شناسایی ژنوتیپ های گندم متحمل به تنش کمبود آب انتهای فصل با استفاده از شاخص های تحمل در مناطق سردسیر ایران

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: عملکرد در شرایط تنش هیچ گاه نتوانسته ملاک دقیقی جهت انتخاب ژنوتیپ های متحمل به خشکی باشد و همواره هدف از تهیه ارقام متحمل به خشکی، ایجاد ارقامی بوده که به طور نسبی در مقایسه با سایر ژنوتیپ ها تنش را بهتر تحمل کنند و در شرایط زراعی یکسان افت عملکرد کمتری را نشان دهند. در اغلب بررسی ها برای گزینش مزرعه ای گیاهان زراعی فقط عملکرد دانه مدنظر قرار می گیرد، درصورتی که برخی از پژوهشگران معتقد هستند برای بازدهی بیشتر در اصلاح ارقام سازگار و برتر در مناطق خشک و نیمه خشک باید شاخص هایی را که در شناسایی پایداری ارقام در شرایط تنش خشکی موثر هستند شناسایی کرده و آن ها را علاوه بر عملکرد دانه به عنوان معیارهای انتخاب مورد استفاده قرار داد، ازاین رو وضعیت عملکرد نسبی ژنوتیپ ها در شرایط تنش خشکی و شرایط آبی به عنوان یک نقطه شروع برای شناسایی و گزینش ژنوتیپ ها برای اصلاح در محیط های خشک است. در مناطق نیمه خشک که پراکنش بارندگی متناسب نیست، پتانسیل عملکرد در شرایط تنش بهترین معیار تحمل به خشکی محسوب نمی شود بلکه پایداری عملکرد، مقایسه میزان عملکرد در شرایط تنش و مطلوب معیار مناسب تری برای واکنش ژنوتیپ ها به تنش رطوبتی پذیرفته می شود. در مناطق نیمه خشک که پراکنش بارندگی متناسب نیست، پتانسیل عملکرد در شرایط تنش بهترین معیار تحمل به خشکی محسوب نمی شود بلکه علاوه بر پایداری عملکرد، مقایسه میزان عملکرد در شرایط تنش و مطلوب، معیار مناسب تری برای واکنش ژنوتیپ ها به تنش رطوبتی است. با توجه به این‎که اکثر مطالعات مربوط به شاخص ها در گونه های زراعی و بخصوص گندم تنها در یک مکان و یک سال و در نهایت در یک محیط خاص انجام می شود و نتایج حاصل به تمامی محیط ها تعمیم داده می شود و به هیچ عنوان اثرات متغیر سال و مکان در محاسبه شاخص‎ها مورد توجه قرار نمی گیرد؛ بنابراین انتخاب شاخص ها و ژنوتیپ های متحمل به‎نظر صحیح نمی باشد. در همین راستا، این تحقیق جهت ارزیابی ژنوتیپ های گندم پاییزه ازنظر تحمل خشکی، انتخاب بهترین شاخص های تحمل به خشکی و شناسایی ارقام متحمل به تنش خشکی در مناطق مختلف اقلیم سرد کشور انجام شد. مواد و روش ها: در این پروژه تحقیقاتی ۲۰ ژنوتیپ در شرایط آبیاری نرمال و تنش کمبود آب انتهای فصل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه های تحقیقاتی کرج، مشهد، میاندوآب و اراک، در سال های زراعی ۱۳۹۸-۱۳۹۷ و ۱۳۹۹-۱۳۹۸ مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور بررسی تحمل خشکی ژنوتیپ ها، شاخص­ های مختلف تحمل و حساسیت به تنش برای ژنوتیپ های تحت بررسی تعیین و ژنوتیپ ها براساس حساسیت و تحمل به خشکی توسط هر یک از این شاخص ها گروه­ بندی شدند. برای تعیین معیارهایی که همبستگی بالایی باهم دارند، همبستگی بین شاخص ها محاسبه گردید. از تجزیه به مولفه­ های اصلی نیز به منظور خلاصه نمودن داده ­ها و ترسیم نمودار براساس دو مولفه اول و شناخت شاخص­ های مطلوب استفاده شد. در نهایت از تجزیه بای پلات