته‌اند. با توجه به نتایج بای‎پلات ژنوتیپ در صفت، بیشتر ژنوتیپ‌های انتخابی از توده بومی نخود ایران می‌باشند. خوشه‌بندی با استفاده از روش k-mean انجام شد و ژنوتیپ‌ها در دو گروه قرار گرفتند در گروه دوم ژنوتیپ شماره 6، 18، 148، 327، 91 فواصل بیشتری (با توجه به مرکز گروه) نسبت به بقیه ژنوتیپ‌ها داشته‌اند. با استفاده از شاخص mgidi، 62 ژنوتیپ به‎عنوان ژنوتیپ‌های برتر از نظر کلیه صفات انتخاب شدند. نتیجه‌گیری: نتایج معنی‎‌دار صفت‌های مورد مطالعه در این پژوهش نشان‎دهنده امکان انتخاب در بین ژنوتیپ‌ها است. صفات ارتفاع بوته و وزن صد دانه مقادیر وراثت‌پذیری و پیشرفت‌ژنتیکی بالایی داشته‌اند که نشان‌‎دهنده اثرات افزایش ژن است و در تحقیقات روی جمعیت‌های نخود دسی می‌توان از روش اصلاحی گزینش در مورد اصلاح این صفات استفاده کرد. طبق نتایج بای‌پلات تعداد نیام در بوته اثرات مهمی برروی عملکرد دانه در شرایط کشت پائیزه داشته است و از نظر انتخاب ژنوتیپ‌های مرتبط با صفات موردنظر دارای اهمیت است. از طرفی وزن صد دانه همبستگی بالایی با ارتفاع بوته در نخود دسی داشت که ارتفاع بوته در برداشت مکانیکی نخود دارای اهمیت می‌باشد. از ژنوتیپ‌های برتر انتخاب شده در این پژوهش می‌توان به‎عنوان والدین در برنامه‌های اصلاحی آتی نخود دسی در شرایط کشت پاییزه استفاده کرد. با گروه‌بندی که با الگوریتم خوشه‌بندی k-mean انجام گرفت روابط بین ژنوتیپ‌ها از نظر فواصل مشخص شده و بهتر می‌توانیم در مورد انتخاب والدین و بهره‌گیری از هیبریداسیون و تفکیک متجاوز تصمیم‌گیری کنیم.

genetic diversity and relationships between some agronomic traits of desi chickpea genotypes (cicer arietinum l.) under autumn sowing conditions

background: chickpea (cicer arietinum l.) is a legume grown in cool season areas. it is one of the main sources of protein and energy and plays a major role in improving soil fertility. peas are divided into two classes, desi and kabali. the desi seed is smaller, wrinkled, and darker while kabli has a lighter, whiter seed color, larger seed size, and smooth surface. the chickpea yield is 1199 kg per hectare in america, 1261 kg per hectare in india, and 409 kg per hectare in iran. until 2005, this plant was called an orphan plant due to the insufficient genetic resources in chickpeas, but the plant was known as a plant with a rich genomic resource after many efforts at national and international levels. further studies on chickpea genetic diversity are important to improve the yield. chickpeas have plenty of diversity in different geographical regions, and the genetic pattern and the amount of variation within and between these populations should be known to progress breeding programs and effectively use these germplasm collections. the evaluation of genotypes faces two key challenges. the first is the genotype-environment interaction, and the second is the interaction between the studied traits. this study aimed to investigate the genetic diversity in the desi chickpea germplasm under autumn cultivation conditions, analyze the relationships of morphological-agronomical traits, and select superior genotypes in terms of all morphological-agronomical traits.methods: this study was conducted on 416 genotypes, including 335 landrace of iran, 1 icarda genotype, and 78 icrisat genotypes, along with two checks named kaka and pirouz cultivars in the experimental farm of the dryland agricultural research institute (kermanshah). the cultivars were evaluated in terms of morphological-agronomic traits, including the number of days to flowering, the number of main branches, the number of secondary branches, the number of pods per plant, plant height, the end number of days to maturity, seed yield, and 100-seed weight (hsw). the experiment was conducted during 2020-2021 under autumn sowing conditions and as an augmentation based on a randomized complete block design with nine blocks. the variance, heritability, and genetic advance were analyzed with the r software packages (augmentedrcbd).  the r software package (metan) and (ggebiplotgui) were used for the biplot analysis of the genotype by trait. data were grouped using the k-mean algorithm, single method, and euclidean distance with r software. the r software package (nbclust) was used to calculate the number of appropriate groups resulting from the cluster analysis. using the r software package (metan) with the selection index (mgidi), the top genotypes were ranked based on several traits.results: the results of the analysis of variance were significant for the number of days to maturity, hsw, and plant height. the highest and the lowest coefficients of variation belonged to the number of secondary branches and days to maturity, respectively. the plant height and hsw traits had high values of heritability and genetic advancement. according to the results of the genotype by trait biplot, genotypes 148, 327, 391, and 277 were in the best conditions in terms of hsw, days to maturity, plant height, and days to flowering. genotypes 6, 400, 18, 42, 26, 168, 15, and 2 were in the best conditions for the number of pods per plant, seed yield, the number of main branches, and the number of secondary branches per plant. according to the findings of the genotype by trait biplot, most of the selected genotypes were from the landrace of the iranian chickpea. clustering was performed using the k-means method, which divided the genotypes into two groups. in the second group, genotypes 6, 18, 148, 327, and 91 had more distances (according to the center of the group) than the other genotypes. then, 62 genotypes were ranked as the best genotypes in terms of all traits using the mgidi index.conclusion: the high genetic diversity of the traits studied in this research indicates the possibility of selection among the genotypes. plant height and hsw traits have high heritability and genetic advance values, indicating the additive effects of the gene. in studies of the desi chickpea populations, the breeding method of selection can be used to improve these traits. according to the biplot results, the number of pods per plant had important effects on seed yield in autumn sowing conditions, and it is important in terms of selecting genotypes related to the desired traits. on the other hand, the weight of hsw had a high correlation with the plant height in the desi chickpea, which is very important in the mechanical harvesting of chickpeas. the superior genotypes selected in this research can be used as parents in future breeding programs of the desi chickpea under autumn cultivation conditions.