تجزیه ژنتیکی عملکرد دانه ذرت و صفات فیزیولوژیکی وابسته به روش تلاقی‌ دای‌آلل در شرایط نرمال و تنش خشکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر، ایران

2 استاد، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

چکیده

تنش خشکی یکی از مهم‌ترین تنش‌های محیطی در کشاورزی سراسر جهان است و بهبود عملکرد دانه تحت تنش خشکی یکی از اهداف مهم اصلاح نباتات است. در برنامه‌های اصلاحی،‌ برای بهبود عملکرد دانه و صفات فیزیولوژیکی وابسته اطلاع از نحوه کنترل ژنتیکی و تجزیه‌وتحلیل گرافیکی آنها ضروری می‌باشد. به این منظور، آزمایشی با 6 اینبرد لاین ذرت و 15 هیبرید حاصل از ترکیب آنها در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار و به‌طور جداگانه در دو رژیم رطوبتی شامل آبیاری بر اساس 90 و 140-130 میلی‌متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی صفی‌آباد دزفول در سال 1391 اجرا گردید. برآورد پارامترهای ژنتیکی به‌روش گرافیکی جینکز- هیمن نشان داد که در شرایط تنش برای صفات عملکرد دانه در بوته و کاروتنوئید و در شرایط نرمال برای صفات عملکرد دانه در بوته، کلروفیل کل، رطوبت نسبی برگ و وزن ریشه پارامتر D کوچک‌تر از پارامترهای H1 و H2 بود که نشان‌دهنده مهم‌تر بودن جز واریانس غالبیت نسبت به واریانس افزایشی در کنترل این صفات می‌باشد. بنابراین گزینش در نسل‌های در حال تفکیک، از موفقیت چندانی برخوردار نبوده، لذا باید گزینش را تا نسل‌های پیشرفته اصلاحی به تعویق انداخت. درحالی‌که بیشتر بودن پارامتر D از پارامترهای H1 و H2 برای صفات کلروفیل کل، رطوبت نسبی برگ و وزن ریشه در شرایط تنش نشان‌دهنده مهم‌تر بودن جز واریانس افزایشی نسبت به واریانس غیرافزایشی در کنترل این صفات می‌باشد و انتخاب در نسل‌های اولیه می‌تواند موفقیت‌آمیز باشد. بنابراین صفاتی مانند کلروفیل کل، رطوبت نسبی برگ و وزن ریشه می‌توانند برای انتخاب ژنوتیب‌های متحمل به خشکی و با عملکرد دانه بیشتر شاخص‌های قابل اطمینانی باشند. با استفاده از نمودار گرافیکی و موقعیت خطوط رگرسیون کوواریانس ردیف‌ها روی واریانس ردیف‌ها و نحوه پراکنش والدها چنین نتیجه‌گیری شد که در هر دو شرایط تنش و نرمال والد SD/17 برای صفات رطوبت نسبی برگ و وزن ریشه و والد SD/3 برای صفات عملکرد دانه و کلروفیل کل دارای بیشترین ژن‌های مغلوب و والد CML برای اکثر صفات دارای بیشترین ژن‌های غالب می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Genetic analysis for grain yield of maize and its related physiological traits using diallel crosses under normal and drought stress

نویسندگان [English]

  • Mohammad Moradi 1
  • Eslam Majidi Hervan 2
1 Assistant Professor, Department of Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Shoushtar Branch, Iran
2 Professor, Department of Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
چکیده [English]

