بررسی تنوع ژنتیکی ژرم پلاسم گندم نان تحت شرایط تنش شوری

مقدمه: شوری خاک یه عنوان یکی از مهم ترین تنش های محیطی، تهدیدی جدی برای تولیدات کشاورزی است. در حال حاضر بیش از ۲۰ درصد از اراضی کشاورزی که شامل ۹۵۴ میلیون هکتار از سطح خشکی دنیا است، تحت تاثیر این پدیده می باشد. شوری به­طور روزانه در حال گسترش است و پیش­بینی می شود که تا سال ۲۰۵۰ بیش از ۵۰ درصد از اراضی قابل کشت دنیا شور شوند. کاهش عملکرد ناشی از تنش شوری در گندم قابل توجه و نگران کننده است، به­طوری که برای گندم دوروم، کاهش ۵۰ درصدی عملکرد ناشی از شوری اراضی دیم، و برای گندم نان، کاهش ۸۸ درصدی عملکرد تحت آبیاری با شوری بالا و کاهش ۷۰ درصدی در خاک های سدیمی گزارش شده است. سطح بالای نمک در خاک و آب آبیاری از عوامل نگران کننده برای کشاورزی است و بنابراین لازم است راهبردهای موثری برای بهبود عملکرد از طریق تحمل به تنش شوری توسعه یابد. به­دلیل اهمیت ذخایر ژنتیکی به­عنوان منابع تحمل به تنش های زیستی و غیرزیستی از جمله شوری و وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه در ژرم­پلاسم گندم برای تحمل به تنش شوری، تحقیق حاضر اجرا شد که هدف از آن، بررسی تنوع نمونه های ژنتیکی کلکسیون گندم نان بانک ژن گیاهی ملی ایران از لحاظ تحمل به شوری، مقایسه آنها با ارقام شاهد متحمل و امکان شناسایی منابع متحمل جدید بود. مواد و روش­ ها: به­منظور شناسایی منابع متحمل به تنش شوری در ذخایر ژنتیکی گندم، تعداد ۵۱۲ نمونه ژنتیکی از کلکسیون گندم نان بانک ژن گیاهی ملی ایران به­همراه ارقام متحمل به شوری کویر، روشن و ماهوتی به­عنوان شاهد، در قالب دو طرح آگمنت مجزا تحت دو شرایط نرمال و تنش شوری مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش نرمال در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات یزد و آزمایش شوری در اراضی شور ایستگاه تحقیقات اردکان یزد انجام شد. صفات مورد مطالعه شامل طول سنبله، تراکم سنبله، وزن صد دانه، تعداد پنجه، ارتفاع بوته، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد گلچه در سنبلچه، تعداد دانه در سنبله، روز تا سنبله دهی، روز تا رسیدگی کامل، طول دوره پرشدن دانه و وزن دانه پنج سنبله بودند که مطابق با توصیف­نامه بین المللی یادداشت­برداری شدند. برای انجام تجزیه و تحلیل­های آماری داده­ها، ابتدا شاخص­های آماری توصیفی، محاسبه و سپس نمونه های ژنتیکی مورد مطالعه با استفاده از تجزیه خوشه ای به روش K-means گروه بندی شدند. از تجزیه تابع تشخیص مبتنی بر مولفه های اصلی جهت بررسی تمایز بین گروه های حاصل از تجزیه خوشه ای استفاده شد. تجزیه های آماری توسط نرم افزارهای SPSS و R انجام شد. یافته­ های تحقیق: نتایج این آزمایش نشان داد که صفات وزن دانه پنج سنبله (با حداقل ۱۵/۴ و حداکثر ۲۶/۱۲ گرم در شرایط نرمال و حداقل ۱۹/۲ و حداکثر ۷۸/۹ گرم در شرایط تنش) و تعداد پنجه (با حداقل ۳ و حداکثر ۸ عدد در شرایط نرمال و حداقل ۳ و حداکثر  ۷ عدد در شرایط تنش) از بیش­ترین ضریب تغییرات و صفات روز تا سنبله دهی (با حداقل ۱۳۰ و حداکثر ۱۶۳ روز در شرایط نرمال و حداقل ۱۲۶ و حداکثر ۱۶۸ روز در شرایط تنش) و روز تا رسیدگی کامل (با حداقل ۱۷۳ و حداکثر ۱۸۹ روز در شرایط نرمال و حداقل ۱۶۸ و حداکثر ۱۹۶ روز در شرایط تنش) از کم­ترین ضریب تغییرات تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری برخوردار بودند. تعداد زیادی از نمونه های ژنتیکی برتر از لحاظ صفات مختلف نسبت به ارقام شاهد تحت هر دو شرایط نرمال و تنش شوری شناسایی شد. نتایج رگرسیون گام به گام حاکی از اهمیت سه صفت وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله و تعداد گلچه در سنبلچه در تغییرات صفت وزن دانه پنج سنبله بود. نتایج حاصل از تجزیه ای خوشه ای به روش K-means نمونه های ژنتیکی مورد بررسی را در پنج خوشه متمایز تفکیک کرد و ارقام شاهد نیز در گروه های مختلف قرار گرفتند، به­نحوی که ارقام روشن و ماهوتی به­همراه ۷۰ نمونه ژنتیکی در خوشه اول و رقم کویر به­همراه ۵۳ نمونه ژنتیکی در خوشه پنجم گروه­بندی شدند. نتیجه­ گیری: نتایج این آزمایش نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه و ارزشمند برای صفات مرتبط با تحمل به تنش شوری در ژرم پلاسم گندم نان مورد مطالعه بود. تاثیر تنش شوری بر صفات مختلف نمونه های ژنتیکی مطالعه شده، متفاوت بود. از بین صفات مورد بررسی، وزن صد دانه، تعداد دانه در سنبله و تعداد گلچه در سنبلچه، اهمیت بیش­تری داشتند و بنابراین می­توان از آن­ها در برنامه های به­نژادی استفاده کرد. تعداد زیادی از نمونه های ژنتیکی از لحاظ صفات مختلف نسبت به ارقام شاهد برتری داشتند. تجزیه خوشه ای، ارقام شاهد را در خوشه­های متمایز گروه بندی کرد که بیانگر جنبه متفاوت تحمل به تنش شوری در این ارقام می باشد. از نمونه های ژنتیکی برتر شناسایی شده در این تحقیق می توان به­منظور بهبود تحمل به تنش شوری در برنامه های به­نژادی گندم نان بهره برداری کرد.

Keywords:

بانک ژن , تجزیه خوشه ای , تحمل به شوری , نمونه ژنتیکی , وزن دانه