بررسی ویژگی های ژنتیکی صفات آگروفیزیولوژیکی و سیستم دفاع آنتی اکسیدان هیبرید ذرت (sc01) از گروه متوسط‌رس

مقدمه: با توجه‌ به‌ نیاز روزافزون‌ به‌ مواد غذایی‌ به‌ لحاظ‌ افزایش‌ جمعیت‌ و محدود بودن‌ زمین‌های قابل‌ کشت‌، نقش‌ افزایش‌ تولید از طریق‌ اصلاح‌نباتات‌ بدیهی‌ است‌. ذرت یکی از مهم‌ترین محصولات کشاورزی در جهان است. این محصول یکی از منابع اصلی غذا برای انسان ها و حیوانات است و همچنین برای تولید زیست‌توده و محصولات زیستی استفاده می‌شود. هتروزیس،‌ که به‌ افزایش‌ بنیه‌ هیبرید نسبت‌ به‌ والدین‌ اطلاق‌ می‌شود، می‌تواند‌ به افزایش تولید محصول کمک کند. هیبریدهای ذرت، که از تلاقی دو یا چند لاین خالص ایجاد می‌شوند، عملکرد بالاتری نسبت به ذرت‌های خالص دارند. بنابراین‌، مطالعه‌ حاضر با هدف‌ برآورد هتروزیس‌ و ارزیابی‌ ضریب‌ تغییرات‌ فنوتیپی‌، ژنتیکی‌ و برآورد وراثت‌پذیری در هیبرید های ذرت اجرا گردید.مواد و روش‌ها: مواد گیاهی شامل والد مادری(ms02) ، والد پدری (ts01) و نتاج sc01 که طی سال زراعی 1402 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان) در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار مورد ارزیابی مزرعه ای قرار گرفتند. صفات آگروفیزیولوژیکی شامل ارتفاع بوته، عملکرد دانه، میزان رنگ‌دانه، هدایت روزنه‌ای و فلورسانس کلروفیل و صفات سیستم دفاع آنتی اکسیدان شامل پرولین، پلی فنول، مالون دی آلدئید، پراکسید هیدروژن و پروتئین محلول و آنزیم های آنتی اکسیدان شامل ﺳﻮﭘﺮﺍﻛﺴﻴﺪ ﺩﻳﺴﻤﻮﺗﺎﺯ (sod)، ﭘﺮﺍﻛﺴﻴﺪﺍﺯ (pox)  ﻭ ﻛﺎﺗﺎﻻﺯ (cat) بودند. از تجزیه‌ واریانس‌ برای برآورد ضریب‌ تغییرات‌ فنوتیپی‌، ضریب‌ تغییرات‌ ژنتیکی‌ و  وراثت‌پذیری عمومی استفاده گردید و ‌هتروزیس‌ بر اساس‌ میانگین‌ والدین‌ و والد برتر محاسبه شد.یافته‌ها: نتایج‌ تجزیه‌ واریانس‌ تفاوت‌ معنی‌داری میان‌ ژنوتیپ‌ها (ms02× ts01; sc01) از لحاظ‌ صفات‌ مورد بررسی‌ نشان‌ داد. تفاوت ژنوتیپ‌ها برای تمام‌ صفات‌ آگروفیزیولوژی و سیستم دفاع آنتی‌اکسیدان به جز کلروفیل a، fm،  fvو  fv/fm معنی‌دار بود. نتایج نشان داد که از بین صفات مورد مطالعه فلورسانس کلروفیل fm  و میزان پراکسید‌هیدروژن دارای بیشترین مقادیر میانگین، واریانس خطا، واریانس ژنتیکی و واریانس فنوتیپی در مقایسه با سایر صفات مورد مطالعه بودند. آنزیم cat نیز از بین آنزیم های آنتی‌اکسیدان دارای بیشترین مقادیر واریانس خطا، واریانس ژنتیکی، واریانس فنوتیپی، ضریب تنوع ژنتیکی و فنوتیپی در مقایسه با سایر صفات مورد مطالعه بود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که هتروزیس می‌تواند به طور قابل توجهی صفات مورفولوژیکی هیبرید f1 (sc01) را بهبود ببخشد. همچنین، واریانس ژنوتیپی بالا برای اکثر صفات نشان‌‌دهنده پتانسیل بالای بهبود این صفات از طریق اصلاح نبات است. دامنه تغییرات هتروزیس نسبت به میانگین والدین بین صفات مورد ازریابی بین 04/0- تا 19/95 بود که نشان از تنوع میزان هتروزیس در بین صفات مورد ازریابی در هیبرید sc01 داشت.نتیجه‌گیری: با توجه‌ به‌ تنوع‌ مشاهده‌ شده‌ در این‌ پژوهش‌ که‌ نشان‌دهنده‌ وجود آلل های با اثر غالبیت در صفات‌ آگروفیزیولوژیکی و صفات مربوط به سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی‌ است‌ و همچنین‌، وجود تنوع و وراثت پذیری مطلوب در صفات آگروفیزیولوژیکی و سیستم دفاع آنتی اکسیدان‌، نشان از اختلاف بین لاین های مادری و پدری هیبرید sc01 است. چنین به نظر می رسد که استفاده از صفات آگروفیزیولوژیکی و سیستم دفاع آنتی اکسیدان می تواند در تعیین برترین تلاقی جهت بهره مندی حداکثری از هتروزیس در ذرت مفید باشد. هتروزیس مشاهده شده فرصتی برای توسعه هیبریدهای جدید با عملکرد و کیفیت بهتر فراهم می کند. انتخاب ژنوتیپ های با آلل های مطلوب و والدین مناسب با تنوع ژنتیکی بالا، استراتژی موثری برای اصلاح ذرت هیبرید به شمار می آید و می تواند به افزایش عملکرد دانه و بهبود کارایی فتوسنتز منجر شود.

