تعداد نشریات | 23 |
تعداد شمارهها | 378 |
تعداد مقالات | 2,988 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,698,472 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,920,078 |
بررسی ویژگی های ژنتیکی صفات آگروفیزیولوژیکی و سیستم دفاع آنتی اکسیدان هیبرید ذرت (SC01) از گروه متوسطرس | ||
بیوتکنولوژی و بیوشیمی غلات | ||
مقاله 2، دوره 3، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 15-36 اصل مقاله (604.9 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22126/cbb.2024.10864.1075 | ||
نویسندگان | ||
یگانه شفیعی1؛ محمد محسن زاده گلفزانی* 2؛ سجاد محرم نژاد3؛ حبیب اله سمیع زاده لاهیجی4؛ فرزاد بنائی اصل5 | ||
1گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
2دانشیار ، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
3استادیار پژوهش، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان) | ||
4استاد، گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران | ||
5استادیار بخش تحقیقات زیستفناوری، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
مقدمه: با توجه به نیاز روزافزون به مواد غذایی به لحاظ افزایش جمعیت و محدود بودن زمینهای قابـل کشـت، نقـش افزایش تولید از طریق اصلاحنباتات بدیهی است. ذرت یکی از مهمترین محصولات کشاورزی در جهان است. این محصول یکی از منابع اصلی غذا برای انسانها و حیوانات است و همچنین برای تولید زیستتوده و محصولات زیستی استفاده میشود. هتروزیس، که به افزایش بنیه هیبرید نسبت به والدین اطلاق میشود، مـیتـواند به افزایش تولید محصول کمک کند. هیبریدهای ذرت، که از تلاقی دو یا چند لاین خالص ایجاد میشوند، عملکرد بالاتری نسبت به ذرتهای خالص دارند. بنابراین، مطالعه حاضر با هدف برآورد هتروزیس و ارزیابی ضریب تغییرات فنوتیپی، ژنتیکی و برآورد وراثتپذیری در هیبریدهای ذرت اجرا گردید. مواد و روشها: مواد گیاهی شامل والد مادری(MS02) ، والد پدری (TS01) و نتاج SC01 که طی سال زراعی 1402 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان) در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در چهار تکرار مورد ارزیابی مزرعهای قرار گرفتند. صفات آگروفیزیولوژیکی شامل ارتفاع بوته، عملکرد دانه، میزان رنگدانه، هدایت روزنهای و فلورسانس کلروفیل و صفات سیستم دفاع آنتی اکسیدان شامل پرولین، پلی فنول، مالون دی آلدئید، پراکسید هیدروژن و پروتئین محلول و آنزیمهای آنتی اکسیدان شامل ﺳﻮﭘﺮﺍﻛﺴﻴﺪ ﺩﻳﺴﻤﻮﺗﺎﺯ (SOD)، ﭘﺮﺍﻛﺴﻴﺪﺍﺯ (POX) ﻭ ﻛﺎﺗﺎﻻﺯ (CAT) بودند. از تجزیـه واریـانس برای بـرآورد ضریب تغییرات فنوتیپی، ضریب تغییرات ژنتیکی و وراثتپذیری عمومی استفاده گردید و هتروزیس بر اساس میانگین والدین و والد برتر محاسبه شد. یافتهها: نتایج تجزیه واریانس تفاوت معنیداری میان ژنوتیپها (MS02× TS01; SC01) از لحاظ صفات مورد بررسی نشان داد. تفاوت ژنوتیپها برای تمام صفات آگروفیزیولوژی و سیستم دفاع آنتیاکسیدان به جز کلروفیل a، Fm، Fvو Fv/Fm معنیدار بود. نتایج نشان داد که از بین صفات مورد مطالعه فلورسانس کلروفیل Fm و میزان پراکسیدهیدروژن دارای بیشترین مقادیر میانگین، واریانس خطا، واریانس ژنتیکی و واریانس فنوتیپی در مقایسه با سایر صفات مورد مطالعه بودند. آنزیم CAT نیز از بین آنزیمهای آنتیاکسیدان دارای بیشترین مقادیر واریانس خطا، واریانس ژنتیکی، واریانس فنوتیپی، ضریب تنوع ژنتیکی و فنوتیپی در مقایسه با سایر صفات مورد مطالعه بود. نتایج این تحقیق نشان میدهد که هتروزیس میتواند بهطور قابل توجهی صفات مورفولوژیکی هیبرید F1 (SC01) را بهبود ببخشد. همچنین، واریانس ژنوتیپی بالا برای اکثر صفات نشاندهنده پتانسیل بالای بهبود این صفات از طریق اصلاح نبات است. دامنه تغییرات هتروزیس نسبت به میانگین والدین بین صفات مورد ازریابی بین 04/0- تا 19/95 بود که نشان از تنوع میزان هتروزیس در بین صفات مورد ازریابی در هیبرید SC01 داشت. نتیجهگیری: با توجه به تنوع مشاهده شده در این پژوهش که نشاندهنده وجـود آللهای با اثر غالبیت در صـفات