تجزیه پایداری عملکرد ژنوتیپ های گندم دوروم با استفاده از روش امی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ﻣﺆﺳﺴﻪ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت اﺻﻼح و ﺗﻬﯿﻪ ﻧﻬﺎل و ﺑﺬر، ﺳﺎزﻣﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت، آﻣﻮزش و ﺗﺮوﯾﺞ ﮐﺸﺎورزی، کرج، ایران

2 ﺑﺨﺶ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت اﺻﻼح و ﺗﻬﯿﻪ ﻧﻬﺎل و ﺑﺬر، ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت و آﻣﻮزش ﮐﺸﺎورزی و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﯿﻌﯽ خراسان رضوی، ﺳـﺎزﻣﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘـﺎت، آﻣﻮزش و ﺗﺮوﯾﺞ ﮐﺸﺎورزی، مشهد، اﯾﺮان

3 ﺑﺨﺶ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت اﺻﻼح و ﺗﻬﯿﻪ ﻧﻬﺎل و ﺑﺬر، ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت و آﻣﻮزش ﮐﺸﺎورزی و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﯿﻌﯽ کرمانشاه، ﺳﺎزﻣﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت، آﻣﻮزش و ﺗﺮوﯾﺞ ﮐﺸﺎورزی، کرمانشاه، اﯾﺮان

4 ﺑﺨﺶ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت اﺻﻼح و ﺗﻬﯿﻪ ﻧﻬﺎل و ﺑﺬر، ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت و آﻣﻮزش ﮐﺸﺎورزی و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﯿﻌﯽ لرستان، ﺳﺎزﻣﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت، آﻣﻮزش و ﺗﺮوﯾﺞ ﮐﺸﺎورزی، خرم آباد، اﯾﺮان

10.22034/saps.2021.13087

چکیده

چکیده
اهداف:این تحقیق به منظور بررسی اثر متقابل ژنوتیپ در محیط و شناسایی ژنوتیپ های پایدار گندم دوروم در مناطق معتدل ایران اجرا گردید.
 
مواد و روش ها: تعداد 19 ژنوتیپ انتخابی از آزمایشات مقایسه عملکرد گندم دوروم در اقلیم معتدل کشور به همراه یک رقم شاهد گندم نان در چهار منطقه شامل کرج، کرمانشاه، نیشابورو خرم آباد در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار و طی دو سال زراعی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای عملکرد دانه، داده­ها مورد تجزیه واریانس مرکب قرارگرفت. همچنین برای شناسایی ژنوتیپ هایی که در کنار پتانسیل عملکرد دانه بالا از پایداری عملکرد و سازگاری عمومی بالایی  برخوردار باشند، تجزیه پایداری با استفاده از روش چند متغیره امی انجام گردید.
 
یافته ها: براساس دو مولفه اصلی اول و دوم تجزیه پایداری چند متغیره AMMI ژنوتیپ های شماره 5، 11، 13، 15 و 20 و براساس آماره پایداری ASV ژنوتیپ های شماره 5، 7، 16 و 19  از پایداری بیشتری برخوردار بودند. ژنوتیپ های شماره 5 ، 16 و 19 بترتیب با میانگین عملکرد 497/7، 326/7 و 551/7 تن در هکتار هم عملکرد بالایی داشتند و هم از پایداری عملکرد بالایی برخوردار بودند. این ژنوتیپ­ها از نظر خصوصیات زراعی نیز وضعیت مطلوبی داشتند .
 
نتیجه گیری: با در نظر گرفتن عملکرد دانه و پایداری عملکرد، ژنوتیپ های شماره 5 ، 16 و 19 بعنوان ژنوتیپ های  برتر انتخاب شدند.  هرکدام از این ژنوتیپ­ها که در شرایط زارعین نیز برتری خود را نشان دهد بعنوان رقم جدید برای مناطق معتدل کشور معرفی خواهد شد.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Yield Stability Analysis of Durum Wheat Genotypes Using AMMI Method

نویسندگان [English]

  • Tohid Najafi Mirak 1
  • Mostafa Agaee Sarbarzeh 1
  • Aliakbar Moayedi 2
  • AmirKeyvan Kaffashi 3
  • Manoochehr Sayahfar 4
چکیده [English]

Background and Objective: This research was conducted in order to study Genotype × environment interaction effect and identify adaptable durum wheat genotypes with high yield stability in temperate agro-climate zone of Iran.
 
Materials and Methods: Nineteen elite durum genotypes along with a commercial bread wheat check, Mehrgan, were tested in 4 locations, i.e. Karaj, Kermanshah, Neishabour and khorramabad in temperate agro-climate zone of Iran in two years, 2017-18 and 2018-19. The experiments were conducted in a RCBD design with three replications. For grain yield, combined analyses of variance were performed. In order to precise evaluation of genotype by environment interactions and genotypes stability, stability analysis using AMMI method was undertaken.
 
Results: Based on two main components of AMMI analysis, genotypes 5, 11, 13, 15 and 20 had good stability and based on ASV index genotypes 5, 7,16 and 19 were more stable than check. Finally, genotypes 5, 16 and 19 with average grain yield of 7.497, 7.326 and 7.551 kgha-1, respectively and high yield stability were selected as superior durum wheat genotypes. These genotypes also were desirable based on the days to earing and maturity, plant height and thousands kernel weight.
 
