بررسی تنوع ژنتیکی لاین های ذرت (zea mays l.) بر اساس صفات اگرومورفولوژیک با استفاده از تحلیل عاملی تحت شرایط کمبود روی (zn)

مقدمه: اولین گام در برنامه‌های به‌نژادی، استفاده از تنوع ژنتیکی موجود در بین جمعیت‌ها، ارقام و لاین‌های موجود است. ذرت به عنوان یک گیاه مدل برای مطالعات ژنتیک صفات مختلف استفاده می‌شود. ذرت نسبت به سایر محصولات زراعی، نیاز بالایی به روی (zn) دارد و به‌عنوان شاخص ارزیابی کمبود روی در خاک شناخته می شود. ایران از نظر شرایط آب و هوایی در منطقه خشک و نیمه‌خشک قرار دارد و عموماً کمبود عناصر ریزمغذی به‌ویژه روی در آن وجود دارد. کمبود عناصر غذایی از قبیل روی یکی از تنش‌های غیرزیستی مهمی است که بر رشد و نمو گیاهان از جمله ذرت تاثیر می‌گذارد. هدف از انجام این مطالعه، ارزیابی تنوع ژنتیکی تعدادی از لاین‌های ذرت تحت دو شرایط بهینه و کمبود روی بود.مواد و روش ها: به‌منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی 95 لاین ذرت بر اساس صفات اگرو- مورفولوژیک، آزمایشی در قالب طرح آلفا لاتیس در دو تکرار تحت دو شرایط نرمال یا بهینه (استفاده از کود سولفات روی) و کمبود روی (عدم استفاده از کود سولفات روی) در مرکز تحقیقات کشاورزی زابل به‌مدت دو سال اجرا شد. لاین‌های ذرت مورد تحقیق از دانشگاه رازی کرمانشاه، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی و موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج در قالب طرح تحقیقاتی شماره 94/101/t.t مصوب پژوهشکده زیست فناوری دانشگاه ارومیه تهیه شدند. تعداد 29 صفت اندازه‌گیری و ثبت شد. تجزیه واریانس مرکب صفات مورد مطالعه تحت شرایط نرمال و کمبود روی با استفاده از نرم‌افزار sas نسخه 9.4 انجام شد. سایر تجزیه‌های آماری با استفاده از نرم‌افزار r و بسته‌های مختلف شامل آماره‌های توصیفی با استفاده از بسته pastecs، ضریب همبستگی پیرسون با استفاده از بسته corrplot، تحلیل رگرسیون گام‌به‌گام پیشرو با استفاده از بسته olsrr و تحلیل عاملی با استفاده از بسته psych انجام شد.یافته های تحقیق: نتایج این مطالعه نشان داد که تغییرات فنوتیپی زیادی در میان لاین‌های ذرت مورد استفاده برای تمامی صفات در هر دو شرایط محیطی وجود داشت. نتایج تجزیه واریانس وجود تنوع فنوتیپی بالا در بین لاین‌های ذرت را تائید کرد. همه صفات تحت تاثیر محیط قرار گرفتند و تفاوت آماری معنی‌داری بین دو محیط از نظر تمامی صفات اندازه‌گیری شده در لاین‌ها مشاهده شد. برهم کنش ژنوتیپ× محیط نیز برای بیش تر صفات مطالعه شده معنی‌دار بود. برآورد آماره‌های توصیفی نشان داد که تنوع قابل توجهی در میان لاین‌ها وجود داشت، به طوری که برای صفات مورفولوژی در هر دو محیط کمبود روی و نرمال، بیش‌ترین میزان تنوع در صفات عملکرد در واحد سطح، عملکرد اقتصادی و تعداد دانه در بلال مشاهده شد. از لحاظ همبستگی، صفات وزن پنج بلال، تعداد دانه در بلال و وزن 100 دانه در هر دو محیط نرمال و کمبود روی دارای همبستگی مثبت و معنی داری با عملکرد اقتصادی بودند. بنابراین این سه صفت را می‌توان به‌عنوان صفاتی مهم در گزینش اولیه لاین‌های متحمل به کمبود روی معرفی کرد. در تحلیل عاملی صفات مورفولوژی با استفاده از روش تجزیه و تحلیل موازی، تعداد چهار عامل مستقل و پنهانی در هر دو شرایط نرمال و کمبود روی تعیین شد که به ترتیب 63 و 57 درصد از تنوع کل لاین‌ها را توجیه کردند. بر اساس نتایج تحلیل عاملی، صفات تعداد روز تا تاسل‌دهی، تعداد روز تا ظهور گرده، تعداد روز تا بلال‌دهی، ارتفاع بوته، قطر و عرض بلال، تعداد دانه در بلال، عملکرد اقتصادی، عملکرد در واحد سطح و شاخص برداشت که میزان اشتراک بالایی در هر دو شرایط بهینه و کمبود روی داشتند، به‌عنوان صفات کلیدی جهت انتخاب لاین‌های متحمل به کمبود روی پیشنهاد می‌شوند.نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که تنوع ژنتیکی قابل توجهی از لحاظ صفات مورفولوژی در بین لاین‌های ذرت مورد مطالعه تحت هر دو شرایط نرمال و کمبود روی وجود داشت که امکان استفاده از این لاین‌ها را در برنامه‌های به نژادی به‌عنوان یک منبع ژنی ارزشمند جهت بهبود عملکرد لاین‌‌ها و تولید لاین‌های اصلاح شده در شرایط نرمال و کمبود روی فراهم می‌کند.

