ارتباط ژنوتیپی و فنوتیپی صفت‌های زراعی در ژنوتیپ‌های تریتیکاله تحت شرایط تنش خشکی

مقدمه و هدف: تلاش‎های زیادی برای ترکیب قابلیت‎های متنوع گونه‎های مختلف گیاهی به یک گیاه منحصر به‎فرد برای افزایش کمیت و کیفیت محصول غذایی انجام شده است. است. بر این اساس، دانشمندان با استفاده تلاقی بین گندم (triticum spp) و چاودار (secale cereale) موفق به تولید تریتیکاله به‎عنوان یک غله جدید شدند که هدفش افزایش توانایی گندم، به‎عنوان یکی از مهمترین منابع غذایی در میان غلات در جهان، برای مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی مانند تنش خشکی بود. مطالعات مختلف نشان می‎دهد این غله دارای پتانسیل بالایی برای استفاده به‎عنوان یک محصول چندمنظوره به‎صورت مصرف مستقیم توسط انسان یا به‎عنوان یک محصول علوفه‎ای است. بنابراین، تریتیکاله را می‎توان به‎عنوان یک محصول بالقوه با شرایط ژنتیکی ویژه دانست که عملکردش هنوز فاصله زیادی با پتانسیل آن دارد. ایجاد تنوع چه به‎صورت طبیعی و چه مصنوعی و سنتز شده در محصولات کشاورزی و انتخاب ژنوتیپ‌هایی با بالاترین عملکرد و ثبات در محیط های متفاوت جزء اهداف اصلی مطالعات در زمینه به‌نژادی است. همچنین گفته می‌شود که قدرت تحمل تنش در ژنوتیپ‌های تریتیکاله نسبت به ژنوتیپ‌های گندم به‎طور معمول بالاتر است و تریتیکاله در شرایط تنش کمتر تحت تاثیر قرار گرفته و عملکرد آن به نسبت گندم بالاتر خواهد بود. در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌های مختلف تریتیکاله تولید شده توسط دانشمندان دخلی کشور در شرایط مختلف آبیاری کشت و مورد آزمایش قرار گرفتند تا احتمال معرفی ارقام جدید مقاوم به تنش خشکی و تغییر شرایط محیطی در نظر گرفته شود. به‌علاوه، در این پژوهش رابطه بین صفات مورفولوژیکی و صفات زراعی مرتبط با عملکرد دانه با استفاده از برخی روش‌های آماری پیشرفته به‎منظور یافتن صفات ممکن مناسب برای انتخاب غیرمستقیم ارزیابی شد. میزان شاخص‌های متفاوت ژنتیکی، فنوتیپی و محیطی نیز جهت بررسی اثر محیط و ژنوتیک بر این صفات به‎صورت پیشرفته‌ای مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: به‎منظور بازتاب اثر کمبود آب بر تریتیکاله و احتمال غربالگری برخی از ژنوتیپ‌های جدید تولید شده در کشور که دارای تحمل تنش مناسبی نسبت به شرایط کمبود آب هستند، مطالعه‌ای بر روی نه (9) ژنوتیپ تریتیکاله تحت چهار رژیم ابیاری در دو سال 1398-1399 انجام شد. این ژنوتیپ‌ها شامل سناباد، پاژ، جوانیلو، et-85-4، et-92-15، et-92-18، et-83-20، et-85-17 و et-83-18 بود. در هر سال چهار رژیم آبیاری مختلف با قطع آبیاری در سه مرحله شامل مرحله گلدهی، مرحله شیری دانه و مرحله خمیر دانه به‎همراه شرایط شاهد بدون تنش اعمال شد. از طرح اسپلیت پلات بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی با سه بلوک (تکرار) استفاده شد. آزمایش در ایستگاه پژوهشی واقع در مجموعه تحقیقاتی مرتبط با مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی زرقان، فارس اجرا شد. صفات مختلفی شامل ارتفاع بوته، زاویه برگ، وزن برگ، وزن خشک کل گیاه، طول سنبله، وزن سنبله، تعداد سنبله، تعداد دانه در سنبله، عملکرد کاه، شاخص برداشت و عملکرد دانه برای تمام ژنوتیپ‌های مورد استفاده در این مطالعه اندازه‎گیری شد. داده‎های به‎دست آمده از این آزمایش ابتدا تحت تجزیه و تحلیل مرکب واریانس قرار گرفتند و بر اساس این محاسبات در نهایت واریانس سال، واریانس محیطی، واریانس ژنوتیپی، واریانس فنوتیپی و واریانس خطای آزمایش تخمین زده شد. تجزیه و تحلیل در نرم‌افزار sas-9.4-m6 با استفاده از یک کد برنامه‎نویسی ذخیره شده در سایت اینترنتی github انجام گردید.  یافته‌ها: نتایج کلی این مطالعه نشان داد که کاهش تعداد آبیاری و قطع آبیاری در مراحل اولیه رشد سنبله در گیاه تریتیکاله می‌تواند منجر به کاهش شدید بهره‌وری ژنوتیپ‌های تریتیکاله شود. در نتیجه، نحوه و مقدار آبیاری به‎همراه میزان در دسترس بودن آب عامل مهمی برای تعیین نوع برنامه‎های اصلاحی است که مجدداً تاییدی بر اختصاصی بودن برنامه‌های اصلاحی برای مکان‌های متفاوت با شرایط آب و هوایی غیر همسان است. همچنین برخی از ژنوتیپ‌های مورد استفاده در این پژوهش نشان دادند که دارای پتانسیل بالایی برای معرفی شدن به‎عنوان ارقام جدید هستند. تحت شرایط آبیاری نرمال، ژنوتیپ et-83-20 و در شرایط کمبود شدید آب ژنوتیپ et-85-04 عملکرد بهتری نسبت به سایر ژنوتیپ‎ها نشان دادند. برآورد ویژگی‌های ژنوتیپی مانند وراثت‎پذیری و ضریب تنوع ژنوتیپی و فنوتیپی نشان داد که امکان تولید ارقام با بهره‎وری و پتانسیل بالا در شرایط نرمال یا تنش‌زا وجود دارد. نتیجه‌گیری: به‎صورت کلی نتایج این پژوهش نشان داد که وراثت بالا و ارتباط قابل توجهی با عملکرد دانه برای برخی از صفات مانند وزن سنبله، تعداد سنبله و تعداد دانه نشان می‎دهد که می‌توان از این صفات مناسب برای غربالگری غیرمستقیم و به‎عنوان معیارهای انتخاب غیرمستقیم سود جست. علاوه بر این، نتایج نشان داد که تنوع بالاتری برای تریتیکاله برای یافتن ژنوتیپ‌هایی با بهترین صفات کمی و کیفی لازم است تا به‌عنوان رقم جدید و مناسب در محیط‌هایی با شرایط متغیر کشت شود. 