Conclusion: Based on results, genotypes 5, 16 and 19 with high grain yield and low G×E interaction were selected as stable and adaptable durum wheat genotypes. Each of them is superior in on-farm condition, will be introduce as a new durum wheat cultivar for temperate zone of Iran.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: AMMI
  • Durum wheat
  • G×E interaction
  • temperate zone
  • Yield Stability

مقدمه

گندم دوروم (Triticum turgidum L.var durum)  یا همان گندم ماکارونی گندم تتراپلوئیدی است که از نظر خصوصیات کیفی دانه تفاوتهایی زیادی با گندم نان (Triticum aestivum) دارد. مهمترین ویژگی های این گونه گندم سختی و رنگ زرد دانه، گلوتن سنگین و خمیر غیر چسبنده آن، درصد پروتئین و کیفیت پخت بالای آن می باشد (نیپ 2008) . سختی بافت اندوسپرم و وجود رنگ دانه های زرد در آن باعث افزایش کیفیت سمولینا و پاستای حاصل از آن می گردد (برنان و همکاران 2002). در سال زراعی 15-2014 میلادی تولید جهانی گندم از سطحی معادل 215 میلیون هکتار، حدود ۷۲۰ میلیون تن بود که سهم گندم دوروم از آن 33 میلیون تن بوده است. به عبارتی می توان گفت که حدود پنج درصد گندم تولید شده در جهان به گندم دوروم اختصاص دارد(رانیری 2015). در ایران نیز سطح زیر کشت گندم دوروم در سال ۱۳۹۷ حدود 147 هزار هکتار گزارش شده است که که با توجه به شروع طرح پیش خرید گندم دوروم توسط کارخانجات ماکارونی کشور در سال جاری انتظار می رود در سال های آتی سطح زیر کشت این محصول افزایش یابد (نامشخص 2019).

نظر به اهمیت گندم دوروم در صنعت و تغذیه، تولید و اصلاح ارقام جدید با پتانسیل عملکرد بالا و پایدار و دارای ویژگی­های زراعی مهم نظیر زودرسی، متحمل به خوابیدگی و مقاوم به بیماری های مهم ضرورت دارد. یک ژنوتیپ معمولا در محیط‌های مختلف از لحاظ عملکرد واکنش‌های متفاوتی دارد بطوری‌که رتبه آن از یک محیط به محیط دیگر تغییر می یابد. این تغییرات که در نتیجه کنش بین ژنوتیپ و محیط ایجاد می‌شود تحت عنوان اثرات متقابل ژنوتیپ و محیط شناخته شده است (نجفی میرک و همکاران 2018). ﯾﮑﯽ از اهداف اﺻﻼح و ﻣﻌﺮﻓﯽ ارﻗﺎم گندم در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﺨﺘﻠﻒ کاهش اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ژﻧﻮﺗﯿﭗ × ﻣﺤﯿﻂ و پایداری تولید ﻣﯽﺑﺎﺷد (یان و راجکان 2002). اثر متقابل ژنوتیپ×محیط باعث می شود که عملکرد ارقام تحت تاثیر محیط قرار گرفته و ارزش واقعی هر ژنوتیپ را نتوان به درستی برآورد نمود،  بعبارت دیگر باعث کاهش همبستگی ارزش ژنوتیپی و فنوتیپی می­گردد و در نتیجه ژنوتیپهای موفق در یک محیط ممکن است در محیط دیگر تظاهر ضعیفی داشته باشد (بکر و لئون 1988). وجود این عامل درخصوصصفات مهم اقتصادیمانندعملکرددانهسبب کندی مراحل به نژادی و معرفی ارقام جدید می شود (کنگ 1988).

بررسی اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ژﻧﻮﺗﯿﭗ × ﻣﺤﯿﻂ، اﻃﻼﻋﺎت ﺑﺎ ارزﺷﯽ در راﺑﻄﻪ ﺑﺎ ﻋﻤﻠﮑﺮد ارﻗﺎم در ﻣﺤﯿﻂﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ به به نژادگران ارائه داده و ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ در ارزﯾﺎﺑﯽ ﭘﺎﯾﺪاری ﻋﻤﻠﮑﺮد ﻣﻮاد اﺻﻼﺣﯽ ایفا می کند(کاراداوت و همکاران 2010). در واقع یک رقم موفق علاوه بر عملکرد بالا و صفات مطلوب زراعی باید در دامنه وسیعی از شرایط محیطی بتواند عملکرد خود را حفظ نماید به همین منظور لاین ها و ارقام برای بررسی عملکرد و اثر متقابل ژنوتیپ در محیط در مکان ها و سالهای مختلف کشت و مورد ارزیابی قرار می گیرند (بکر و لئون 1988).

برای ﺑﺮآورد ﭘﺎﯾﺪاری ژﻧﻮﺗﯿﭙﯽ و ﻧﯿﺰ ﺗﺤﻠﯿﻞ اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ژﻧﻮﺗﯿﭗ و ﻣﺤﯿﻂ روشﻫﺎی آماری ﭘﺎراﻣﺘﺮی و ﻧﺎﭘﺎراﻣﺘﺮی ﻣﺘﻌﺪدی توسط محققین ﭘﯿﺸﻨﻬﺎد ﺷﺪه اﺳﺖ در تحقیق مقدم و پورداد (2009) استفاده از روش­های ناپارامتری هیون (1990) و تنارازو (1995) منجر به انتخاب ژنوتیپ­هایی با عملکرد پایین شدند. در حالی که  ضریب رگرسیون فینلی و ویلکینسون (1963) و شاخص برتری لین و بینز (لین و همکاران 1986) روش های مناسبی برای گزینش هم­زمان عملکرد و پایداری تشخیص داده شد.

روش گرافیکی GGE[1] و روش اثرات اصلی جمع پذیر و اثرمتقابل ضرب پذیر [2]AMMI از ﻣﻬــﻢﺗــﺮﯾﻦ   روشﻫـــﺎی ﭼﻨـــﺪ ﻣﺘﻐﯿـــﺮه تجریه پایداری به شمار می روند (گاچ و زوبل 1996 و یان و همکاران 2000). از روش تجزیه امی برای بررسی پایداری ژنوتیپ های مختلف محصولات زراعی گوناگون استفاده زیادی شده است. اسماعیل زاده مقدم و همکاران (2011) از بین روش­های مختلفی که برای ارزیابی پایداری ارقام گندم دوروم استفاده نمودند، روش AMMI و [3]SHMM­ را مناسب­تر از بقیه معرفی کردند. آقائی سربرزه و همکاران (2012)،  نجفیانو همکاران (2010)، تاری نژاد (2017) و نجفی میرک (2011) بااستفادهازروشAMMI ژنوتیپ­های پایدار گندم را تعیین و اظهارداشته اند که روش فوق الذکر میتواند در تعیین ژنوتیپ های حائز سازگاری عمومی وخصوصی برای مکانهای مختلف مورداستفاده قرارگیرد.