آگروفیزیولوژیکی و صفات مربوط به سیستم دفاع آنتیاکسیدانی اسـت و همچنین، وجود تنوع و وراثتپذیری مطلوب در صفات آگروفیزیولوژیکی و سیستم دفاع آنتی اکسیدان، نشان از اختلاف بین لاینهای مادری و پدری هیبرید SC01 است. چنین بهنظر میرسد که استفاده از صفات آگروفیزیولوژیکی و سیستم دفاع آنتی اکسیدان میتواند در تعیین برترین تلاقی جهت بهرهمندی حداکثری از هتروزیس در ذرت مفید باشد. هتروزیس مشاهده شده فرصتی برای توسعه هیبریدهای جدید با عملکرد و کیفیت بهتر فراهم میکند. انتخاب ژنوتیپهای با آللهای مطلوب و والدین مناسب با تنوع ژنتیکی بالا، استراتژی موثری برای اصلاح ذرت هیبرید به شمار میآید و میتواند به افزایش عملکرد دانه و بهبود کارایی فتوسنتز منجر شود. | ||
کلیدواژهها | ||
آنزیم های آنتیاکسیدانی؛ تجزیه واریانس؛ صفات فیزیولوژی؛ صفات مورفولوژی؛ وراثتپذیری؛ هتروزیس | ||
مراجع | ||
Adhikari, A., Ibrahim, A. M., Rudd, J. C., Baenziger, P. S., & Sarazin, J. B. 2020. Estimation of heterosis and combining abilities of US winter wheat germplasm for hybrid development in Texas. Crop science, 60 (2),.788-803. http://dx.doi.org/10.1002/csc2.20020 Ahmadi, A., Ehsanzadeh, P., & Jabbari, F. 2009. Introduction to plant physiology. Tehran University Press (translated). 651,.300-302. (In Persian) Akel, W., Rapp, M., Thorwarth, P., Würschum, T., & Longin, C.F.H. 2019. Hybrid durum wheat: heterosis of grain yield and quality traits and genetic architecture of anther extrusion. Theoretical and Applied Genetics, 132,.921-932. http://dx.doi.org/10.1007/s00122-018-3248-6 Anonymous. 2023. https://amar.maj.ir/page-amar/FA/65/form/pId3352. (In Persian). Berlan, J.P. 2021. Hybrid maize beyond heterosis: reading George Shull’s hybrid Maize articles (1908–1909). Journal of Genetics, 100 (2), 72. http://dx.doi.org/10.1007/BF00018060 Birchler, J.A., Auger, D.L., & Riddle, N.C. 2003. In search of the molecular basis of heterosis. The Plant Cell, 15 (10), 2236-2239. http://dx.doi.org/10.1105/tpc.151030 Boeven, P.H., Longin, C.F.H., Leiser, W.L., Kollers, S., Ebmeyer, E., & Würschum, T. 2016. Genetic architecture of male floral traits required for hybrid wheat breeding. Theoretical and Applied Genetics, 129,. 2343-2357. http://dx.doi.org/10.1007/s00122-016-2771-6. Epub 2016 Aug 23. Brandenburg, J.-T., Mary-Huard, T., Rigaill, G., Hearne, S.J., Corti, H., Joets, J., Vitte, C., Charcosset, A., Nicolas, S., & Tenaillon, M. 2017. Independent introductions and admixtures have contributed to adaptation of European maize and its American counterparts. PLoS Genetics, 13(3), e1006666. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1006666 Briggle, L.W. 1963. Heterosis in wheat-a review. http://dx.doi.org/ 10.2135/cropsci1963.0011183X000300050011x Conti, L. 1985. Conclusive results of a selection programme for obtaining a dwarf bean (Ph. vulgaris) resistant to some viruses and characterized by agronomical qualities. Dar, I.A., Dar, Z.A., Lone, A.A., Kamaluddin, S.P., Sofi, P.A., Hussan, S., Dar, M.S., & Alie, W. 2018. Genetic variability studies involving drought tolerance related traits in maize genotypes. Journal of Agriculture and Ecology Research International, 14(2), 1-13. http://dx.doi.org/ 10.9734/JAERI/2018/40241 Farshadfar, E. 2010. New discussions in biometrical genetics, vol 1. Islamic Azad University of Kermanshah Press. (In Persian) Foley, J.A., Ramankutty, N., Brauman, K.A., Cassidy, E.S., Gerber, J.S., Johnston, M., Mueller, N.D., O’Connell, C., Ray, D.K., West, P.C., & Balzer, C. 2011. Solutions for a cultivated planet. Nature, 478(7369), 337-342. http://dx.doi.org/10.1038/nature10452 García, M., Rodríguez, A., & López, M. 2023. Evaluation of antioxidant enzyme activity and genetic diversity in maize. Journal of Plant Physiology. