شناسایی ژنوتیپ‎ های گندم نان متحمل به پیری بذر در مراحل جوانه‎ زنی و رشد گیاهچه

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: پیری بذر به عنوان یک چالش جدی در کاهش کیفیت بذر مطرح است، به ویژه در کشورهای در حال توسعه که گندم نقش اساسی در تامین غذای مردم دارد و ذخیره سازی طولانی مدت بذر این محصول ضروری است. دما و رطوبت دو فاکتور بسیار مهم در طول فرآیند ذخیره سازی بذر هستند که به‎شدت بر بنیه و کیفیت (قوه نامیه) بذر اثر می گذارند. این دو فاکتور با تاثیر مستقیم بر حفظ یا کاهش توانایی جوانه زنی، نقش کلیدی در تعیین سرعت پیری بذر ها ایفا می کنند. آزمون پیری تسریع شده (Accelerated Aging) یکی از متداول‎‎ترین آزمون‎هایی است که توسط انجمن بین‎ المللی آزمایش بذر (ISTA) برای تعیین قدرت بذر در دما و رطوبت بالا به‎منظور تقلید پیری طبیعی بذر در ذخیره‎سازی طولانی مدت مورد استفاده قرار می‎گیرد. با توجه به اهمیت تنوع ژنتیکی و انتخاب ژنوتیپ های برتر در برنامه های به نژادی گندم، هدف این مطالعه بررسی و انتخاب ژنوتیپ هایی با ویژگی های جوانه زنی و گیاهچه ای مطلوب در شرایط پیری تسریع شده بود. انتخاب چنین ژنوتیپ هایی نه‎تنها به ارتقای قدرت و سلامت بذر در دوره های ذخیره سازی منجر می شود، بلکه می تواند به‎عنوان ابزاری موثر برای اصلاح گران در توسعه رقم های جدید با مقاومت بیشتر در برابر شرایط محیطی چالش برانگیز به‎کار گرفته شود. در نهایت، این بهبود کیفیت بذر به بهره وری بالاتر، تولید اقتصادی تر و پایداری بیشتر در تولید گندم منجر خواهد شد. مواد و روش‎ها: در این پژوهش، ۲۲۸ ژنوتیپ گندم نان از نظر تحمل به پیری تسریع شده بذر در مراحل جوانه زنی و رشد گیاهچه در سال ۱۴۰۱-۱۴۰۲ مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش به‎صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. برای اعمال پیری بذر، از روش پیری تسریع شده در چهار سطح صفر، ۴۸، ۷۲ و ۹۶ ساعت استفاده شد. سپس، به‎منظور ارزیابی جوانه زنی و رشد گیاهچه، آزمون استاندارد جوانه زنی طبق معیارهای انجمن بین المللی آزمون بذر (ISTA) انجام شد. این آزمون به‎صورت سه تکرار ۲۵ تایی از بذور پیرشده تیمار مربوط به هر ژنوتیپ در پتری دیش و به ‎روش بین کاغذ، در دمای بهینه رشد گندم به‎مدت ۸ روز صورت گرفت. شاخص های مورد مطالعه شامل درصد جوانه زنی (GP)، شاخص جوانه زنی (GI)، شاخص حیات (VI)، شاخص حیات ساده شده (SVI)، متوسط زمان جوانه زنی (MGT)، متوسط جوانه زنی روزانه (MDG)، طول گیاهچه (SL)، طول ساقه چه (SHL)، طول ریشه چه (RL)، وزن تر ساقه‎چه (SHWW)، وزن خشک ساقه چه (SHDW)، وزن تر ریشه‎چه (RWW)، وزن خشک ریشه چه (RDW) و ضریب آلومتریک (AL) بودند. تجزیه واریانس داده‎ها، تجزیه همبستگی، دندروگرام تجزیه خوشه‎ای (هیت‎مپ) و ترسیم نمودارهای بای‎پلات تجزیه به مولفه‎های اصلی با استفاده از نرم‎افزار R نسخه ۴.۳.