 علاوه برپایداریعملکرد، سازگاری ارقام نیز جنبه مهم دیگری استکه باید مورد توجه قرار گیرد. هر چند موضوع سازگاری مفهوم پیچیده ای دارد، اما بطور خلاصه می‌توان گفت که سازگاری عبارت ازظرفیت ژنتیکی یک رقم برای ظهورعملکرد بالا و پایدار در محیط‌های متفاوت است (فرشادفر 1998). اکبرپور و همکاران (2011) از روش AMMI برای بررسی پایداری عملکرد 11 لاین امید بخش جو استفاده کرده و بیان داشتند که با استفاده از این  روش  میتوان  علاوه  بر  شناسائی  ژنوتیپهای  با سازگاری عمومی، ژنوتیپهائی با سازگاری خصوصی برای مناطق مختلف را نیز شناسائی کرد. براتی و همکاران (2019) نیز برای بررسی اثرات متقابل ژنوتیپ ×محیط بر عملکرد جو تحت تنش شوری، از آماره پایداری [4]ASV و فاصله AMMI استفاده کرده و لاین پایدار جو را در شرایط تنش معرفی کرده است.

با توجه به اینکه تولید ارقام اصلاح شده وسازگار با ظرفیت عملکرد بالابرای هرمحیط ازنظراقتصادی هزینه سنگین وصرف وقت زیادی را می طلبد، باید ژنوتیپ هائی را انتخاب نمود که دارای سازگاری عمومی بالایی بوده و برای چند منطقه متفاوت قابل توصیه بوده و در مناطق اقلیمی مشابه، عملکردقابل قبولی داشته باشند (آکورا و همکاران 2006).این بررسی نیز با هدف دستیابی به ژنوتیپ های پر محصول و  مناسب گندم دوروم که دارای سازگاری وسیعی بوده و از لحاظ تولید محصول اقتصادی پایدار باشند، جهت کشت در  مناطق مختلف اقلیم معتدل کشور انجام شد.

 

مواد و روش ها

                در این پژوهش تعداد 19 لاین خالص انتخابی از آزمایشات مقایسه عملکرد گندم دوروم در اقلیم معتدل کشور به همراه یک رقم شاهد گندم نان (مهرگان) در چهار ایستگاه تحقیقاتی مناطق معتدل کشور شامل کرج، کرمانشاه، نیشابور  و خرم آباد در قالب طرح  بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار و طی دو سال زراعی متوالی 98-1397 و 97-1396 کشت و مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به اینکه در بین کشاورزان  و برنامه ریزان کشاورزی گندم دوروم از نظر عملکرد و ارزش اقتصادی عمدتا با گندم نان مقایسه می شود لذا در این برنامه تحقیقاتی نیز از شاهد گندم نان استفاده گردید. تیپ رشد همه ژنوتیپ های مورد بررسی بهاره بوده و لیست و شجره آنها در جدول 1 آورده شده است.  مشخصات فنی و زراعی اجرای طرح در کلیه مناطق یکسان و مشابه بود. بذور آزمایشی قبل از کاشت به منظور جلوگیری از سیاهک پنهان با قارچ کش کاربوکسین تیرام به نسبت دو در هزار ضد عفونی گردید. میزان بذر مصرفی بر اساس 450 بذر در متر مربع و با در نظر گرفتن وزن هزار دانه برای هر لاین تعیین گردید( نجفی میرک و همکاران 2019). کشت به صورت جوی و پشته و آبیاری بصورت نشتی انجام گرفت. نوع و میزان کود بر اساس آزمون خاک هر منطقه مصرف گردید. کود پتاس از منبع سولفات پتاس، کود فسفر از منبع فسفات آمونیوم بصورت پایه و کود ازته از منبع اوره بصورت پایه و سرک به مصرف رسید.

هر کرت آزمایشی شامل 6 خط 6 متری به فاصله20 سانتیمــتر (متر مربع2/7=2/1×6) بود که قبل از برداشت نیم متر از ابتدا و انتهای هر کرت حذف و بقیه (6 متر مربع ) برداشت شد. برای مبارزه با علفهای هرز پهن برگ و باریک برگ، مخلوطی از علف کشهای گرانستار و پوما سوپر به ترتیب به مقدار 20 گرم و یک لیتر در هکتار در مرحله پنجه زنی تا ساقه رفتن استفاده شد. در طول دوره رشد علاوه بر مراقبتهای زراعی، یادداشت برداریهایی ازکرتهای آزمایشی به عمل آمد که مهمترین آنها عبارتند از تاریخ جوانه زنی، تعداد روز تا ظهور سنبله، تعداد روز تا رسیدن فیزیولوژیکی، درصد خوابیدگی، عکس العمل به بیماریها، ارتفاع بوته و عملکرد دانه. پس از حصول داده ها تجزیه واریانس  ساده و مرکب با در نظر گرفتن مکان و ژنوتیپ بعنوان فاکتور ثابت (FT و FL) و سال بعنوان فاکتور تصادفی(RY) برای عملکرد دانه انجام گرفت با توجه به معنی دار شدن اثر متقابل ژنوتیپ در محیط، تجزیه پایداری به روش چند متغیره AMMI انجام گردید (گاچ و زوبل 1997). لاین های سازگار به مناطق معتدل کشور که بالاترین و پایدارترین عملکرد دانه را نیز دارا بودند، انتخاب شدند. در این تحقیق برای تجزیه واریانس و تجزیه های پایداری از نرم افزار های R ADEL- و SAS و برای برای رسم نمودارها و محاسبه آماره پایداری ASV  برای هر ژنوتیپ با فرمول زیر از نرم افزار Excel استفاده گردید:

 

 

در این فرمولIPC1  و IPC2  مولفه های اول و دوم و   و  مجموع مربعات مولفه های اول و دوم می باشد( گاچ و زوبل 1996).  

