گزینش ژنوتیپ‌های منتخب عدس (Lens culinaris Medik) متحمل به تنش خشکی با به‌کارگیری پنج شاخص تحمل جدید در شرایط مشهد

پژوهش‌های حبوبات ایران

مقاله 13، دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 23، خرداد 1400، صفحه 187-204   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijpr.v11i2.75861

نویسندگان

محمدحسن ,وفایی¹؛ مهدی پارسا^{* 2، 3}؛ احمد نظامی^{2، 3}؛ علی گنجعلی^{2، 3}

¹دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا همدان، ایران

²گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

به‌منظور ارزیابی و انتخاب ژنوتیپ‌های عدس منتخب متحمل به تنش خشکی و بررسی کارآیی شاخص‌های قدیمی و جدید تحمل به تنش، پژوهشی در سال زراعی 94-1393 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار و تحت دو شرایط رطوبتی عدم تنش خشکی (تأمین 100درصد نیاز آبی گیاه) و تنش خشکی (تأمین 40 درصد نیاز آبی گیاه) بر روی 9 ژنوتیپ برگزیده از بین 73 ژنوتیپ مورد بررسی در آزمایش زراعی سال قبل، اجرا گردید. برای اعمال دقیق محدودیت آبی، از سیستم آبیاری قطره‌ای نواری استفاده شد و میزان آب ورودی توسط کنتور مورد پایش قرار گرفت. بر اساس نتایج، در شرایط بدون تنش، ژنوتیپ‌های MLC356 و MLC121 به ترتیب، با تولید 2621 و 993 کیلوگرم دانه در هکتار، بالاترین و پایین‌ترین رتبه تولید دانه در واحد سطح را به خود اختصاص دادند. در شرایط تنش نیز ژنوتیپ‌های‌ Cabralinta و MLC121 به‌ترتیب، با تولید 876 و 288 کیلوگرم دانه در هکتار، بالاترین و پایین‌ترین رتبه تولید دانه در واحد سطح را کسب کردند. ارزیابی تحمل به تنش خشکی، بر اساس هشت شاخص قدیمی (HM، TOL، MP، STI، GMP، YI، DI و REI) و پنج شاخص جدید (SSPI، ATI، SNPI، K₁STI و K₂STI) صورت گرفت. مطالعۀ همبستگی بین عملکرد دانه در شرایط تنش و عدم تنش و شاخص‌های تحمل به خشکی نشان داد که شاخص جدید K₂STI و شاخص‌های قدیمی STI، GMP، REI، HM و MP برای شناسایی ژنوتیپ‌هایی با عملکرد بالا در هر دو شرایط رطوبتی (تنش و بدون تنش) مناسب هستند. تجزیه به مؤلفه‌های اصلی و ترسیم بای‌پلات نیز نشان داد که شاخص‌های جدید SNPI و K₂STI و شاخص‌های قدیمی YI، HM، GMP، REI و STI بهترین شاخص‌ها برای جداسازی ژنوتیپ‌های در هر دو شرایط رطوبتی هستند و بر این اساس، ژنوتیپ‌های MLC356، Cabralinta و MLC025 به‌عنوان ژنوتیپ‌های متحمل به تنش خشکی و با عملکرد بالا انتخاب شدند. برای گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها، تجزیه خوشه‌ای انجام گرفت و رسم دندروگرام، ژنوتیپ‌ها را به چهار کلاستر گروه‌بندی کرد که در این گروه‌بندی، Cabralinta و MLC025 در یک کلاستر (کلاستر دوم) قرار گرفتند.

