غربال توده‌های بومی گندم دوروم ایرانی و خارجی با استفاده از شاخص‌های تحمل به تنش

مقدمه: گندم دوروم یکی از محصولات زراعی مهم در جهان و ایران به‌شمار می‌آید که همواره در مناطق مدیترانه‌ای رشد و عملکرد آن به واسطه تنش خشکی به‌ ویژه با تغییرات آب و هوایی جهانی تحت تاثیر قرار می‌گیرد. در این میان، توده‌ها و نمونه‌های ژنتیکی بومی این محصول می‌توانند به‌عنوان منابع ژنتیکی بالقوه و مناسب به‌منظور شناسایی و معرفی ژنوتیپ‌های متحمل به خشکی مورد توجه قرار گیرند. هدف از این مطالعه، ارزیابی تحمل به خشکی توده‌های بومی گندم دوروم ایرانی و خارجی (عمدتاً از هلال حاصل‌خیز) به‌منظور شناسایی و معرفی توده‌های برتر بود.مواد و روش‌ها: در این مطالعه، 150 توده بومی گندم دوروم متعلق به هلال حاصل‌خیز از نظر تحمل به خشکی با استفاده از شاخص‌های تحمل به تنش مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش به‌صورت آگمنت در قالب طرح بلوک‌‌های کامل تصادفی با چهار رقم شاهد تحت دو شرایط دیم و آبیاری تکمیلی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه رازی کرمانشاه طی دو سال زراعی متوالی (1398-1399 و 1400-1399) انجام شد. پس از اندازه‌گیری عملکرد دانه در هر دو شرایط دیم و آبیاری تکمیلی، شاخص‌های تحمل به تنش محاسبه و سپس برای غربال توده‌ها از نظر تحمل به خشکی، از تجزیه خوشه‌ای، تجزیه‌ به مولفه‌های اصلی و تجزیه بای‌پلات استفاده شد. برای محاسبه شاخص‌های تحمل به تنش و آزمون همگنی واریانس خطاهای آزمایشی از نرم‌افزار r نسخه 4.3.1 بهره گرفته شد. تجزیه‌ به مولفه‌های اصلی و تعیین حد بهینه تعداد گروه‌ها نیز با استفاده از روش silhouette در بسته factoextra نرم‌افزار r انجام شد.یافته‌های تحقیق: نتایج تجزیه واریانس مرکب داده‌ها طی دو سال، تفاوت آماری معنی‌داری را میان توده‌های بومی گندم دوروم از نظر عملکرد دانه در هر دو شرایط دیم و آبیاری تکمیلی نشان داد. برهمکنش ژنوتیپ × سال نیز معنی‌دار بود که نشان دهنده واکنش متفاوت ژنوتیپ‌ها طی دو سال اجرای آزمایش بود. تجزیه بای پلات ژنوتیپ × شاخص برای سال اول آزمایش نشان داد که تمامی شاخص‌های تحمل به تنش مورد بررسی در سه ناحیه اول، سوم و چهارم محورهای مختصات ظاهر شدند، اما شاخص‌های مهم‌تر شامل mp، tol، gmp، hm و sti در ناحیه چهارم واقع شدند که در تشخیص و شناسایی توده‌های برتر با عملکرد بالا و متحمل به خشکی مورد استفاده قرار گرفتند. روندی مشابه با تفاوت‌های جزئی در سال دوم آزمایش‌ نیز مشاهده شد. در مجموع، توده‌های گندم دوروم مورد مطالعه بر اساس بای‌پلات ژنوتیپ × شاخص به چهار گروه متمایز از طیف حساس تا متحمل به خشکی گروه‌بندی شدند.نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این مطالعه، شاخص‌های tol، gmp، hm، sti و mp به‌عنوان شاخص‌های مناسب و مفید جهت تفکیک و شناسایی توده‌های گندم دوروم با عملکرد بالا و متحمل به خشکی انتخاب شدند. بر این اساس، توده‌های گندم دوروم مورد مطالعه از نظر تحمل و حساسیت به خشکی به چهار گروه متمایز از حساس تا متحمل گروه‌بندی شدند. از بین توده‌های مورد مطالعه نیز دو توده 44sau و 9irq به‌ترتیب با منشا سودان و عراق به‌عنوان توده‌های برتر شناسایی شدند.

screening the iranian and foreign durum wheat landraces using stress tolerance indices

introductiondurum wheat is considered one of the most important crop plants globally and in iran, and it’s growth and yield is consistently affected by drought stress in mediterranean regions, especially with global climate changes. however, local varieties or landraces of this crop can serve as valuable genetic resources for identifying and introducing drought-tolerant genotypes. the objective of the present study was to evaluate the drought tolerance of iranian and foreign durum wheat landraces (primarily from the fertile crescent) in order to identify and introduce superior genotypes.materials and methodsin this study, 150 durum wheat landraces from the fertile crescent were assessed for drought tolerance using stress tolerance indices. the experiment was conducted in an augmented randomized complete block design with four check varieties under supplementary irrigation and rainfed conditions in the research field of razi university, kermanshah, iran, during two consecutive years (2019-2020 and 2020-2021). stress tolerance indices were calculated after measuring grain yield under both supplementary irrigation and rainfed conditions. cluster analysis, principal component analysis, and biplot analysis were used to screen the studied landraces for drought tolerance. r software version 4.3.1 was used to calculate stress tolerance indices and homogeneity test of variance of experimental errors. r software was used to perform principal component analysis and determine the optimal number of groups based on silhouette method in factoextra package.research findingsthe results of combined analysis of variance of the two years data revealed a significant difference among the studied durum wheat landraces for grain yield under both supplementary irrigation and rainfed conditions. the interaction of genotype × year was also significant, indicating different responses of the genotypes during two experimental years. biplot analysis of genotype × index for the first year data showed that all the studied stress tolerance indices appeared in the first, third, and fourth zones of the coordinate axes, but more important stress indices including mp, tol, gmp, hm and sti were located in the fourth zone, which were used to identify superior with high yielding drought-tolerant genotypes. a similar trend with minor differences was observed in the second year. in total, the studied durum wheat landraces were categorized into four distinct groups from drought-sensitive to drought-tolerant based on the genotype × index biplot.conclusionbased on the results of this study, tol, gmp, hm, sti and mp indices were selected as suitable and useful indices for distinguishing and identifying high-yielding drought-tolerant durum wheat landraces. accordingly, the studied durum wheat landraces in terms of drought tolerance or sensitivity were grouped into four distinct groups from sensitive to tolerant. among the studied landraces, two landraces, 44sau and 9irq from sudan and iraq, respectively, were identified as superior landraces.