تعیین شاخص‌های مناسب برای ارزیابی تحمل خشکی در دو گونه علف باغ (dactylis glomerata) و علف پشمکی (bromus inermis)

خشکی از مهمترین تنش‌های غیر‌زیستی محدود کننده بقاء، رشد و تولید گیاهان در بسیاری از مناطق جهان است. این مطالعه به‌منظور بررسی تحمل خشکی ژنوتیپ‌های بازترکیب دو گونه علف باغ و علف پشمکی بر اساس ارزیابی کلونی و شاخص‌های تحمل تنش اجرا شد. در این مطالعه، تعداد 36 ژنوتیپ منتخب از جوامع حاصل از پلی‌کراس در هر یک از دو گونه علف باغ و علف پشمکی در شرایط بدون تنش (نرمال؛ 50 درصد تخلیه رطوبتی از عمق توسعه ریشه) و تنش رطوبتی (90 درصد تخلیه رطوبتی از عمق توسعه ریشه) طی سال‌های 1392 تا 1394 از نظر صفات فنولوژیک، زراعی و مورفولوژیک در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان ارزیابی شدند. به‌منظور ارزیابی تحمل خشکی ژنوتیپ‌های مذکور، پنج شاخص تحمل و حساسیت به تنش شامل: شاخص‌های تحمل تنش (tol و sti)، شاخص میانگین تولید (mp)، شاخص میانگین هندسی تولید (gmp) و شاخص حساسیت به تنش (ssi) بر پایه عملکرد علوفه در شرایط بدون تنش (yp) و تنش خشکی (ys) محاسبه شدند. در هر دو گونه برای اکثر صفات مورد مطالعه و شاخص‌های مورد بررسی تنوع ژنتیکی بالایی بین ژنوتیپ‌ها مشاهده شد. در گونه علف باغ، ضریب تنوع ژنتیکی از 4/31 تا 23/4 درصد در شرایط بدون تنش، و از 1/31 تا 21/3 درصد در شرایط تنش متغیر بود. در گونه علف پشمکی، دامنه ضریب تنوع ژنتیکی در شرایط بدون تنش از 2/05 تا 21/4 درصد و در شرایط تنش از 1/66 تا 24/6 درصد بود؛ که نشان‌دهنده پتانسیل بالا برای بهبود این صفات از طریق انتخاب هدفمند در برنامه‌های اصلاحی است. تنش خشکی آثار منفی بر اکثر صفات مورد مطالعه داشت و تنوع ژنتیکی تمامی صفات مورد مطالعه، به جز روز تا خوشه‌دهی، روز تا گرده‌ا‌فشانی، درصد ماده خشک چین اول و درصد ماده خشک چین دوم در گونه علف باغ و درصد ماده خشک چین اول و درصد ماده خشک چین سوم در گونه علف پشمکی، را کاهش داد. مقدار این کاهش برای عملکرد علوفه خشک چین‌های اول، دوم و سوم در گونه علف باغ به‌ترتیب برابر با 47/5، 67/3 و 66/6 درصد و در گونه علف پشمکی به‌ترتیب برابر با 37/3، 49/5 و 49/4 درصد بود. وراثت‌پذیری پایین عملکرد علوفه (به‌ترتیب 24/7، 13/5 و 25/9 درصد برای عملکرد علوفه چین‌های اول تا سوم در گونه علف باغ و 59/5، 45/9 و 59/4 درصد برای عملکرد علوفه چین‌های اول تا سوم در گونه علف پشمکی) نشان‌دهنده این است که انتخاب مستقیم بر اساس عملکرد علوفه برای بهبود این صفت موثر نیست و باید از انتخاب غیرمستقیم بر اساس اجزای عملکرد که وراثت‌پذیری نسبتاً بالایی دارند و از همبستگی بالایی با عملکرد علوفه برخوردار هستند (یعنی ارتفاع بوته، تعداد ساقه در بوته و قطر یقه در هر دو گونه مورد مطالعه)، بهره جست. شاخص‌های mp، gmp و sti در هر دو گونه مورد مطالعه همبستگی مثبت و معنی‌داری با عملکرد علوفه (به‌ترتیب 0/92، 0/75 و 0/75 در شرایط نرمال و 0/61، 0/81 و 0/77 در شرایط تنش در گونه علف باغ؛ 0/95، 0/92 و 0/88 در شرایط نرمال و 0/91، 0/95 و 0/95 در شرایط تنش در گونه علف پشمکی) داشتند. بنابراین این سه شاخص به‌عنوان شاخص‌های مطلوب در شناسایی ارقام متحمل به خشکی در علف باغ و علف پشمکی شناخته شدند. بر اساس نتایج تجزیه به مولفه‌های اصلی و شاخص‌های تحمل و حساسیت به تنش ژنوتیپ‌های 13 و 14 در گونه علف باغ و ژنوتیپ‌های 13 و 32 در گونه علف پشمکی به‌عنوان ژنوتیپ‌های برتر از نظر عملکرد علوفه و تحمل تنش شناسایی شدند. این ژنوتیپ‌ها می‌توانند به‌عنوان والدین برتر برای ایجاد جمعیت‌های ژنتیکی جهت بهبود عملکرد علوفه و تحمل تنش و ایجاد رقم‌های مصنوعی مورد استفاده قرار گیرند.