کلیدواژه‌ها

بای‌پلات؛ تجزیه کلاستر؛ عملکرد دانه؛ همبستگی

مراجع

1. Agricultural Statistics. 2016. Ministry of Agriculture Jihad. First Volume (Crop Products) 21-22. (In Persian).
2. Ajayi, E.O., Sakariyamo, O.S., Okeleye, K.A., Ariyo, O.J., Sakariyawo, O.S., Okeleye, K.A., and Ariyo, O.J. 2016. Preliminary evaluation of grain amaranth (Amaranthus spp.) accessions for drought tolerance by multivariate technique. Agronomski Glasnik 78 (5&6): 231-249.
3. Aktaş, H. 2016. Drought tolerance indices of selected landraces and bread wheat (Triticum aestivum) genotypes derived from synthetic wheats. Applied Ecology and Environmental Research 14(4): 177-189.
4. Alizadeh, A. 2008. Soil, Water, Plant Relationship. Emam Reza University Publication. (In Persian).
5. Anoma, A., Collins, R., and McNeil, D. 2014. The value of enhancing nutrient bioavailability of lentils: the Sri Lankan Scenario. African Journal of Food, Agriculture, Nutrition and Development 14(7): 9529-9543.
6. Anwar, J., Subhani, G.M., Hussain, M., Ahmad, J., Hussain, M., and Munir. M. 2011. Drought tolerance indices and their correlation with yield in exotic wheat genotypes. Pakistan Journal of Botany 43(3): 1527–1530.
7. Azizi Chakherchaman, S., Mostafaei, H. Imanparast, L. and Eivazian, M.R. 2009. Evaluation of drought tolerance in lentil advanced genotypes in Ardabil region, Iran. Journal of Food, Agriculture and Environment 7(3&4): 283-2
8. Biosci, I.J., Semcheddinne, N., Guendouz, A., Oulmi, A., and Hafsi, M. 2017. Screening of wheat (Triticum durum) for drought tolerance in semiarid conditions. International Journal of Biosciences 6655: 166-178.
9. Blum, A. 1988. Plant Breeding for Stress E Boca Raton: CRC Press.
10. Dashtaki, M., Ali Pour Yamchi, M., and Bihamta, M.R. 2015. Evaluation of the effects of late season water stress on genotypes of bean (Phaseolus vulgaris). Iranian Journal of Pulses Research 6(2): 109-122. (In Persian with English Summary).
11. Dixit, S., Singh, A., and Kumar, A. 2014. Rice breeding for high grain yield under drought: a strategic solution to a complex problem. International Journal of Agronomy 2014.
12. 2018. Available at: http://www.fao.org/iran/news/detail-events/en/c/38535.
13. Farshadfar, E., and Sutka, J. 2002. Screening drought tolerance criteria in maize. Acta Agronomica Hungarica 50(4): 411-
14. Farshadfar, E., Poursiahbidi, M.M., and Safavi, S.M. 2013. Assessment of drought tolerance in land races of bread wheat based on resistance-tolerance indices. International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research 1(2): 2322-4827.
15. Fathi, M., Bihamta, M.R., Majnoon Hosseini, N., Shah Nejat Boushehry, A., and Ali Pour Yamchi, M. 2012. Screening for terminal drought stress tolerance in cowpea genotypes (Vigna unguiculata). Iranian Journal of Pulses Research 3(2): 45-54. (In Persian with English Summary).
16. Fernandez, G.C.J. 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: Proceedings of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and Other Food Crops in Temperature and Water Stress. 13-18 August 1992, Taiwan. 257-270.
17. Gavuzzi, P., Rizza, F., Palumbo, M., Campaline, R.G., Ricciardi, G.L., & Borghi, B. 1997. Evaluation of field and laboratory predictors of drought and heat tolerance in winter cereals. Canadian Journal of Plant Science 77: 523-531.
18. Gholinezhad, E., Darvishzadeh, R., and Bernousi, I. 2014. Evaluation of drought tolerance indices for selection of confectionery sunflower (Helianthus anuus) landraces under various environmental conditions. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 42(1): 187-201.
19. Goodarzvand Chegini, K., Fotovat, R., Bihamta, M.R., Omidi, M., and Shahnejant Boushehri, A.A. 2017. Grouping of tolerance indices and response of kabuli and desi type chickpea genotypes to drought stress. Iranian Journal of Field Crop Science 48(3): 647-664. (In Persian).
20. Hossain, A.B.S., Sears, R.G., Cox, T.S., and Paulsen, G.M. 1990. Desiccation tolerance and its relationship to assimilate partitioning in winter wheat. Crop Science 30(3): 622-
21. Iran Meteorological Organization. 2018. Available at: http://www.razavimet.ir/fa/node/38.
22. Jalalifar, S., Moosavi, S.S., Abdollahi, M.R., Chaichi, M., and Mazaherylaghab, H. 2012. Evaluation of tolerance to drought stress in some bread wheat cultivars using old and new indices. Plant Production Technology 12(1): 15-26. (In Persian with English Summary).
