ارزیابی تحمل خشکی هیبرید بین‌گونه‌ای و چند ژنوتیپ‌ گلرنگ با استفاده از شاخص‌های مقاومت به خشکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

2 دانشیار، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

3 استادیار، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

4 استاد، گروه اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

چکیده

مطالعه‌ای با هدف ارزیابی تحمل خشکی ژنوتیپ‌های حاصل از تلاقی بین‌گونه‌ای در مقایسه با ارقام تجاری گلرنگ در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان واقع در لورک نجف‌آباد به‌صورت طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار و در دو سطح رطوبتی به‌عنوان محیط (نرمال و تنش 90% تخلیه رطوبتی) انجام شد. 5 ژنوتیپ گلرنگ شامل A82 (هیبرید بین‌گونه‌ای (گلرنگ زراعی Carthamus tinctorius L. با گونه وحشی C. oxyacanthus) گلرنگ در نسل F7)، کوسه (توده)، گلدشت، C111 و Ac-stirling (به‌عنوان ژنوتیپ‌های تجاری گلرنگ و شاهد) در هر محیط در قالب طرح بلوک کامل تصادفی کشت شدند و هفت شاخص مقاومت به خشکی شامل شاخص تحمل به خشکی (STI)، شاخص تحمل (TOL)، شاخص حساسیت به خشکی (SSI)، شاخص میانگین تولید (MP) و میانگین هندسی بهره‌وری (GMP)،  و  (به‌ترتیب عملکرد یک ژنوتیپ در شرایط تنش و عدم تنش)، برای هر ژنوتیپ براساس عملکرد دانه تحت شرایط تنش و عدم تنش محاسبه گردید. نتایج تجزیه واریانس صفات نشان داد ژنوتیپ‌های مورد بررسی از نظر همه صفات تفاوت معنی‌داری با هم داشتند. تنش خشکی تأثیر معنی‌داری بر صفات قطر غوزه، تعداد غوزه در بوته، تعداد دانه در غوزه، وزن دانه در غوزه و عملکرد دانه داشت. نتایج مقایسه میانگین صفات نشان داد میانگین ژنوتیپ‌های شاهد از نظر صفات وزن هزار دانه، وزن دانه در غوزه، عملکرد دانه در بوته و عملکرد دانه در واحد سطح با جمعیت A82 در هر دو شرایط محیطی تفاوت معنی‌داری نداشتند. تجزیه به مؤلفه‌های اصلی نیز نشان داد که مؤلفه اول و دوم مجموعاً 91 درصد از تغییرات بین شاخص‌های تحمل به خشکی را توجیه کردند. مؤلفه اول 67 درصد از تغییرات و مؤلفه دوم 24 درصد از تغییرات را توجیه نمود. تجزیه بای‌پلات بر اساس شاخص‌های GMP، STI و MP، جمعیت A82  و گلدشت را به‌عنوان بهترین ژنوتیپ متحمل به خشکی معرفی کرد. ژنوتیپ A82 که حاصل تلاقی بین‌گونه‌ای گلرنگ زراعی (Carthamus tinctorius L.) با گونه وحشی C. oxyacanthus است دارای عملکرد بالای دانه در هر دو شرایط تنش و عدم تنش در مقایسه با ارقام تجاری گلرنگ بود. بنابراین احتمالاً می‌توان این ژنوتیپ را در برنامه‌های آتی اصلاحی تحمل به تنش خشکی گلرنگ به‌کار برد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of drought tolerance in an interspecific hybrid and some genotypes of safflower using drought resistance indices

نویسندگان [English]

  • Sareh Ghasemi 1
  • Mohammad Reza Sabzalian 2
  • Mohammad Hossein Ehtemam 3
  • Ghodratollah Saeidi 4
1 M. Sc. Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, Collage of Agriculture, Isfahan University of Technology, Iran
2 Associate Professor, Genetics and Plant Breeding, Department of Agronomy and Plant Breeding, Collage of Agriculture, Isfahan University of Technology, Iran
3 Assistant Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Collage of Agriculture, Isfahan University of Technology, Iran
4 Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Collage of Agriculture, Isfahan University of Technology, Iran
چکیده [English]