Drought is the most significant environmental stress in agriculture worldwide and improving yield maize under drought is a major goal of plant breeding. Information on genetic control of yeild and related traits and graphical analysis are essential for improvement these traits in breeding programs. In order to the F1 hybrids along with their parents (6 inbred line) evaluated in field under normal and water stress regimes (irrigated after 90±5 and 135±5 mm evaporation from class A pan for normal and water stress conditions, respectively) at dezful research station in safi abad, at 2012 in 31 July, using RCBD with three replications. Estimation of genetic parameters based on Hayman (1954) revealed that the value of D is less than H1 and H2 indicating that dominant genetic effects for traits such as grain yeild per plant and total carotenoid in stress condition and for traits such as grain yeild per plant, total chlorophyll (a+b), RWC and root weight in normal condition were more important than additive genetic effects. Therefore the selection for these traits in later generations may be more effective. However, the values of H1 and H2 were < D denoting that genes showing dominance effect for the total chlorophyll (a+b), RWC and root weight was less important than additive genes. Thus, these traits were under the control of additive type of gene action and so the selection in early generations will be more effective for these traits. The total chlorophyll (a+b), RWC and root weight can be reliable criteria for the selection of tolerant genotypes with prospect to higher yields. Based on graphical analyses and regression line of array wr/vr, and the distribution of parent along the regression line, it was concluded that SD/17 inbred line for RWC and root weight and SD/3 inbred line for grain yield and total chlorophyll (a+b) carried the most recessive genes and CML inbred line having the most dominant genes for most traits in both conditions (normal and water stress conditions).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chlorophyll
  • Drought stress
  • genetic parameters
  • maize
  • root weight
  1. مصطفوی خ.، ر. چوکان.، م. ر. بی‌همتا.، ا. مجیدی هروان و م. تائب (1389) مطالعه ژنتیکی عملکرد و صفات وابسته در ذرت Zea mays L.)) با استفاده از تجزیه گرافیکی دای‌آلل. مجله زراعت و اصلاح نباتات. 6(3): 129-117.
  2. Andjelkovic V, Ignjatovic-Micic D, Mladenovic S and Vancetovic J (2012) Implementation of maize gentic resources in drought tolerance and grain quality improvement at maize research institute. “Zemun Polje”. Thiyrd International Scientific Smposium. 10.7251/AGSY1203429A. UDK 631. 147: 633.15.
  3. Arnon DI (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts. polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 24: 1-15.
  4. Blanco IA, Rajaram S, Kronstad WE and Reynolds MO (2000) Physiological performance of synthetice hexaploid wheatderived populations. Crop Science. 40: 1257-1263.
  5. Chohan MSM, Saleem M, Ahsan m and Asghar M (2012) Genetic analysis of water stress tolerance and various morpho-physiological traits in Zea mays L. using graphical approach. Pakistan Journal of Nutrition. 11(5): 489-500.
  6. Dedio W (1975) Water relations in wheat leaves as screening tests for drought resistance. Canadian Journal of Plant Science. 55: 369-378.
  7. Davies DD, Giovanelli J and Rees T (1964) Plant biochemistry. Blackwell Scientific Publications, Oxford. UK.
  8. Falconer DS (1989) Introduction to quantitative genetics. Longman Group Ltd. London. FAO (2010) Statistical data. www. FAOSTAT. Org.
  9. Farooq M, Wahid A, Kobayashi N, Fujita D and Basra SM (2009) Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development. 29: 185-212.
  10. Gaffney J, Schussler J, Loffler C, Cai W, Paszkiewicz S, Messina C, Groeteke J, Keaschall J and Cooper M (2015) Industry-scale evaluation of maize hybrids selected for increased yield in drought-stress conditions of the US Corn Belt. Crop Science. 55:1608–1618.
  11. Hayman BI (1957) Interaction, heterosis and diallel crosses. Genetics. 42: 33-35.
  12. Hussain M, Shah KN, Ghafoor A, Kiani TT and Mahmood T (2014) Genetic analysisfor grain yield and various morfological traits in corn (Zea mays L) under normal and water stress environmets. The Journal of Animal and Plant Sciences, 24(4): 1230-1240.
  13. Jiang Y and Hung B (2001) Drought and heat stress injury to two cool-season turfgrasses in relation to antioxidant metabolism and lipid peroxidation. Crop Science. 41: 436-442.
  14. Jinks JL and Hayman BI (1953) The analysis of diallel crosses. Maize Genetics Cooperation Newsletter. 27: 48-54.
  15. Khakwani AA, Dearin M and Munir M (2011) Drought tolerance screening of wheat varieties by inducing water stress conditions. Songklanakarin Journal of Science & Technology. 33: 135-142.
  16. Koc M, Barutcular C and Genc I (2003) Photosynthesis and productivity of old and modern durum vheats in Mediterranean environment. Crop Science. 43: 2089-2098.
  17. Kondo M, Pablico PP, Aragones DV, Agbisit R, Abe J, Morita S and Courtois B (2003) Genototypic and environmental variation in root morphology in rice genotypes under upland field conditions. In: Abe, J. (ed.), Roots: The dynamic Interface between Plants and the Earth. The Sixth Symposium of the International Society of Root Research. Speciial issue Plant and Soil. 255: 189-200.
  18. Manivannan P, Abdul Jaleel C, Sankar B, Kishorekumar A, Somasundaram D, Lakshmanan GMA and Panneerselvam R (2007) Growth, Biochemical modifications and proline metabolism in Helianthus annuus L. as induced by drought stress. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 59:141–149.
  19. Mohammadi-Sarab-Badieh M, Farshadfar E, Haghparast R, Rajabi R and Zarei L (2012) Evaluation of gene actions of some traits contributing in drought tolerance in bread wheat utilizing diallel analysis. Annals of Biological Research. 3(7): 3591-3596.
  20. Moll RH and Stuber CW (1974) Quantitative genetics: Imperical results relevant to plant breeding. Advance Agronomy. 26: 277-313.
  21. Moradi M, Choukan R, Majidi‌Heravan E and Bihamta MR (2014) Genetic analysis of various morpho-physiological traits in maize using graphical approach under normal and water stress conditions. Research on Crops. 15(1): 62-70.
  22. Naroui-Rad MR, Abdul-Kadir M and Yusop MR (2012) Genetic behaviour for plant capacity to produce chlorophyll in wheat (Triticum aestivum L) under drought stress. 6(3): 415-420.
  23. Schonfeld MA, Johnson RC, Carver BF and Mornhinweg DW (1988) Water relations in winter wheat as drought resistance indicators. Crop Science. 28: 526-531.
  24. Smith S and Smet I (2012) Phil. Trans. R. Soc Root system architecture: Insights from Arabidopsis and cereal crops. B. 365(1595): 1441-1452.
  25. Teulat B, Borries C and This D (2001) New QTLs identified for plant water status, water-soluble carbohydrate and osmotic adjustment in a barley population grown in a growth chamber under two water regimes. Theoritical Appllied Genetic. 103: 161-170.
  26. Tuberosa R (2011) Phenotyping for drought tolerance of cropin the genomics era: Key concepts, issues and approaches. University of Bolongna, Italy. Frontiers in Physiology Journal. 3: 1-26.
  27. Vaezi B, Borman V and Shiran B (2010) Screening of barley genotypes for drought tolerance by agro-physiological traits in field condition. African Journal of Agricultural Research. 5: 881-89.
  28. Von Braun J, Byerlee D, Charters C, Lumpkin T, Olembo N and Waage J (2010) A draft strategy and results framework for the CGIAR. The world bank, Washington DC.
  29. Zhang K, Zhang Y, Chen G and Tian J (2009) Genetic Analysis of Grain Yield and Leaf Chlorophyll Content in Common Wheat. Cereal Res Communications. 37: 499-511.
  30. Ziyomo C and Bernardo R (2013) Drought tolerance in maize: Indirect selection through secondary traits versus genome-wide selection. Crop Science. 53: 1269-1275.