بررسی تنوع ژنتیکی ژرم پلاسم جو با استفاده صفات زراعی جهت شناسایی ژنوتیپ های برتر

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: جو با نام علمی Hordeum vulgare L به‎عنوان یکی از مهم ترین غلات در سطح جهان نقش به ‎سزایی در تامین غذای انسان و خوراک دام دارد. این گیاه به‎دلیل مقاومت نسبی به تنش های محیطی، به‎ ویژه خشکی، در مناطق کم بارش از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به تغییرات اقلیمی و محدودیت منابع آبی، شناسایی و توسعه ارقام جوی سازگار با شرایط دیم، امری ضروری به نظر می رسد. هدف از این پژوهش، بررسی تنوع ژنتیکی ۹۰ ژنوتیپ انتخابی از ژرم پلاسم جو ارسالی از مرکز بین المللی تحقیقات کشاورزی در مناطق خشک (ICARDA)  به‎ همراه دو رقم شاهد (فردان و رستا) در شرایط دیم بود. این بررسی با هدف شناسایی ژنوتیپ های برتر با عملکرد بالا و صفات زراعی مطلوب، به‎منظور استفاده در برنامه های به نژادی و تولید ارقام سازگار با شرایط کم آبی انجام شد. این تحقیق با تمرکز بر بررسی تنوع ژنتیکی موجود در ژرم پلاسم های جو، به ‎‎دنبال شناسایی منابع ژنتیکی ارزشمندی است که می توانند در توسعه ارقام مقاوم به خشکی و با عملکرد بالا مورد استفاده قرار گیرند. در نهایت، نتایج این تحقیق می توانند به بهبود معیشت کشاورزان و افزایش بهره وری در مناطق کم بارش کمک کنند. مواد و روش ها: این مطالعه در سال زراعی ۱۴۰۲-۱۴۰۳ در پردیس تحقیقات و آموزش کشاورزی گچساران (سایت ملی دیم) انجام شد. تعداد ۹۰ ژنوتیپ جو و دو رقم شاهد (فردان و رستا) در قالب طرح آگمنت با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در نه بلوک مورد ارزیابی قرارگرفتند. هر بلوک شامل ۱۲ کرت آزمایشی و هر کرت شامل شش ردیف بود. در طول فصل رشد، صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی مختلف شامل تعداد روز تا ظهور سنبله، تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه، ارتفاع بوته، طول سنبله، طول ریشک، طول پدانکل، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و عملکرد دانه اندازه گیری شدند. تجزیه واریانس برای ارقام شاهد براساس طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد. تصحیح میانگین هر صفت در ژنوتیپ ها با استفاده از نتایج تجزیه واریانس و مدل طرح آگمنت انجام شد. برای تجزیه و تحلیل خوشه ای از روش فاصله اقلیدسی و الگوریتم خوشه بندی Ward با استفاده از نرم افزار R و بسته های آماری مرتبط با این تجزیه و تحلیل ها و برای محاسبه همبستگی بین صفات از روش پیرسون استفاده شد. همچنین، از نرم افزار آنلاین (jvenn.toulouse.inra.fr) برای رسم نمودار Venn diagram به‎ منظور شناسایی ژنوتیپ های دارای صفات برتر استفاده گردید. یافته ها: نتایج تجزیه واریانس نشان دادند که بین ژنوتیپ های شاهد در صفات زراعی تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه، ارتفاع بوته، طول پدانکل، تعداد دانه در سنبله و وزن هزار اختلاف معنی داری در سطح احتمال یک درصد وجود داشت. همچنین، اثر بلوک فقط برای صفات تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه و ارتفاع بوته در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. پس از تصحیح مقادیر صفات، تجزیه آماره های توصیفی نشان داد که بیشترین ضریب تغییرات در صفت تعداد دانه در سنبله (۳۲/۶ درصد) مشاهده شد که نشان دهنده تنوع گسترده این صفت در بین ژنوتیپ ها است. صفت تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی دانه دارای کمترین میزان ضریب تغییرات بود. بررسی عملکرد دانه نشان داد که ضریب تغییرات قابل ملاحظه ای (۲۸/۹ درصد) در بین ژنوتیپ ها وجود داشت. کم‎ترین و بیشترین مقدار این صفت به‎ ترتیب در ژنوتیپ های G۱۰۲ و G۹۶ به مقدار ۱۶۹۱/۷ و ۸۱۸۷/۵ کیلوگرم در هکتار مشاهده شدند. میانگین عملکرد دانه در بین ژنوتیپ ها معادل ۴۲۰۵/۸ کیلوگرم در هکتار برآورد شد. تجزیه خوشه ای با استفاده از صفات اندازه گیری ‎شده و بر اساس ضریب فاصله اقلیدسی و الگوریتم خوشه بندی Ward نشان داد که ۹۲ ژنوتیپ و رقم جو مورد بررسی در چهار خوشه مجزا قابل تفکیک مبودند. بیشترین میانگین عملکرد دانه در بین خوشه ها در خوشه چهارم (۶۹۵۳/۶ کیلوگرم در هکتار) مشاهده شد. نتایج تجزیه همبستگی نشان دادند که همبستگی مثبت و معنی داری بین ارتفاع بوته با صفات طول پدانکل (۰/۶۲) و طول سنبله (۰/۵۴) وجود داشت. همچنین، همبستگی منفی و معنی داری بین دو صفت تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه (۰/۴۸-) مشاهده شد. نتیجه گیری: نتایج این بررسی تنوع ژنتیکی قابل ملاحظه ای را بین ژنوتیپ های جو نشان دادند و این ژنوتیپ ها می توانند به‎عنوان ژرم پلاسم ارزشمند در مطالعات به نژادی بعدی مورد استفاده قرارگیرند. با این‎ حال، بین ژنوتیپ های با عملکرد بالا (بیش از ۴۰۰۰ کیلوگرم در هکتار)، چهار ژنوتیپ G۹۹، G۶۳، G۱۰۳ و G۱۹ دارای چهار صفت مطلوب (ارتفاع بوته، تعداد دانه در سنبله، طول سنبله و طول پدانکل) و ژنوتیپ G۳۳ در هر پنج صفت مطلوب، به‎عنوان مناسب ترین ژنوتیپ ها برای مطالعات بعدی شناسایی شدند. بنا بر این، می توان از این ژنوتیپ ها در توسعه ارقام با عملکرد بالا و سازگار با شرایط دیم استفاده کرد. این یافته ها می توانند به بهبود عملکرد جو در مناطق کم بارش و افزایش پایداری تولید در شرایط نامساعد محیطی کمک کنند. در نهایت، این تحقیق نشان می ­دهد که استفاده از روش های آماری چندمتغیره و تجزیه و تحلیل های دقیق می تواند به شناسایی ژنوتیپ های برتر و انتخاب والدین مناسب برای برنامه های به نژادی کمک کند. این امر می تواند به تسریع فرآیند تولید ارقام جدید و سازگار با شرایط محیطی مختلف منجر شود.

کلیدواژه ها:

Augmented Design ، Cluster Analysis ، Correlation Analysis ، Multivariate Analysis ، and Venn Diagram ، تجزیه خوشه ای ، تجزیه همبستگی ، چندمتغیره و طرح آگمنت