ارزیابی تنوع و گروه‌بندی ژنوتیپ‌های برنج بر مبنای برخی صفات معماری ریشه

مقدمه: ریشه‌های گیاه در به حداقل رساندن خلاء عملکرد و زیربنای دومین انقلاب سبز که باید تقاضای غذای انسان را برآورده کند، اهمیت دارد. این نیمه پنهان گیاه، مجرایی برای جذب منابع از خاک است و به طور منطقی یک هدف با ارزش در اصلاح برای بهبود بهره‌وری محصول در خاک‌های دارای کمبود مواد مغذی است. اصلاح مستمر شاخساره در دهه‌های گذشته، تنوع فنوتیپی، مورفولوژیکی و تشریحی ریشه را با وجود منابع ژنتیکی در دسترس، نادیده گرفته‌ است. با این حال، تغییرات در ویژگی‌های ریشه با توجه به زمینه ژنتیکی آن‌ها در برنج به طور کامل مشخص نشده است، زیرا تعداد کمی از ارقام یا توده‌های با زمینه ژنتیکی ناشناخته در مطالعات مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این پژوهش، با هدف بررسی تنوع فنوتیپی برخی صفات ریشه در ارقام برنج، ارزیابی همبستگی‌های بین صفات ریشه و گروه‌بندی ارقام بر اساس صفات مورفولوژی ریشه انجام شد.مواد و روش‌ها: این تحقیق با هدف ارزیابی خصوصیات ریشه و غربال ارقام با خصوصیات ریشه برتر در موسسه تحقیقات برنج کشور- رشت در سال 1401 اجرا شد. در این پژوهش، 40 رقم شامل ارقام بومی داخلی،ژنوتیپ‌های اصلاح شده داخلی و خارجی در قالب طرح کاملاً تصادفی (crd) در سه تکرار در گلدان کشت شدند. در پایان دوره رشد برنج، صفات ریشه شامل طول ریشه، حجم ریشه، سطح ریشه و نسبت ریشه به اندام هوایی اندازه‌گیری شد. محاسبات آماری با نرم‌افزار sas (نسخه 4/9) انجام گردید.یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر ژنوتیپ در صفات طول ریشه، حجم و سطح ریشه و نسبت ریشه به اندام هوایی در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که ژنوتیپ‌ kapa، بیش ترین طول ریشه (7/53 سانتی‌متر)، ژنوتیپ avanqard، بیش ترین حجم (92 سانتی‌متر مکعب) و سطح ریشه (9/245 سانتی‌متر مربع) و ژنوتیپ dijla، بیش ترین نسبت ریشه به اندام هوایی (49/0) را داشت. تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌های مورد بررسی را در سه گروه مجزا قرار داد. گروه اول از نظر صفات ریشه دارای مقادیری تقریبا برابر با میانگین کل بودند. گروه دوم دارای حجم و سطح ریشه کمتر از میانگین کل و گروه سوم دارای سطح و حجم ریشه بیش تر از میانگین کل بودند. ارزیابی همبستگی بین صفات ریشه نشان داد که طول ریشه با سطح ریشه همبستگی مثبت و معنی‌دار داشت. بین حجم ریشه با سطح ریشه و نسبت ریشه به اندام هوایی همبستگی مثبت و معنی‌دار مشاهده شد. سطح ریشه نیز، با سایر صفات مورد بررسی همبستگی مثبت و معنی‌دار داشت.نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از وجود تنوع در صفات معماری ریشه در ژنوتیپ‌های مورد ارزیابی بود. بر اساس تجزیه خوشه‌ای، ژنوتیپ‌های گروه دوم دارای حجم و سطح ریشه کمتر از میانگین کل و ژنوتیپ‌های گروه سوم دارای سطح و حجم ریشه بیش تر از میانگین کل بودند. لذا، استفاده از ارقام گروه سوم تجزیه خوشه‌ای با توجه به حجم و سطح ریشه بیش تر مانند ژنوتیپ avanqard جهت استفاده به‌عنوان والد در برنامه‌های اصلاحی پیشنهاد می‌شود.

assessing diversity and grouping of rice genotypes based on some root architectural traits

introduction: plant roots are important in minimizing the yield gap and underpinning the second green revolution that must meet human food demand. this hidden half of the plant is a conduit for resource uptake from the soil. it is logically a valuable target in breeding to improve crop productivity in nutrient-deficient soils. the continuous breeding of shoots in the past decades has ignored the root's phenotypic، morphological and anatomical diversity despite the available genetic resources. however، the changes in root characteristics according to their genetic background in rice have not been fully characterized. few cultivars or stands with unknown genetic backgrounds were used in the studies. this research aimed to investigate the phenotypic diversity of some root traits in rice genotypes، evaluating correlations between root traits and grouping varieties based on root morphological traits.materials and methods: this research was conducted to evaluate the root characteristics and screen varieties with superior root traits at rice research institute of iran (rasht) in 2022. in this research، 40 genotypes، including local varieties and modified iranian and exotic genotypes، were grown in pots in a completely randomized design (crd) with three replications. at the end of the rice growth period، root traits including root length، root volume، root area، and root-to-shoot ratio، were measured. statistical analysis was performed with sas software (9.4 version).results: the analysis of variance showed that the genotype effect was significant at the 1% probability level in root length، root volume، root area، and root-to-shoot ratio. the mean comparison results showed that the kapa genotype had the largest root length (53.7 cm)، the avanqard genotype had the largest volume (92 cm3) and root area (245.9 cm2)، and the dijla genotype had the highest root-to-shoot ratio (0.49). cluster analysis placed the studied genotypes into three separate groups. the first group had values ​​almost equal to the total average of studied root traits. the second group had root volume and area lower than the total average and the third group had root volume and area greater than the total average. correlation evaluation between investigated root traits showed that root length positively and significantly correlated with root area. a positive and significant correlation was observed between root volume، root area، and root-to-shoot ratio. the root area also positively and significantly correlated with other studied traits.conclusion: the results of this study indicated the existence of diversity in root architectural traits in the evaluated genotypes. based on cluster analysis، the genotypes of the second group had root volume and area less than the total average، and the genotypes of the third group had root area and volume greater than the total average. therefore، genotypes of the third group of cluster analysis، such as the avanqard، due to their larger root volume and area، are recommended for use as parents in breeding programs.