 

 

 

جدول 1- اسامی/شجره ژنوتیپهای گندم دوروم مورد استفاده در آزمایش

 

Genotype no.

Pedigree

1

Hana

2

Shabrang

3

Mehragan(Check)

4

SOOTY_9/RASCON_37//STORLOM/5/SOMAT_4/SILVER_1/3/FOCHA_1/ALAS//4*FOCHA_1/4/SOMAT_3/PHAX_1//TILO_1/LOTUS_4

5

SOOTY_9/RASCON_37//STORLOM/5/TOSKA_26/RASCON_37//SNITAN/4/ARMENT//SRN_3/NIGRIS_4/3/CANELO_9.1/6/RISSA/GAN// POHO_1/3/PLATA_3//CREX/ALLA*2/4/ARMENT//SRN_3/NIGRIS_4/3/CANELO_9.1

6

SOOTY_9/RASCON_37//LLARETA INIA/10/ALTAR 84/CMH82A.1062//ALTAR 84/3/YAZI_10/4/SNITAN/9/USDA595/3/D67.3/RABI//CRA/4/ALO/5/HUI/YAV_1/6/ARDENTE/7/HUI/YAV79/8/POD_9/11/SILK_3/DIPPER_6 /3/ACO89/DUKEM_4// 5*ACO89/4/PLATA_7/ILBOR_1//SOMAT_3

7

EXELDUR/8/GEDIZ/FGO//GTA/3/SRN_1/4/TOTUS/5/ENTE/MEXI_2//HUI/4/YAV_1/3/LD357E/2*TC60//JO69/6/SOMBRA_20/7/JUPARE C 2001/9/SOMAT_3/PHAX_1//TILO_1/LOTUS_4/3/RASCON_22/RASCON_21//MOJO_2

8

ALTAR84/860137//YAZI_1/4/LIS_8/FILLO_6/3/FUUT//HORA/JOR/8/GEDIZ/FGO//GTA/3/SRN_1/4/TOTUS/5/ENTE/MEXI_2//HUI/4/YAV_1/3/LD357E/ 2*TC60// JO69/6/SOMBRA_20/7/JUPAREC2001/9/SOMAT_4/INTER_8/6/CHEN_1/TEZ/3/GUIL//CIT71/CII/4/SORA/PLATA_12/5/STOT//ALTAR 84/A

9

WID22202/4/SORA/2*PLATA_12//SOMAT_3/3/AJAIA_12/F3LOCAL(SEL.ETHIO.135.85)//PLATA_13/5/CF4-JS 21//TECA96/TILO_1

10

SOOTY_9/RASCON_37//CAMAYO/5/RASCON_33/TISOMA_2/3/CANELO_8//SORA/2*PLATA_12/4/SOMAT_4/INTER_8/6/GUAYACAN INIA/KUCUK/4/ARMENT//SRN_3/NIGRIS_4/3/CANELO_9.1

11

HD4530/3/SOOTY_9/RASCON_37//SOMAT_3.1/5/LYMNO_8/3/RASCON_37/TARRO_2//RASCON_37/4/JUPARE C 2001

12

1A.1D 5+1-06/3*MOJO//RCOL/4/ARMENT//SRN_3/NIGRIS_4/3/CANELO_9.1/5/CF4-JS 40//SOOTY_9/RASCON_37/4/CNDO/PRIMADUR//HAI-OU_17/3/ SNITAN/9/CBC509CHILE/6/ECO/CMH76A.722//BIT/3/ALTAR 84/4/AJAIA_2/5/KJOVE_1/7/AJAIA_12/F3LOCAL(SEL.ETHIO.135.85)//PLATA_13/8/S

13

SOOTY_9/RASCON_37//STORLOM/8/RISSA/GAN//POHO_1/3/PLATA_3//CREX/ALLA*2/7/EUDO//CHEN_1/TEZ/3/TANTLO_1/5/CHEN/ALTAR 84/3/HUI/POC//BUB/RUFO/4/FNFOOT/6/MOJO/KITTI/11/SOOTY_9/RASCON_37//WODUCK/CHAM_3/10/PLATA_10/6/MQUE/4/USDA573//QFN/AA_7/3/ ALBA-D/5/AVO/HU

14

ISLOM_1/DUKEM_2//TARRO_3/5/CREX//BOY/YAV_1/3/PLATA_6/4/PORRON_11/6/YAZI_1/AKAKI_4//SOMAT_3/3/AUK/GUIL//GREEN/7/DUKEM_1// PATKA_7/YAZI_1/3/PATKA_7/YAZI_1/8/CBC 514 CHILE/SOMAT_4/3/AJAIA_12/F3LOCAL(SEL.ETHIO.135.85)//PLATA_13/6/CHEN/ALTAR 84/3/HUI/POC//

15

BCRIS/BICUM//LLARETA INIA/3/DUKEM_12/2*RASCON_21/5/RISSA/GAN//POHO_1/3/PLATA_3//CREX/ALLA*2/4/ARMENT//SRN_3/ NIGRIS_4/3/CANELO_9.1

16

STORLOM/3/RASCON_37/TARRO_2//RASCON_37/4/D00003A/5/1A.1D 5+1-06/3*MOJO/3/AJAIA_12/F3LOCAL(SEL.ETHIO.135.85)//PLATA_13/6/ SOOTY_9/ RASCON_37//WODUCK/CHAM_3/3/SOMAT_3/PHAX_1//TILO_1/ LOTUS_4