23. Kafi, M., Borzoee, A., Salehi, M., Kamandi, A., Masoumi, A., and Nabati, J. 2009. Physiology of Environmental Stress in P Jihad-e-Daneshgahi Publishers. p. 502. (In Persian).
24. Kristin, A.S., Serna, R.R., Perez, F.I., Enriquez, B.C., Gallegos, A.J.A., Vallejo, R.P., Wassimi, N., and Kelly, J.D. 1997. Improving common bean performance under drought stress. Crop Science 37(1): 43-
25. Kumar, A., Bernier, J., Verulkar, S., Lafitte, H.R., and Atlin, G.N. 2008. Breeding for drought tolerance: direct selection for yield, response to selection and use of drought-tolerant donors in upland and lowland-adapted populations. Field Crops Research 107(3): 221-
26. Lan, J. 1998. Comparison of evaluating methods for agronomic drought resistance in crops. Acta Agriculture Boreali-occid Sinica 7: 85-87.
27. Mafakheri, K., Bihamta, M.R., and Abbasi, A.R. 2015. Screening for drought stress tolerance in cowpea genotypes (Vigna unguiculata). Iranian Journal of Pulses Research 6(2): 123-138. (In Persian with English Summary).
28. Mohammed, A.K., and Kadhem, F.A. 2017. Screening drought tolerance in bread wheat genotypes (Triticum aestivum) using drought indices and multivariate analysis. The Iraqi Journal of Agricultural Sciences 48(Special Issue): 41-51.
29. Moosavi, S.S., Samadi, B.Y., Naghavi, M.R., and Zali, A.A. 2008. Introduction of new indices to identify relative drought tolerance and resistance in wheat genotypes. Desert 12: 165-
30. Rahimi, M.H., Houshmand, S., and Khodambashi, M. 2017. Evaluation of lentil recombinant inbred lines using drought tolerance indices. Journal of Crop Eco-Physiology 10-4(40): 907-927. (In Persian with English Summary).
31. Raman, A., Verulkar, S., Mandal, N., Variar, M., Shukla, V., Dwivedi, J., and Mall, A. 2012. Drought yield index to select high yielding rice lines under different drought stress severities. Rice 5(31): 1-12.
32. Reddy, A.R., Chaitanya, K.V., and Vivekanandan, M. 2004. Drought induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology 161: 1189-1202.
33. Roozrokh, M., Sabaghpour, S.H., and Armin, M. 2013. Determining the best indices of drought tolerance in chickpea genotypes. Plant Echophysiology 4(2): 25- (In Persian with English Summary).
34. Rosielle, A.A., and Hamblin, J. 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment. Crop Science 21(6): 943-
35. Schneider, K.A., Rosales-Serna, R., Ibarra-Perez, F., Cazares-Enriquez, B., Acosta-Gallegos, J.A., Ramirez-Vallejo, P., Wassimi, N., and Kelly, J.D. 2004. Improving common bean performance under drought stress. Crop Sciences 37: 43-50.
36. Sedigh, S., Zabet, M., Ghaderi, M.G., and Samadzadeh, A.R. 2015. Determination of the suitable indices for drought tolerance in cotton genotypes. Iranian Journal of Cotton Researches 3(2): 41-53. (In Persian with English Summary).
37. Siahsar, B.A., Ganjali, S., and Allahdoo, M. 2010. Evaluation of drought tolerance indices and their relationship with grain yield of lentil lines in drought-stressed and irrigated environments. Australian Journal of Basic and Applied Sciences 4(9): 4336-43
38. Souri, J., and Dehghani, H. 2006. A study of chickpea genotypes in water stress conditions. Iranian Journal of Agricultural Sciences 36(6): 1517-1527. (In Persian with English Summary).
39. Tabkhkar, N., Rabiei, B., Samizadeh Lahiji, H., and Hosseini Chaleshtori, M. 2018. Assessment of rice genotypes response to drought stress at the early reproductive stage using stress tolerance indices. Journal of Crop Production and Processing 7(4): 83-106. (In Persian with English Summary).
40. Takeda, S., and Matsuoka, M. 2008. Genetic approaches to crop improvement: responding to environmental and population changes. Nature Reviews Genetics 9(6): 444-
41. USDA, N. 2016. Sprinkler I National Engineering Handbook (Vol. 623).

 

42. Vafaei, M.H., Parsa, M., Nezami, A., and Ganjali, A. 2019. Screening for drought tolerance in lentil genotypes (Lens culinaris Medik) with emphasis on comparing old and new indices of stress tolerance in order to introduce promising genotypes. Iranian Journal of Pulses Research 10(3). (In Persian with English Summary).
43. Venuprasad, R., Cruz, M.T.S., Amante, M., Magbanua, R., Kumar, A., and Atlin, G. N. 2008. Response to two cycles of divergent selection for grain yield under drought stress in four rice breeding populations. Field Crops Research 107(3): 232-
44. Zahedino, M., Moosavi, S.S., Chaichi, M.H., Mazaherylaghab, H., and Abdolahi, R. 2013. Evaluation of tolerance to terminal moisture stress in 20 barley promising lines. Daneshe Zeraat 6(9): 79- (In Persian with English Summary).