the study of genetic characteristics of agrophysiological traits and antioxidant defense system in maize hybrid (sc01) from medium maturity group

introduction: given the increasing demand for food due to population growth, besides the limited availability of arable land, the role of increasing production through plant breeding is evident. maize is one of the key agricultural products in the world, a primary food source for humans and animals, and also used for biomass and bio-product production. referring to the increased vigor of hybrids compared to their parents' heterosis can help to increase crop yields. maize hybrids produced by crossing two or more pure lines have higher yields than pure maize. therefore, the present study aimed to estimate heterosis and evaluate the coefficient of phenotypic and genetic variations and heritability in maize hybrids.materials and methods: the plant materials included the maternal parent (ms02), the paternal parent (ts01), and the sc01 offspring evaluated during the 2023 growing season at the agricultural and natural resources research and education center of ardabil province (moghan) in a randomized complete block design with four replications. agrophysiological traits included plant height, grain yield, pigment content, stomatal conductance, and chlorophyll fluorescence, antioxidant defense system traits included proline, polyphenols, malondialdehyde, hydrogen peroxide, soluble protein, and antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (sod), peroxidase (pox), and catalase (cat). analysis of variance (anova) was performed to estimate the coefficients of phenotypic and genetic variations, general heritability, and heterosis based on the mean of parents and the superior parent.results: the analysis of variance showed significant differences among the genotypes (ms02×ts01; sc01) in terms of the studied traits. the difference between genotypes was significant for all agro-physiological traits and antioxidant defense systems except for chlorophyll a, fm, fv and fv/fm. according to the results, among the studied traits, chlorophyll fluorescence (fm) and hydrogen peroxide content had the highest mean values, error variance, genetic variance, and phenotypic variance compared to the other traits. moreover, the cat enzyme had the highest error variance, genetic variance, phenotypic variance, genetic diversity coefficient, and phenotypic diversity coefficient among the antioxidant enzymes. these results indicate that heterosis could significantly improve the morphological traits of f1 hybrid maize (sc01). furthermore, high genotypic variance for most traits shows a high potential for improving these traits through plant breeding. the range of heterosis variations (relative to the mean of parents) among the evaluated traits was between -0.04 and 95.19, indicating the diversity of heterosis levels among the evaluated traits in the sc01 hybrid.conclusion: given the observed diversity in the present study, indicating the presence of alleles with dominance effects in agro-physiological traits and traits related to the antioxidant defense system, as well as the desirable diversity and heritability in agro-physiological traits and antioxidant defense systems, there are differences between the maternal and paternal lines of the sc01 hybrid. it seems that using agro-physiological traits and antioxidant defense systems may be useful in determining the best crosses to maximize heterosis in maize. the observed heterosis provides an opportunity to develop new hybrids with better performance and quality. selecting genotypes with desirable alleles and suitable parents with high genetic diversity is an effective strategy for hybrid maize breeding that may result in increased grain yield and improved photosynthetic efficiency.