17

CBC 509 CHILE/YEBAS_8//DUKEM_12/2*RASCON_21/11/CANELO_9.1/SNITAN/10/PLATA_10/6/MQUE/4/USDA573//QFN/AA_7/3/ALBA-D/5/AVO/HUI/7/PLATA_13/8/THKNEE_11/9/CHEN/ALTAR 84/3/HUI/POC//BUB/RUFO/4/FNFOOT

18

MUSK_1//ACO89/FNFOOT_2/3/PATA_2/ARAM_9/10/PLATA_10/6/MQUE/4/USDA573//QFN/AA_7/3/…

19

P91.272.3.1/3*MEXI75//2*JUPAREC2001/5/ARTICO/AJAIA-3//HUALITA/3/FULVOUS-1/…

20

AMRIA/10/TARRO_1/2*YUAN_1//AJAIA_13/YAZI/9/USDA595/3/D67.3/RABI//CRA/4/ALO/5/HUI/…

 

 


نتایج و بحث

تجزیه واریانس مرکب برای عملکرد دانه در چهار منطقه و دو سال انجام گرفت و نتایج نشان داد که اختلاف معنی­داری بین مکان ها و سال­های مختلف وجود ندارد ولی اثر متقابل سال و مکان بر روی عملکرد دانه ژنوتیپ ها معنی دار بود که نشانگرتاثیر متفاوت مکان ها در سال های مختلف بر روی عملکرد دانه می باشد (جدول 2). اثر ژنوتیپ ها نیز بر روی عملکرد دانه معنی دار بود ولی با توجه به معنی دار شدن اثر متقابل دو گانه سال در ژنوتیپ و مکان در ژنوتیپ و اثر متقابل سه گانه سال در مکان در ژنوتیپ، مقایسه میانگین عملکرد ها به تنهایی نمی توانست منجر به انتخاب ژنوتیپ یا ژنوتیپ های برتر گردد، به همین دلیل برای شناسایی ژنوتیپ هایی که در کنار پتانسیل عملکرد دانه بالا از پایداری عملکرد و سازگاری عمومی بالایی  برخوردار باشند، تجزیه اثر متقابل ژنوتیپ×محیط با استفاده از روش چند متغیره مدل AMMI استفاده گردید. همانطور که در بخش های قبلی نیز گفته شد این مدل روش بسیار مناسب برای تجزیه و تفسیر ماتریس های بزرگ ژنوتیپ در محیط است زیرا با ایجاد بای پلات در این روش، استنباط مناسبی در مورد اثر متقابل ژنوتیپ در محیط فراهم می شود و انتخاب ژنوتیپ های با سازگاری مناسب در محیط های خاص تسهیل می گردد (زوبل و همکاران 1988).

با توجه به معنی دار شدن اثر متقابل ژنوتیپ در محیط در تجزیه واریانس مرکب، در مدل AMMI اثر متقابل ژنوتیپ در محیط به مولفه های اصلی تشکیل دهنده آن تجزیه شد. در این  بررسی مولفه اصلی اول معنی­دار شد. این مولفه به تنهایی بیش از 61 درصد از تغییرات اثر متقابل ژنوتیپ درمحیط را توجیه نمود و به همراه مولفه دوم که اثر آن نیز در اثرات متقابل ژنوتیپ در محیط معنی دار شده بود، حدود 86 درصد تغییرات اثر متقابل را توجیه می­کرد (جدول 3).

 

  

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس مرکب عملکرد دانه ژنوتیپ های گندم دوروم در 2 سال و 4 منطقه

منابع تغییر

 

درجه آزادی

 

میانگین مربعات

 

Year (Y)

سال

1

112.50

Location (L)

مکان

3

72.71

YL

سال×مکان

3

164.09**

R(LY)

تکرار در سال و مکان

16

1.45

Genotype (G)

ژنوتیپ

19

1.59*

YG

سال ×ژنوتیپ

19

1.04 *

LG

مکان ×ژنوتیپ

57

1.04*

YLG

سال×مکان×ژنوتیپ

57

1.61**

Error

اشتباه 2

304

0.51

         

**,*,nsبه ترتیب غیر معنی دار، معنی دار در سطح احتمال 5% و 1% می باشد.

 

جدول 3- تجزیه واریانس مدل AMMI برای عملکرد دانه ژنوتیپ های گندم دوروم

واریانس تجمعی

 

میانگین مربعات

 

درجه آزادی

 

منابع تغییر

-

36.35**

3

محیط

ENV

-

0. 8**

19

ژنوتیپ

GEN

-

0.52**

57

ژنوتیپ در محیط

ENV*GEN

61.2

0.86*

21

مولفه اصلی اول

IPCA1

85.6

0.38*

19

مولفه اصلی دوم

IPCA2

100

0.25ns

17

مولفه اصلی سوم

IPCA3

0

0.26 ns

152

باقی مانده

Residuals

* و ** ، به ترتیب معنی دار در سطح احتمال5% و 1% می باشد.