genotypic and phenotypic association of agronomic features in triticale genotypes under drought stress conditions

extended abstractbackground: many efforts have been made to combine the diverse capabilities of different plant species into a unique plant to increase the quantity and quality of the food product. accordingly, scientists succeeded in producing triticale as a new pathogen by using a cross between wheat (triticum spp.) and rye (secale cereale), which aims to increase the ability of wheat, as one of the most important food sources among grains in the world. it was to withstand harsh environmental conditions such as drought stress. various studies show that this grain has a high potential to be used as a multipurpose product for direct human use or as a fodder product. therefore, triticale can be considered a potential product with special genetic conditions, whose yield is still far from its potential. according to scientists of breeding science, creating diversity, whether natural or synthetic, in agricultural products and selecting genotypes with the highest yields and stability in different environments are among the main goals of studies in the field of breeding. it is also reported that the stress tolerance of triticale genotypes is usually higher than wheat genotypes, triticale is less affected by stress conditions, and its yield will be higher than wheat. resistance to drought stress is a complex process that includes a network of plant responses at the physiological and molecular levels that have not yet been properly discovered and understood. however, creating diversity, selecting genotypes, and studying different traits will help scientists in this direction. in the current study, different triticale genotypes produced by domestic scientists were cultivated and tested under different irrigation conditions to consider the possibility of introducing new cultivars resistant to drought stress and changing environmental conditions. in addition, the relationship between morphological and agronomic traits related to seed yield was evaluated in this research using some advanced statistical methods to find possible traits suitable for indirect selection. the amount of different genetic, phenotypic, and environmental indicators was also investigated to examine the effect of the environment and genetics on the traits.methods: to reflect the effect of water deficit on triticale and the probability of screening some suitable genotypes tolerant to drought stress, a study was carried out on nine triticale genotypes under four irrigation regimes during two years. these genotypes included senabad, pag, juanillo, et-85-4, et-92-15, et-92-18, et-83-20, et-85-17, and et-83-18. in each year, four different irrigation regimes were applied with interruption of irrigation in three stages, including the flowering stage, the seed milky stage, and the seed pulp stage, along with the control condition. in each year, a split-plot design based on a randomized complete block design with three blocks (replication) was used every two years of the experiment (the growing season 2018-2019) in the research station located in the research complex of the zarghan agriculture and natural resources research and training center, fars, iran. different traits, including plant height, leaf angle, leaf weight, total dry matter, spike length, spike weight, spike number, grain number, straw yield, harvest index, and grain yield, were measured for all applied genotypes in this study. the data obtained from this experiment were first subjected to the composite analysis of variance, and year variance, environmental variance, genotypic variance, phenotypic variance, and test error variance were estimated based on these calculations. the analysis was performed in sas-9.4-m6 software using a programming code stored on the github website.results: the results showed that a lower number of irrigation and earlier withholding of water from the triticale plants can lead to a high decrease in the productivity of triticale genotypes.  consequently, irrigation treatments and water availability are significant factors in determining the type of breeding programs. moreover, some genotypes showed a high potential for being considered for releasing cultivars. et-83-20 and et-85-04 showed better performance under normal and severe water deficit, respectively, than the other genotypes. estimation of genotypic features, such as heritability and coefficient of variation, showed a high possibility and potential of producing cultivars with high productivity under either normal or stressed conditions. conclusion: overall results indicated that high heritability and the significant association with grain yield for some traits, such as spike weight, spike number, and grain number, suggest that they are suitable traits for indirect screening and selection criteria. in addition, higher variation for triticale is required to find genotypes with the best quality and quantity traits to be released as a new and proper cultivar to be cultivated in environments with changing conditions.