نیز جهت گروه بندی ژنوتیپ ها و شاخص های مورد استفاده براساس معیارهای تحمل به خشکی استفاده شد. یافته ها: تنش خشکی باعث کاهش عملکرد ژنوتیپ ها گردید ولی، مقادیر کاهش در ژنوتیپ های مختلف متفاوت بود. میانگین عملکرد دانه در واحد هکتار برای تمامی ژنوتیپ ها در شرایط آبیاری نرمال و تنش خشکی انتهای فصل به‎ترتیب ۰۰۲/۷ و ۲۱۵/۵ تن در هکتار بود که نشان داد شرایط تنش باعث کاهش حدود ۲۵ درصدی عملکرد دانه در مقایسه با شرایط آبیاری نرمال گردید. شرایط محیطی و زراعی مناطق مختلف و سال های مورد بررسی باعث تفاوت در شاخص های برآورد شده گردید به طوری که رتبه بندی ژنوتیپ ها براساس شاخص های مختلف در سال ها و مناطق مختلف تغییر کرد. بنابر این بهتر است در مطالعات شاخص های تحمل تنش ها، بررسی ها در چند مکان و چند سال انجام شود تا روند تغییرات عملکردی ارقام و ژنوتیپ های مختلف به درستی مشخص شده و درنتیجه اطمینان بیشتری نسبت به شاخص های تحمل و حساسیت محاسبه شده وجود داشته باشد. ژنوتیپ های G۴، G۲، G۱۶ و G۵ در هر دو شرایط، عملکرد بالاتری نشان دادند. شاخص های STI، MP، GMP، MSTI۱، MSTI۲، YI، HM و RR همبستگی مثبت و معنی داری با عملکرد دانه در شرایط نرمال و تنش داشتند و لذا، برای گزینش مطلوب تر ژنوتیپ های متحمل به خشکی، می توان از آن ها استفاده کرد. تجزیه مولفه اصلی نشان داد که می توان با استفاده از دو مولفه اول به گروه بندی شاخص ها پرداخت. اولین مولفه اصلی ۱۶/۵۳ درصد از تغییرات کل داده ها را توجیه نمود و همبستگی مثبت و معنی داری را با عملکرد در شرایط نرمال و تنش و نیز شاخص های MP، STI، GMP، YI، MSTI۱، MSTI۲، HM وRDY  داشت. به‎دلیل همبستگی بالای این مولفه با عملکرد در شرایط نرمال و تنش این مولفه به نام مولفه پتانسیل عملکرد در شرایط نرمال و تنش نام گذاری شد. دومین مولفه برآورد شده ۳۳/۴۲ درصد از تغییرات کل داده ها را توجیه نمود و همبستگی مثبت و معنی داری را با عملکرد در شرایط نرمال  و شاخص های SSI، TOL، ATI، SSPI وRR  نشان داد. به‎نظر می رسد این مولفه قادر است ژنوتیپ هایی را که دارای عملکرد بالایی در شرایط تنش هستند را شناسایی کند. تجزیه بای‎پلات نشان داد که شاخص های HM، MP، STI، MSTI۱، MSTI۲، GMP، RDY، YI و SNPI همبستگی مثبت و بالایی با عملکرد در شرایط تنش و نرمال داشتند به طوری که زوایای تند بین این شاخص ها نسبت به هم، نشان از همبستگی مثبت و بسیار بالای آن ها باهم داشت. شاخص های RDI و YSI با عملکرد در شرایط نرمال همبستگی منفی و شاخص های RR، SSI، TOL و  SSPIهمبستگی منفی با عملکرد در شرایط تنش داشتند. نتیجه گیری: جهت دست یابی به ارقام متحمل به تنش خشکی با استفاده از شاخص های تحمل و جهت جلوگیری از اثرات متقابل محیط در ژنوتیپ، آزمایشات باید در سال ها و مکان های متعدد انجام گیرد تا بتوان اثرات محیط در شاخص های محاسبه شده را کاهش داد و نتایج منطقی تری را به دست آورد. در نهایت می‎توان ژنوتیپ های G۴، G۲، G۱۶، G۵ و G۱۷، را به‎عنوان ژنوتیپ های با عملکرد بالا در شرایط نرمال و تنش انتخاب کرد.

Keywords:

Biplot , Drought stress , Index , Wheat , بای پلات , تنش خشکی , شاخص تحمل , گندم