 

 

برای بررسی پایداری عملکرد دانه و سازگاری خصوصی ژنوتیپ ها با مکان های مورد مطالعه از مدل AMMI2  که از پلات کردن 2 مولفه اصلی اول و دوم ایجاد می شود استفاده شد. در اینجا مولفه اول 2/61 و مولفه دوم 4/24 و جمعا" 6/85 درصد اثرمتقابل ژنوتیپ در محیط را توجیه می کند که بسیار قابل توجه می باشد. در این مدل هرچه ژنوتیپ‏ها به مرکز بای‏پلات AMMI نزدیکتر باشند، اثرمتقابل ژنوتیپ×محیط در عملکرد آنها کمتر بوده و از پایداری بیشتری برخوردار هستند. بنابراین ژنوتیپ هایی که در این موقعیت قرار می گیرند، بعنوان ژنوتیپ های پایدار قابل توصیه می‌باشند. در مقابل، ژنوتیپ‌هایی که دور از مرکز بای پلات هستند بویژه آنهایی که در راس چند ضلعی این بای پلات قرار می گیرند، از پایداری عملکرد ضعیفی برخوردار بوده ولی دارای سازگاری خصوصی با مکانهایی هستند که کمترین زاویه را با بردار آنها در بای پلات دارند (گاچ و زوبل 1997). همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود ژنوتیپ های شماره ۵، ۱۱، 1۳، 1۵و 20 نزدیک ترین ژنوتیپ ها به مرکز بای‏پلات AMMI بودند در نتیجه می توان گفت که آنها کمترین تغییرات محیطی را نشان داده و به عنوان ژنوتیپ های گندم دوروم پایدار تر شناخته شدند. ژنوتیپ شماره 13 از نظرآماره پایداری (AVS) نیز که یکی از مهمترین شاخص های پایداری محسوب می شود، پایدار ترین ژنوتیپ­ها شناخته شدند. بطوریکه این ژنوتیپ با آماره پایداری 106/0 کمترین میزان و بعد از آن ژنوتیپ های شماره ۵، 7، 16 و 19  بترتیب با آماره پایداری 204/0، 249/0، 145/0 و 288/0 کمترین تغییرات محیطی را نسبت به شاهد آزمایش (ژنوتیپ شماره 3) نشان دادند (جدول 4). رارابتی و همکاران (2003) نیز که از بین چندین روش تجزیه پایداری که برای بررسی اثر متقابل ژنوتیپ در محیط بر روی ژنوتیپ های گندم دوروم استفاده نموده بود، روش AMMI را روشی با کارایی بالاتر از روش های رگرسیونی معرفی کرده است.

 

 

Factor 1(61.2%)

 
   

شکل 1- بای‌پلات دو مولفه اصلی اول و دوم مدل AMMI2 برای اثر متقابل ژنوتیپ و محیط. S1: کرج، S2: کرمانشاه،

S3: نیشابور، S4: خرم آباد

 

 

در بای پلات مدل AMMI2 ژنوتیپ های شماره 2، 1، ۴، ۱۷، ۷ ،۱۴ و ۱۹ که در راس چند ضلعی قرار گرفته اند پایداری عملکرد خوبی نداشته ولی دارای سازگاری خصوصی خوبی با برخی از مناطق خاص هستند. به عبارت دیگر بالا ترین عمکرد ها را در محیطهای خاص نشان می دهند. بطوری که ژنوتیپ های شماره ۱0 و ۸ با کرج، ۴ با خرم آباد، 3 و9 با نیشابور و 13 با کرمانشاه سازگاری خوبی نشان دادند (شکل 1). بنا براین می توانند به عنوان لاین های گندم دوروم منتخب برای آن مکانها تعیین شوند. نجفیان و همکاران (2010) نیز با استفاده از این روش جند متغیره توانستند مکانهای اجرای آزمایشات مقایسه عملکرد گندم نان در مناطق معتدل ایران را براساس تشابه و تفاوت آنها گروهبندی کرده و ژنوتیپ های گندم سازگار با آن مناطق را شناسایی و معرفی کنند.

با توجه به مدل AMMI1 در شکل شماره 2 که پراکنش ژنوتیپ ها را براساس میانگین عملکرد و آماره پایداری ASV  نشان می دهد ، ژنوتیپ های شماره 5 ، 16 و 19 با داشتن کمترین میزان آماره پایداری در مقایسه با شاهد آزمایش و سایر ژنوتیپ­ها و بیشترین عملکرد دانه، بعنوان ژنوتیپ ­هایی با عملکرد دانه و پایداری عملکرد بالا  شناخته شدند، ژنوتیپ شماره 14 

 

 

 


جدول 4- مولفه های اصلی اثر متقابل ژنوتیپ در محیط و ارزش پایداری(ASV) در ﻣﺪل AMMI

شماره لاین Lines No.

میانگین عملکرد (t/ha)Myield

مولفه اول DIM1

مولفه دوم DIM2

ارزش پایداری

ASV

1

7.196

0.293

-0.360

0.819

2

7.224

0.229

-0.348

0.415

3

6.948

0.037

0.523

0.366

4

7.452

0.529

-0.377

1.030

5

7.497

-0.035

-0.117

0.204

6

7.452

0.151

-0.153

1.582

7

7.086

0.295

0.745

0.249

8

6.845

-0.107

-0.103

1.297

9

6.683

0.040

0.379

1.556

10

6.967

-0.161

-0.101

0.633

11

7.341

0.134

0.146

1.921

12

7.039

-0.410

-0.024

0.672

13

7.111

-0.074

0.083

0.106

14

7.653

-0.630

0.028

0.532

15

7.190

0.097

0.051

1.380

16

7.326

-0.517

-0.034

0.145

17

6.851

0.620

0.037

0.408

18

7.111

0.232

-0.250

1.050

19

7.551

-0.762

-0.167

0.288

20

7.200

0.039

0.041

0.392

 

 

با اینکه از نظر میانگین عملکرد دانه وضعیت بهتری نسبت به آنها دارد ولی چون از نظر پایداری عملکرد ضعیف تر از شاهد و تعدادی از ژنوتیپ­های دیگر بود بعنوان ژنوتیپ برتر انتخاب نگردید. پورکز و هاتینگ (2000) نیز از روش چند متغیره AMMI برای شناسایی ژنوتیپ های پایدار گندم زمستانه در آفریقای جنوبی استفاده کرده و آماره پایداری ASV را بعنوان مناسب ترین آماره برای تعیین ژنوتیپ های پایدار معرفی کرده است.