۲ به‎ترتیب با استفاده از پکیج‎های agricolae، corrplot،gplots  و factoextra انجام شدند. به‎منظور انتخاب ژنوتیپ‎های برتر، شاخص MGIDI با استفاده از پکیج تجزیه آزمایش‎های چندمحیطی metan در نرم‎افزار R محاسبه شد. شدت انتخاب ۱۰% (SI) برای انتخاب ژنوتیپ‎ها در نظر گرفته ‎شد. یافته‎ها: بر اساس نتایج تجزیه واریانس، تاثیر سطوح مختلف پیری تسریع‎شده بر تمام صفات مورد بررسی در سطح آماری یک درصد معنی‎دار بود. همچنین تفاوت معنی‎داری بین ژنوتیپ‎ های مورد مطالعه برای همه صفات در سطح احتمال یک درصد مشاهده شد. اثر متقابل پیری × ژنوتیپ نیز در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود .در سطوح مختلف پیری تسریع شده، همبستگی مثبت و قوی بین درصد جوانه‎زنی، شاخص جوانه‎زنی، شاخص حیات، شاخص حیات ساده شده و متوسط جوانه‎زنی روزانه مشاهده شد، در حالی‎که همبستگی متوسط زمان جوانه‎زنی با اکثر صفات مورد مطالعه ضعیف بود. با افزایش سطوح پیری، یک روند کاهشی در میانگین اکثر صفات مشاهده شد. به‎عنوان مثال، درصد جوانه‎زنی از ۹۱/۹۶ درصد در سطح نرمال به ۶۰/۴۴، ۲۹/۷۶ و ۶/۱۱ درصد به ‎ترتیب در سطوح پیری ۴۸، ۷۲ و ۹۶ ساعت کاهش یافت، در حالی‎که متوسط زمان جوانه زنی از ۱/۵۹ روز به ۲/۶۲ و ۳/۰۱ روز در سطوح پیری ۴۸ و ۷۲ ساعت افزایش یافت. بر اساس نتایج تجزیه خوشه‎ای در سطوح مختلف پیری تسریع شده، ژنوتیپ های مورد مطالعه بر اساس شباهت ها و تفاوت هایشان از لحاظ صفات مرتبط با جوانه زنی و رشد گیاهچه به سه گروه اصلی طبقه بندی شدند که ژنوتیپ‎های گروه اول، از لحاظ کلیه صفات مرتبط با جوانه‎زنی و رشد گیاهچه به‎عنوان برترین ژنوتیپ‎ها شناسایی شدند. برای شناسایی ژنوتیپ‎های برتر (متحمل به پیری) بر اساس تمام صفات، از شاخص MGIDI استفاده شد که نتایج آن کاملا با نتایج تجزیه به مولفه‎های اصلی و تجزیه خوشه‎ای مطابقت داشتند. نتیجه گیری: به‎منظور تحلیل دقیق‎تر روابط بین ژنوتیپ‎های گندم نان مورد مطالعه در سطوح مختلف پیری تسریع شده از تجزیه به مولفه های اصلی، تجزیه خوشه‎ای و به‎طور کارآمدتر برای شناسایی ژنوتیپ‎های برتر بر اساس تمام صفات از شاخص MGIDI استفاده شد. بر این اساس، ژنوتیپ‎های ۶۲۴۸۴۶، ۶۲۷۸۵۳، ۶۲۳۰۹۰، ۶۲۷۴۱۴، ۶۲۴۸۶۴ ، فونگ، الوند و کوهدشت دارای بیشترین مقادیر از نظر تمام صفات مرتبط با جوانه‎زنی و رشد گیاهچه در سطوح مختلف پیری تسریع شده بودند و به‎عنوان ژنوتیپ‎های متحمل به پیری شناسایی شدند. در مقابل، ژنوتیپ‎های ۶۲۱۴۲۱، ۶۲۷۲۳۶، ۶۲۴۳۱۵، امید، تکاب و ویناک با کمترین مقادیر این صفات جزو ژنوتیپ‎های حساس به پیری بودند. ژنوتیپ‎های برتر شناسایی‎شده می‎توانند به‎عنوان منابع‎ ژنتیکی برای تولید بذرهایی با قابلیت ذخیره‎سازی طولانی مدت و کیفیت بالای استفاده مجدد هدف برنامه‎های به نژادی قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

Genetic diversity ، Multivariate Statistical Methods ، Seed deterioration ، Seed quality ، Wheat ، تنوع ژنتیکی ، روش‎های آماری چندمتغیره ، زوال بذر ، کیفیت بذر ، گندم