evaluation of genetic diversity of maize lines (zea mays l.) based on agro-morphological traits using factor analysis under zinc deficiency conditions

introductionthe first step in breeding programs is to use the genetic diversity among existing populations, cultivars and lines. maize is used as a model plant to study the genetics of various traits. compared to other crops, maize has a high demand for zinc (zn) and is known as an indicator of zinc deficiency in the soil. in terms of climatic conditions, iran is located in a arid and semi-arid region, and there is a lack of micronutrients specially zn in this region. lack of nutrients such as zn is one of the important abiotic stresses that affects the growth and development of plants including maize. the objective of this study was to evaluate the genetic diversity of a number of corn lines under normal and zinc deficiency conditions.materials and methodsto assess the genetic diversity of 95 maize lines using agro-morphological traits, an experiment was carried out in alpha lattice design in two replications under two normal (use of zinc sulfate fertilizer) and zinc deficiency (no use of zinc sulfate fertilizer) conditions in zabol agricultural research center during two years. the studied maize lines were obtained from razi university of kermanshah, khorasan razavi agricultural and natural resources research center, and seed and plant improvement institute (spii) in the form of research project no. 94/101/t.t. approved by biotechnology institute of urmia university. twenty-nine traits were measured and recorded. combined analysis of variance of the studied traits under normal and zinc (zn) deficiency conditions were performed using sas ver. 9.4 software. other statistical analyzes including descriptive statistics, pearson correlation coefficient, forward stepwise regression and factor analysis method were done using r software by pastecs, corrplot, olsrr, and psych packages, respectively.research findingsthe results of this study revealed high phenotypic variation among the studied maize lines for all investigated traits under both normal and zinc (zn) deficiency stress conditions. the results of analysis of variance confirmed the presence of high phenotypic diversity among maize lines. all traits were affected by environment, and a statistically significant difference was observed between two environments for the all measured traits in maize lines. genotype × environment interaction was also significant for most of the studied traits. descriptive statistics showed a considerable diversity among the lines, and the highest diversity in both normal and zinc deficiency conditions was observed for yield per unit area, economic yield, and number of grains per cob. in correlation analysis, weight of five cobs, number of grains per cob, and 100-grain weight showed a positive and significant correlation with economic yield in both normal and zinc deficiency conditions. therefore, these three can be introduced as important traits in the initial selection of zinc deficiency tolerant lines. in factor analysis of morphological traits using the parallel analysis method, four hidden and independent factors were determined under both normal and zinc deficiency conditions, which explained 63% and 57% of the total variation of the lines, respectively. based on the results of the factor analysis, the traits number of days to tasseling, number of days to pollen emergence, number of days to cob emergence, plant height, ear diameter and width, number of grains per cob, economic yield, yield per unit area, and harvest index with high degree of commonality under both normal and zinc deficiency conditions, can be suggested as key traits for the selection of zinc deficiency tolerant lines.conclusionthe results of this research showed that there is a high genetic diversity among the studied maize lines in terms of morphological traits under both normal and zinc deficiency stress conditions. it makes it possible to use these lines in breeding programs as a valuable genic source to improve the performance of lines and produce improved lines under normal and zinc deficiency conditions.