برای کمک به انتخاب نهایی ژنوتیپ­های برتر در این مرحله، برخی از خصوصیات زراعی و فیزیولوژیکی آنها مورد توجه قرار گرفت میانگین این خصوصیات در جدول 5 ارائه شده است. از نظر صفت تعداد روز تا سنبله دهی ارقام و لاین ها در محدوده 170-165 روز قرارداشتند که کمترین آن مربوط به ژنوتیپ شماره 3 (شاهد) و بیشترین آن مربوط به ژنوتیپ­های  1، 4، 5، 10، 12، 18 و 19 می باشد. از نظر تعداد روز تا رسیدن نیز تفاوت هفت روزه در محدوده 213-206 روز بین ژنوتیپـ­­ها دیده شد ژنوتیپ شماره 9 با کمترین زمان رسیدن (206 روز) زودرس ترین و ژنوتیپ­های 8، 10 و 19 با تعداد 213روز دیررس ترین ژنوتیپ­ها شناخته شدند. تغییرات ارتفاع بوته ارقام ولاین ها  نیز در محدوده بین 88 تا 97 سانتی متر بود. با توجه به اینکه در برنامه های اصلاحی گندم دوروم، برای جلوگیری از خوابیدگی گیاه، ژنوتیپ هایی با ارتفاع 100-90 سانتی متر  انتخاب می شوند لذا از این نظرتقریبا̏ همه ژنوتیپ های مورد بررسی در محدوده قابل قبولی بودند. بهبود وزن هزار دانه ارقام و لاین ها نیز یکی از اهداف برنامه های اصلاحی گندم دوروم است. ژنوتیپ های شماره های 5، 16 و 19 که براساس عملکرد دانه و پایداری عملکرد بعنوان ژنوتیپ های برتر انتخاب شده بودند به ترتیب با داشتن  وزن هزاردانه 46، 43 و 42  در حد قابل قبول بودند. از نظر رنگ دانه هیچ تنوعی بین ژنوتیپ­ها دیده نشد و همه آنها دارای رنگ دانه  زرد کهربائی بودند (جدول 5).

 

 

 

شکل 2- بای‌پلات عملکرد و ارزش پایداری مدل AMMI1 ژنوتیپ­های مورد مطالعه

 

جدول 5. میانگین برخی از خصوصیات مورفو- فیزیولوژیکی ژنوتیپ­های گندم دوروم

شماره لاین

 Lines No.

تعداد روز تا سنبله دهی

DHE

 

تعداد روز تا رسیدگی

DMA

 

 

ارتفاع گیاه

PLH

(cm)

رنگ دانه

K.C.

 

وزن هزار دانه

TKW

(gr)

1

170

211

97

A

43

2

169

212

88

A

42

3

165

208

97

A

44

4

170

212

97

A

44

5

170

212

95

A

46

6

168

211

95

A

47

7

166

210

94

A

47

8

169

213

94

A

47

9

169

206

96

A

41

10

170

213

91

A

42

11

168

212

94

A

46

12

170

212

93

A

45

13

169

210

92

A

46

14

169

209

91

A

43

15

168

210

95

A

43

16

169

212

94

A

43

17

169

212

93

A

44

18

170

212

94

A

41

19

170

213

94

A

42

20

166

208

93

A

45

 


نتیجه گیری کلی

براساس دو مولفه اصلی اول و دوم تجزیه پایداری چند متغیره AMMI ژنوتیپ های شماره 5، 11، 13، 15 و 20 پایداری خوب و قابل قبولی داشتند. براساس آماره پایداری ASV نیزژنوتیپ های شماره 5، 7، 16 و 19 از پایداری بیشتری نسبت به شاهد آزمایش برخوردار بودند. از آنجایی که هدف برنامه های اصلاحی، انتخاب و معرفی ژنوتیپ هایی است که در کنار سایر خصوصیات زراعی، هم عملکرد خوب و هم پایداری عملکرد بالا یی داشته باشد، لذا با در نظر گرفتن عملکرد دانه در کنار پایداری عملکرد در روشAMMI ژنوتیپ های شماره 5 ، 16 و 19 بعنوان ژنوتیپ های  برتر انتخاب شدند. این ژنوتیپ­ها از نظر خصوصیات زراعی مهمی که در اصلاح و معرفی ارقام جدید بیشتر مورد توجه قرار می گیرند نظیر تعداد روز تا سنبله دهی، زمان رسیدن، ارتفاع بوته، رنگ دانه و وزن هزاردانه و کیفییت دانه، وضعیت مطلوبی داشتند لذا هرکدام از آنها از نظر شاخص های کیفیت دانه و ارزش غذایی در حد قابل قبول باشند و در شرایط زارعین نیز برتری خود را نسبت به ارقام رایج منطقه نشان دهد بعنوان رقم جدید گندم دوروم برای مناطق معتدل کشور معرفی خواهد شد.

 

سپاسگزاری

       از کلیه همکاران موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال وبذر و مراکز تحقیقات کشاورزی خراسان رضوی، لرستان و کرمانشاه که به اجرای آزمایشات تحقیق حاضر کمک کرده اند تشکر و سپاسگزاری می گردد.