This study was performed in order to evaluate the drought tolerance of some safflower genotypes in a field experiment carried out at the research farm of Isfahan University of Technology located at Lavark, Najaf-Abad, Iran (40 km south west of Isfahan, 32º 32´ N, 51º 23´ E, 1630 m asl). In this study, five genotypes including A82) interspecific hybrid), landrace Kooseh, Goldasht, C111 and Ac-stirling were evaluated in a randomized complete block design with three replications at two moisture levels (normal and 90% water-depletion), separately. Seven drought tolerance indices including Stress Tolerance Index (STI), Tolerance Index (TOL), Stress Susceptibility index (SSI), Mean Productivity (MP), Geometric Mean Productivity (GMP), seed yield in stress (Ys) and non-stress (Yp) environments were calculated for each genotype based on seed yield under stress and normal conditions. The results analysis of variance showed that there were significant differences among the genotypes for all traits. The drought stress had significant effect on head diameter, number of heads per plant, number of seeds per head, seed weight per head and seed yield. Mean comparisons showed that control genotypes were significant differences for all studied traits except seed weight per and seed yield traits with the genotype A82 under non stress and stress conditions. Principal component analysis (PCA), indicated that the first and second components justified 91% of variations between drought tolerance indices. First vector showed 67% of the variations and was recognized as yield potential component and drought tolerance indices (MP, GMP, STI) and the second rector justified 24% of total variations which would be named as “drought susceptible components (TOL and SSI indices). Biplot analysis also indicated that STI, MP, GMP were more reliable indices to identify drought tolerant safflower genotypes and discriminated Goldasht genotype and genotype A82 as the most drought tolerant. The indices STI, GMP, MP identified the Goldasht  and A82 genotype as a drought resistant genotype and this genotype was obtained from interspecific crosses between cultivated safflower (Carthamus tinctorius L.) and wild species (C. oxyacanthus). This genotype had the highest grain yield under stress and non-stress conditions. Therefore, it could be used in safflower breeding programs to improve drought tolerance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought stress
  • Safflower
  • Seed yield
  • tolerance indices
  1. اداره کل پنبه، دانه‌های روغنی و گیاهان صنعتی. مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر -بخش تحقیقات دانه‌های روغنی. دستورالعملکشت دانه‌های روغنی (گلرنگ)- سال زراعی 94-95.
  2. سبزعلیان م ر (1387) مطالعه هیبرید بین‌گونه‌ای گلرنگ زراعی با گلرنگ وحشی و تأثیر رنگ بذر بر صفات زراعی،   کیفیت دانه و میزان خسارت مگس گلرنگ. دانشگاه صنعتی اصفهان. اصفهان. رساله دکتری.
  3. شیراوند ر و مجیدی م م (1392) مقایسه گونه‌های وحشی و اهلی گلرنگ از نظر تحمل به خشکی و تنوعات صفات مورفولوژیک و زراعی. نشریه پژوهش‌های زراعی ایران. 12: 738-750.
  4. ضرغامی ر.، رهراوی م. اصلانزاده ع. و عباسعلی م (1390) ارزیابی ژنوتیپ‌های گلرنگ (Carthamus tinctorius) پاییزه برای تحمل به تنش خشکی،  مجله به‌نژادی نهال و بذر. 27: 339-355.
  5. مجیدی م م.، جعفرزاده م. رشیدی ف. و میرلوحی آف (1393) شناسایی ارقام کلزا با شاخص‌های تحمل به خشکی. علوم گیاهان زراعی ایران. 4: 565- 573.
  6. محسنی و (1393) توارث‌پذیری و ارتباط صفات در جوامع F2 حاصل از تلاقی بین سه گونه گلرنگ تحت شرایط عادی و تنش خشکی. دانشگاه صنعتی اصفهان. اصفهان. پایان‌نامه کارشناسی ارشد.