determination of the suitable indices for the evaluation of drought tolerance in two species of orchardgrass (dactylis glomerata) and smooth bromegrass (bromus inermis)

drought is one of the most important abiotic stresses limiting the survival, growth, and productivity of plants in many regions of the world. this study was conducted to evaluate drought tolerance of the recombinant genotypes of two species of orchardgrass and smooth bromegrass based on clonal evaluation and stress tolerance indices. in this study, 36 genotypes selected from polycross populations of both species of orchardgrass and smooth bromegrass were evaluated in terms of phenological, agronomic and morphological traits under normal (50% water depletion from the root zone depth) and drought-stressed (90% water depletion from the root zone depth) conditions during 2013 to 2015 at the research farm of isfahan university of technology, isfahan, iran. to evaluate drought tolerance of the mentioned genotypes, five drought tolerance and susceptibility indices including stress tolerance indices (tol and sti), mean productivity index (mp), geometric mean productivity (gmp) and stress sensitivity index (ssi) were calculated based on forage yield under drought stress (ys) and non- stress (yp) conditions. in both species, high genetic variation was observed among genotypes in terms of most of the studied traits and indices. in orchardgrass, the genetic coefficient of variation varied from 4.31% to 23.5% under normal condition, and from 1.31% to 21.3% under drought stress condition. in smooth bromegrass, the range of genetic coefficient of variation was variable from 2.05-21.4% under normal condition and 1.66-24.6% under drought stress condition. this indicated a high potential for improving these traits through targeted selection in breeding programs of the two species. drought stress significantly affected most of the studied traits and reduced the genetic variability of traits except for days to ear emergence, days to pollination, percentage of dry matter yield of cut 1, and percentage of dry matter yield of cut 2 in orchardgrass, and percentage of dry matter yield of cut 1 and percentage of dry matter yield of cut 3 in smooth bromegrass. the amount of this reduction for dry matter yield of cuts 1, 2 and 3 was 47.5, 67.3, and 66.6 percent, respectively, in orchardgrass, and 37.4, 49.5, and 49.4 percent, respectively, in smooth bromegrass. low heritability for forage yield (24.7, 13.5, and 25.9 percent for dry matter yield of cut 1, dry matter yield of cut 2, and dry matter yield of cut 3, respectively, in orchardgrass, and 59.5, 45.9, and 59.4 percent for dry matter yield of cut 1, dry matter yield of cut 2, and dry matter yield of cut 3, respectively, in smooth bromegrass) suggested that direct selection based on forage yield is not effective for the improvement of this trait. though, indirect selection based on components of forage yield which have high heritability and high correlation with yield (i.e. plant height, stems/plant, and crown diameter in both species), would be more effective. in both species, selection indices of mp, gmp, and sti had a positive and significant correlation with forage yield (0.92, 0.75, and 0.75, respectively, under normal condition, and 0.61, 0.81, and 0.77, respectively, under drought-stressed condition, in orchardgrass; and 0.95, 0.92, and 0.88, respectively, under normal condition, and 0.91, 0.95, and 0.95, respectivel, under drought-stressed condition, in smooth bromegrass). therefore, these indices were identified as desirable ones in the selection of drought tolerant cultivars in orchardgrass and smooth bromegrass. based on the results of principal component analysis and drought tolerance and susceptibility indices, the genotypes of 13 and 14 in orchardgrass, and 13 and 32 in smooth bromegrass were identified as superior genotypes in terms of forage yield and drought tolerance. these genotypes can be used as superior parents for the development of genetic populations to improve forage yield and stress tolerance and create synthetic cultivars.