 



[1] Genotype + Genotype ×Environment

[2] Aadditive main effect and multiplicative interaction

[3] Shifted multiplicative models cluster analysis

[4] AMMI Stability value

Aghaee-Sarbarzeh M, Dastfal M, Farzadi H, Andarzian A, Shahbazpour Shahbazi A, Bahari M and Rostami H. 2012. Evaluation of Durum Wheat Genotypes for Yield and Yield Stability in Warm and Dry Areas of Iran. Seed and Plant Improement Journal, 28-1 (2): 315-325. (In Persian).
Akbarpour OA, Dehghani H and Sorkhi-Lalehloo B. 2011. Investigating univariate and multivariate stability parameters of barley (Hordeum vulgare L.) promising genotypes in cold climates of Iran. Iranian Journal of Field Crop Science, 42(1): 23-32. (In Persian).
Akcura M, Kaya Y, Taner S and Ayranci R. 2006. Parametric stability analyses for grain yield of durum wheat. Plant Soil Environ. 52(6): 254-261.
Allard RW and Bradshaw AD. 1964. Implications of Genotype‐Environmental Interactions in Applied Plant Breeding. Crop Science, 4(5): 503-508.
Anonymous. 2019. Durum Wheat Statistic.Ministry of Jihade-Agriculture. www.iranwheat.ir
Barati  A, Tabatabaee SA, Mahlooji M, Saberi MH. 2019. Evaluation of Grain Yield and It’sStability in Barley Promising Lines in Saline Areas. Agricultural Science and Sustainable Production, 29(1): 1-13.
Becker HC and Leon J. 1988. Stability analysis in plant breeding.Plant Breeding 101:1-25.
Brennan, J. P., A. Aw-Hassan, K. J. Quade and T. L. Nordblom. 2002. Impact of ICARDA Research on Australian Agriculture, Economic Research Report No. 11, NSW Agriculture, Wagga. PP. 385-401.
Esmailzadeh Moghaddam M, Zakizadeh M, Akbari Moghaddam H, Abedini Esfahlani M, Sayahfar M, Nikzad AR, Tabib Ghafari SM, and Lotfali Ayeneh GA. 2011. Genotype × Environment Interaction and Stability of Grain Yield of Bread Wheat Genotypes in Dry and Warm Areas of Iran. Seed and Plant Improvement Journal. 27 (2) :257-273(In Persian).
Farshadfar E. 1998. Application of biometric genetics in plant breeding. Taghe-Bostan Press, Razi University, pp 396. (In Persian).
Finlay KW and Wilkinson GN. 1963. The analysis of adaptation in plant-breeding programs. Australian Journal of Agricultural Research, 14: 742-754.
Gauch HG and  Zobel RW. 1996. AMMI analysis of yield trials. PP. 85-122. In: M. S. Kang and H. G. Gauch(Eds.), Genotype by Environment Interaction. CRC Press, Boca Raton, New York.
Gauch HG and Zobel RW. 1997. Identifying mega-envitonments and targeting genotypes. Crop Science 31: 311-326.
Huehn VM. 1990. Non-parametric measures of phenotypic stability. Part I: Theory. Euphytica, 47: 189-194.
Kang MS.1988. A rank-sum method for selecting high yielding, stable corn genotypes. Cereal Research Communication 16:113-115.
Karadavut U, Palta C, Kavur maci Z and Block Y. 2010. Some grain yield parameters of multi-environmental trials in faba bean (Vicia faba) genotypes. International Journal of Agricultural Research. 12(2):217-220.
Kneipp J. 2008. Durum wheat production. NSW Department of Primary Industries, Tamworth Agricultural Institute, Calala, Australia.
Lin CS, Binns MR and Lefkovitch LP. 1986. Stability analysis: Where do we stand? Crop Science, 26: 895-900.
Moghaddam  MJ and Pourdad SS. 2009. Comparison of parametric and nonparametric methods for analyzing genotype × environment interactions in safflower (Carthamus tinctorius L.). Journal of Agricultural Science, 147: 601-612.
Najafi Mirak T. 2011. Study of grain yield stability of bread wheat genotypes in cold agro-climatic zone of Iran. Iranian Journal of Crop Sciences. 13(2): 380-394. (In Persian).
Najafi Mirak T, Dastfal M, Andarzian B, Farzadi H, Bahari M and  Zali H. 2018. Assessment of non-parametric methods in selection of stable genotypes of durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum). Agrobreed, 20 (2): 126-138. (In Persian).
Najafi Mirak T, Sasani Sh, Khodarahmi M, Jafarnejad A, Taherian M, Ghandi A and  Afshari F. 2019. Hana, a New Durum Wheat Cultivar Adapted to Wheat Growing Areas Intemperate Agro-Climate Zone of Iran. Research Acheivements for Field and Horticulture Crops, 8 (1): 1-12. (In Persian).
Najafian G, Kaffashi AK and Jafar-Nezhad A. 2010. Analysis of grain yield stability in hexaploid wheat genotypes grown in temperate regions of Iran using additive main effects and multiplicative interaction. Journal of Agricultural Science and Technology 12: 213-222. (In Persian).
Purchase JL and Hatting H. 2000. Genotype x environment interaction of winter wheat (Triticum aestivum L.) in South. Sought African Journal of Plant Soil, 17(3): 101-107. Africa: II. Stability analysis of yield performance,
Ranieri R. 2015. Geography of the durum wheat crop. Available in: http://www.openfields.it/sito/wp-content/uploads/2016/01/PASTARIA2015_ 06_ en -artOF.pdf
Rharrabti Y, Garcia del moral LF, Villegas D and Royo C. 2003. Durum wheat quality in Mediterranean environments: Stability and Comparative methods in analyzing G×E interaction.Field Crop Research, 80:141-146.
Tarinejad A. 2017. GrainYield Stability of some Bread Wheat Cultivars Introduced in Moderate and Cold Area of Iran. Journal of Ecophusiology, 11(2): 437-452. (In Persian).
Thennarasu K. 1995. On certain non-parametric procedures for studying genotype-environment interactions and yield stability. Ph.D. Thesis. P. J. School, IARI, New Delhi. India.
Yan W,  Hunt LA,  Sheny Q and  Szlavnics Z. 2000. Cultivar evaluation and mega-environment investigation  based on the GGE biplot. Crop Science 40: 597- 605. 
Zobel RW, Wright MW and Gauch HG.  1988.  Statistical analysis of a yield trial.  Agronomy Journalm,  80:388-393.
Yan W and Rajcan I. 2002. Biplot analysis of test sites and trait relations of soybean in Ontario. Corp Science, 42: 11-20.