بررسی تنوع ژنتیکی ژرم پلاسم گندم نان تحت شرایط تنش خشکی

مقدمه: گندم از نظر تولید جهانی رتبه دوم را در بین غلات دارد، اما تحت تاثیر تغییرات اقلیمی پیش رونده جهانی قرار گرفته است. تنش خشکی یکی از عوامل مهم کاهش تولید گندم است. توسعه ارقام گندم متحمل به خشکی در حال حاضر چالشی بزرگ برای به نژادگران گندم محسوب می شود. کنترل ژنتیکی پیچیده چندصفتی و چندژنی، برهم کنش ژنوتیپ و محیط بالا، وراثت پذیری پایین و مشکلات مربوط به غربال گری انبوه صفات و ژن های گیاهی موثر در تحمل به خشکی به دلیل دخالت تعداد زیادی از صفات و وجود همبستگی های مثبت و منفی بین آنها، از جمله عواملی هستند که اصلاح ارقام گندم برای تحمل به تنش خشکی را با چالش مواجه ساخته اند. انتخاب ژنوتیپ های متحمل به خشکی به عنوان رویکردی مقرون به صرفه و زیستی برتر برای افزایش تولید گندم در مناطق کم رطوبت، همیشه مدنظر به نژادگران بوده است. غربال گری ژنوتیپ های گندم برای شناسایی منابع تحمل به خشکی ضروری است و می تواند در انتخاب والدین مناسب و مطلوب جهت اجرای برنامه های به نژادی مفید باشد. توده های گیاهی بومی منابع ارزش مندی برای تحمل به تنش های محیطی از جمله تنش خشکی به شمار می روند. نژاد های بومی گیاهی، جمعیت های ناهمگن و سازگاری هستند که به طور محلی اهلی شده اند و منابع ژنتیکی را فراهم می کنند که می توانند پاسخ گوی نیازهای ناشی از چالش های جدید و پیش روی کشاورزی تحت شرایط پرتنش باشند. هدف از این تحقیق شناسایی نمونه های ژنتیکی متحمل به تنش خشکی جهت استفاده از آنها در برنامه های به نژادی آینده بود.مواد و روش ها: تعداد ۵۱۲ نمونه ژنتیکی از کلکسیون گندم بانک ژن گیاهی ملی ایران به همراه ارقام کویر، روشن و ماهوتی به عنوان شاهد، برای تحمل به تنش خشکی در مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی یزد بررسی قرار گرفتند. آزمایش در قالب دو طرح آگمنت جداگانه انجام شد که یک آزمایش مربوط به شرایط تنش خشکی و دیگری مربوط به شرایط آبیاری نرمال بود. تنش خشکی با محدودیت دوره آبیاری اعمال شد. با توجه به اینکه از مجموع مواد ژنتیکی مورد آزمایش، ۱۴۱ نمونه ژنتیکی بقاء یافتند، بنابراین ارزیابی صفات روی آنها و نمونه های متناظر آنها در آزمایش نرمال انجام شد. برای تحلیل داده­ها، آماره های توصیفی شامل حداقل، حداکثر، میانگین و ضریب تغییرات صفات محاسبه شد. به منظور مطالعه ارتباط بین صفات، ضرایب همبستگی بین آنها برآورد و آزمون شد و برای تعیین نقش هر یک از صفات و شناسایی صفات مهم و اثرگذار بر وزن دانه پنج سنبله از تجزیه رگرسیون گام به گام استفاده شد. نمونه های ژنتیکی مورد مطالعه با استفاده از تجزیه خوشه ای به روش K-means از یکدیگر تفکیک شدند. محاسبات آماری با استفاده از نرم افزارهای R و SPSS انجام گرفت.یافته های تحقیق: نتایج حاصل از برآورد آماره های توصیفی نشان داد که بیش ترین ضریب تغییرات تحت شرایط نرمال و تنش خشکی به ترتیب به صفات وزن دانه پنج سنبله (۳۵/۲۳ درصد) و تعداد پنجه در بوته (۶۷/۳۱ درصد) اختصاص داشت. صفت وزن دانه پنج سنبله دارای بیش ترین میزان کاهش دامنه تغییرات (۳/۵۱ درصد) تحت شرایط تنش خشکی نسبت به شرایط نرمال بود و بیش ترین کاهش میانگین به ترتیب برای صفات تعداد پنجه بارور (۳/۵۹ درصد) و وزن دانه پنج سنبله (۵/۴۰ درصد) مشاهده شد. تعداد زیادی از نمونه های ژنتیکی در هر دو شرایط نرمال و تنش خشکی نسبت به ارقام شاهد برتری نشان دادند. ۹۷ نمونه ژنتیکی، وزن دانه پنج سنبله بیش تری نسبت به ارقام شاهد داشتند. نمونه های ژنتیکی KC۱۲۸۵۶، KC۱۲۷۷۶، KC۱۲۷۸۳، KC۱۲۷۶۷ و KC۱۲۶۹۷ (به ترتیب با مقادیر ۷۷/۶، ۷۵/۶، ۲۲/۶، ۹۴/۵ و ۸۶/۵ گرم) دارای بیش ترین وزن دانه پنج سنبله در شرایط تنش خشکی بودند. صفات تعداد سنبلچه در خوشه، تعداد گلچه در سنبلچه، وزن صد دانه و تعداد دانه در خوشه، دارای ضرایب همبستگی قوی و معنی دار در سطح  احتمال یک درصد با وزن دانه پنج سنبله در شرایط تنش خشکی بودند. بر اساس نتایج تجزیه رگرسیون گام به گام تحت شرایط تنش خشکی، سه صفت تعداد دانه در سنبله، وزن صد دانه و طول سنبله وارد مدل شدند و ۶/۹۰ درصد از تغییرات وزن دانه پنج سنبله را توجیه کردند. مواد ژنتیکی مورد بررسی با استفاده از تجزیه خوشه ای به روش K-means در پنج خوشه متفاوت گروه بندی شدند.نتیجه گیری: در مجموع نتایج این تحقیق، ظرفیت ارزشمند ژرم پلاسم مورد بررسی را برای تحمل به تنش خشکی نشان داد.  بررسی روابط بین صفات نشان دهنده اهمیت تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد گلچه در سنبلچه و وزن صد دانه در هر دو شرایط نرمال و تنش خشکی بود. برای هر یک از صفات مورد ارزیابی، تعداد زیادی از نمونه های ژنتیکی در هر دو شرایط نرمال و تنش خشکی نسبت به ارقام شاهد برتری داشتند که بیانگر غنی بودن این ذخایر برای صفات مرتبط با تحمل به تنش خشکی است. بر این اساس، پیشنهاد می شود ارزیابی و غربال گری کلکسیون بانک ژن گیاهی ملی ایران به منظور شناسایی منابع متحمل به تنش خشکی ادامه یابد. در تجزیه خوشه ای، ارقام شاهد با ویژگی های متفاوت در گروه های جداگانه قرار گرفتند و علاوه بر این، گروهی متمایز از نمونه های ژنتیکی واجد صفات برتر تشکیل شد. از ژرم پلاسم متنوع شناسایی شده در این تحقیق و یا نمونه های ژنتیکی برتر، می توان برای توسعه پایه ژنتیکی در تلاقی ها و یا به عنوان والد در برنامه به نژادی بهره برداری کرد.

Keywords:

بانک ژن , تنش رطوبتی , توده محلی , منابع ژنتیکی