  7. مصطفایی ف.، میرلوحی آف. سعیدی ق. سبزعلیان م ر. و قیصری م (1393) ارزیابی تنوع و تحمل به خشکی در نسل F3 حاصل از تلاقی بین‌گونه‌ای گلرنگ اهلی (Carthamus tinctorius L.) و وحشی .(C. oxyacanthus L.) علوم گیاهان زراعی ایران. 16 (3): 180- 165.
  8. ملکی­نژاد ر (1392) غربال ژرم پلاسم داخلی و خارجی گلرنگ برای تحمل به تنش خشکی. دانشگاه صنعتی اصفهان. اصفهان. پایان‌نامه کارشناسی ارشد اصلاح نباتات.
  9. Allen RG, Pereira LS, Raes D and Smith M (1998) Crop evapotranspiration guidelines for computing crop water requirements. Irrigation and Drainage. Paper 56. Rome. Italy. 300 pp. 7-136.
  10. Ash GJ, Raman R and Crump NS (2003) An investigation of genetic variation in Carthamus lanatus in New South Wales. Australia. Using intersimple sequence repeats (ISSR) analysis. Weed Research. 43: 208-213.
  11. Dencic S, Kastori R and Kobiljski B (2000) Evaluation of grain yield and its components in wheat cultivars and landraces under near optimal and drought conditions. Euphytica. 113: 43-52.
  12. Blum A (2012) Plant Breeding for water-limited environments. Springer. PP. 2-57.
  13. Dongyun M, Sun D, Wang Ch, Li Y and Tiancai G (2014) Expression of flavonoid biosynthesis genes and accumulation of flavonoid in wheat leaves in response to drought stress. Plant Physiology and Biochemistry. 80: 60-66.
  14. Ebrahimiyan M, Majidi MM, Mirlohi A and Noroozi A (2013) Physiological traits related to drought tolerance in tall fescue. Euphytica. 190: 401-414.
  15. Fernandez G CJ (1992) Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. Proceedings of the international symposium "adaptation of vegetables and other food crops in temperature and water stress, AVRDC Publication. Tainan, Taiwan, PP. 257-270.
  16. Fischer RA and Maurer R (1978) Drought resistance in spring wheat cultivars. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield responses. Australian Journal of Agricultural Research. 29: 897-912.
  17. Liu ML, Li XR, Liu YB and Cao B (2013) Regulation of flavanone 3-hydroxylase gene involved in the flavonoid biosynthesis pathway in response to UV-B radiation and drought stress in the desert plant, Reaumuria soongorica. Plant Physiology and Biochemistry. 73: 161-167.
  18. Majidi M.M, Tavakoli V, Mirlohi A and Sabzalian MR (2011) Wild safflower species ('Carthamus oxyacanthus' Bieb.): A possible source of drought tolerance for arid environments. Australian Journal of Crop Science. 5: 1055-1066.
  19. Malekshahi F, Dehghani H and Alizadeh B (2009) Evaluation of drought tolerance index in some winter rapeseed cultivars (Brassica napus L.). Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, 13, 77-89.
  20. Ramirez-Vallejo, P and Kelly JD (1998) Traits related to drought resistance in common bean. Euphytica. 99: 127-126.
  21. Rosielle AA and Hamblin J (1981) Theoretical aspects of selections for yield in stress and non-stress environments. Crop Science. 21: 943-946.
  22. Singh SP (2002) Comparison of sources and lines selected for drought resistance in common bean. Crop Science. 42: 64–70.
  23. Sio-se Marde A, Ahmadi A, Poustini K and Mohammady V (2006). Evaluation of drought resistance indices under various environmental conditions. Field Crop Research. 98: 222-229.
  24. Yau SK (2006) Winter versus spring sowing of rain–fed safflower in a semi-arid, high–elevation Mediterranean environment. European Journal of Agronomy. 10: 1-8.
  25. Yuan Y, Liu YJ, Wu C, Chen SQ,Wang ZY, Yang ZC, Qin SS and Huang LQ (2012) Water deficit affected flavonoid accumulation by regulating hormone metabolism in Scutellaria baicalensis georgi roots. Plos One. 7: 1-9.