ارزیابی پایداری عملکرد هیبریدهای سیب‎ زمینی (Solanum tuberosum L.) با استفاده از روش های آماری ناپارامتری

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) یک محصول غذایی مهم است که انرژی کم‎ هزینه و پروتئین باکیفیت فراهم می کند. به‎ عنوان یک محصول اساسی در کشاورزی جهانی، سیب زمینی به ‎ویژه در کشورهای در حال توسعه از اهمیت تغذیه ای بالایی برخوردار است. سیب زمینی سومین محصول مهم غذایی جهان پس از برنج و گندم است و به‎ عنوان منبعی مهم از ویتامین ها و مواد معدنی ضروری نقش کلیدی در امنیت غذایی جهانی، به‎ ویژه در کشورهای در حال توسعه، ایفا می کند. در ایران، سطح زیرکشت سیب زمینی حدود ۸۱ هزار هکتار با میانگین عملکرد ۳۰/۸ تن در هکتار و تولید سالانه ۲/۵ میلیون‎ تن است. با افزایش تقاضای جهانی غذا، بهبود عملکرد و پایداری تولید این محصول ضروری است. عملکرد سیب زمینی یک صفت کمی پیچیده است که توسط ژن های متعدد کنترل ‎شده، تحت ‎تاثیر ژنوتیپ، محیط و اثر متقابل آن ها قرار دارد. درک اثر ژنوتیپ × محیط (GE) برای ارزیابی پایداری عملکرد و سازگاری ژنوتیپ ها تحت شرایط مختلف ضروری است. این اثر متقابل می تواند علاوه ‎بر تغییر در مقدار، سبب تغییر رتبه ارقام در محیط های مختلف شود و چالش هایی را برای برنامه های اصلاح نباتات ایجاد کند. اثر متقابل GE به‎ طور گسترده توسط بیومتریست ها مورد مطالعه قرار گرفته ‎است و روش های متعددی برای تجزیه و تحلیل آن توسعه داده شده‎ اند. شاخص های مختلف پایداری به محققان این امکان را داده‎ است که ژنوتیپ های با پایداری و سازگاری بالا را از ژنوتیپ هایی که سازگار به یک محیط خاص هستند تفکیک کنند. روش های ناپارامتریک متعددی برای تحلیل پاسخ ژنوتیپ ها به تغییرات محیطی پیشنهاد شده اند که جایگزین های مناسبی برای معیارهای پایداری پارامتریک، به‎ ویژه در مواجهه با داده های پرت، ارائه می دهند. روش­ های ناپارامتریک مبتنی ‎بر رتبه، ارزیابی قابل اعتمادی را از پایداری ژنوتیپ ها بدون نیاز به فرضیات آماری سخت گیرانه امکان پذیر می سازند. این پژوهش با هدف مقایسه عملکرد و بررسی اثر متقابل GE در ۲۵ هیبرید و رقم سیب زمینی در پنج منطقه طی دو سال انجام شد تا ژنوتیپ های پرمحصول و پایدار شناسایی شوند. مواد و روش ها: بیست هیبرید سیب زمینی همراه با پنج رقم شاهد (ساوالان، آگریا، کایزر، لوکا و ساتینا) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار تحت شرایط آب و هوایی متفاوت در اردبیل، خراسان رضوی، کرج، اصفهان و همدان مورد ارزیابی قرار گرفتند. داده های عملکرد غده از ردیف های میانی هر کرت جمع آوری شدند. برای بررسی پایداری ارقام و هیبریدها، از روش های آماری ناپارامتری هان (Si(۱)، Si(۲)، Si(۳) و Si(۶))، آماره ‎های تنارازو (NP۱، NP۲، NP۳ و NP۴)، آماره های صباغ نیا (NSi(۱) و NSi(۲)) آماره پایداری کتاتا (myσ و σr)، آماره پایداری Fox-rank و آماره پایداری مجموع رتبه استفاده شد. یافته ها: تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثرات اصلی ژنوتیپ، سال، مکان و اثرات متقابل دو گانه و سه گانه بین ژنوتیپ، سال و مکان در سطح احتمال ۱% معنی دار بودند. به ‎دلیل تفاوت زیاد بین محیط ها، بررسی پایداری پویا در اولویت قرار گرفت. آماره های پایداری که همبستگی بالایی با عملکرد ژنوتیپ ها داشتند، شامل روش فاکس، آماره σmy و میانگین رتبه پایداری انتخاب شدند. بر اساس این معیارها، هیبریدهای ۵، ۱ و ۸ به‎عنوان پایدارترین و پرمحصول ترین ژنوتیپ ها شناسایی شدند. هیبرید ۵ با عملکرد ۴۱/۲۱ تن در هکتار، بالاترین عملکرد را در بین تمام ارقام و هیبریدهای مورد مطالعه نشان داد. با این حال، سایر روش های ناپارامتریک همبستگی معنی داری با میانگین عملکرد نداشتند و به‎ منظور استفاده کاربردی آن‎ها از پلات عملکرد و شاخص پایداری استفاده شد تا از این طریق ژنوتیپ هایی انتخاب شوند که همزمان پایداری و عملکرد مطلوبی داشته ‎باشند. بر اساس آماره ‎های Si(۱) و Si(۲)، هیبرید شماره ۵ با قرارگیری در بهترین موقعیت پلات به­ عنوان ژنوتیپ پایدار و پرمحصول معرفی شد. بر اساس آماره Si(۳)، هیبریدهای ۵، ۶، ۳ و رقم ساوالان؛ آماره Si(۶)  هیبریدهای ۱۷، ۳ و ۶؛ آماره NP۱ هیبریدهای ۱۷، ۱۹ و ۶؛ آماره NP۲ هیبریدهای ۱۷، ۳، ۶، ۸ و رقم ساوالان؛ آماره های NP۳ و NP۴ هیبریدهای ۱۷ و ۶؛ آماره NSi(۱) هیبریدهای ۹، ۳ و رقم شاهد ساتینا؛ و آماره NSi(۲) هیبریدهای ۳ و ۶ با قرار گرفتن در ناحیه اول، به‎ عنوان ارقام و هیبریدهای دارای عملکرد بالاتر از میانگین و سازگاری عمومی به محیط های مختلف معرفی شدند. از ضریب همبستگی رتبه ای اسپیرمن برای بررسی روابط بین پارامترهای پایداری استفاده شد. همچنین، تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی (براساس مقادیر وزن‎ دهی‎ نشده ژنوتیپ ها) برای درک ارتباط بین روش های ناپارامتریک انجام شد. نتیجه گیری: در این مطالعه، برای ارزیابی پایداری عملکرد هیبریدهای سیب زمینی از روش های آماری ناپارامتری استفاده شد. با توجه به تاکید بر پایداری پویا، روش های فاکس، آماره σmy و میانگین رتبه پایداری به‎ عنوان معیارهای کلیدی انتخاب شدند که منجر به معرفی هیبریدهای ۵، ۱ و ۸ به‎ عنوان هیبریدهای بهینه شد. با توجه به ماهیت پویای پایداری این هیبریدها، انتظار می رود که عملکرد آن‎ها در شرایط محیطی بهبود پیدا کند و با کاربرد نهاده های کشاورزی بهینه، افزایش یابد.

کلیدواژه ها:

Correlation analysis ، Grain yield ، Graphic analysis ، Principal component analysis ، اثر متقابل ژنوتیپ × محیط ، تجزیه پایداری ، تجزیه خوشه ای ، روش های ناپارامتری ، سیب ‎زمینی