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2023.153022 Harborne, J.B. 1984. Methods of Plant Analysis. In Phytochemical methods: a guide to modern techniques of plant analysis (1-36). Dordrecht: Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-94-009-5570-7 Jones, D. F. 1922. Further studies on the breeding of corn. Genetics, 7(5), 482-501. https://doi.org/ 10.1093/genetics/7.5.482 Kumar, S., & Kumar, P. 2020. Genetic variability, heritability and genetic advance in maize (Zea mays L.). Plant Breeding and Biotechnology. https://doi.org/10.9787/PBB.2020.8.1.33 Liu, S., Chen, J., & Zhang, C. 2021. The role of dominance and additive effects in maize heterosis. Journal of Experimental Botany. https://doi.org/10.1093/jxb/eraa521 Longin, C.F.H., Mühleisen, J., Maurer, H.P., Zhang, H., Gowda, M., & Reif, J.C. 2012. Hybrid breeding in autogamous cereals. Theoretical and applied genetics, 125.,1087-1096. https://doi.org/10.1007/s00122-012-1967-7 Mafakheri, K., Valizadeh, M., & Mohammadi, S. A. 2022. Banding patterns activity of antioxidant enzymes and physiological indices in the maize (Zea mays L.) Genotypes under Water Deficit Stress. J Crop Breed. 14(43), 64-75. http://dx.doi.org/10.52547/jcb.14.43.64 Malik, A.J., Sheedi, S.M., & Rajpur, M.M. 1981. Heterosis in wheat (Triticum aestivum L.). Wheat Inf. Ser. 53: 25-29. Marlee, R., Labroo, Anthony, J. Studer., & Jessica, E. Rutkoski. 2021. Heterosis and hybrid crop breeding: a multidisciplinary review. front. genet., 24 february. sec. Statistical Genetics and Methodology. Volume 12 – 221. https://doi.org/10.3389/fgene.2021.643761 Miller, R. L., Johnson, P., & Thompson, S. 2021. Genetic diversity and its effects on heterosis in crops. Frontiers in Plant Science, 12, 567890. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.567890 Moharramnejad, S., & Valizadeh, M. 2019. A key response of grain yield and superoxide dismutase in maize (Zea mays L.) to water deficit stress. Journal of Plant Physiology and Breeding, 9(2), 77-84. http://dx.doi.org/10.22034/jppb.2019.10606 Mousavi, S.S., Ghanbari, F., Abdullahi, M.R., Kayani, A.R., & Mousavat, S.A. 2018. Evaluation of heritability and genetic parameters of seed yield and important agronomic traits in Maize lines (Zea mays L.) using the generation mean analysis method. Journal of Agricultural Sciences of Iran, 20(2), 93-107. https://dorl.net/dor/20.1001.1.15625540.1397.20.2.1.6 (In Persian) Munaro, E.M., Eyhérabide, G.H., D’Andrea, K.E., Cirilo, A.G., & Otegui, M.E. 2011. Heterosis× environment interaction in maize: What drives heterosis for grain yield?. Field Crops Research, 124(3), 441-449. http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2011.08.001 Nizamani, M.M., Nizamani, F.G., Rind, R.A., Khokhar, A.A., Mehmood, A., & Nizamani, M. 2020. 36. Heritability and genetic variability estimates in F3 populations of bread wheat (Triticum aestivum L.). Pure and Applied Biology (PAB), 9(1), 352-368. http://dx.doi.org/10.19045/bspab.2020.90040 Patel, R., Sharma, S., & Kumar, A. 2022. Genetic variation and antioxidant activity in maize Under Stress Conditions. Crop Science. https://doi.org/10.1002/csc2.20612 Prasad, G., Chand, M., Kumar, P., & Rinwa, R.S. 2017. Performance of maize (Zea mays L.) hybrids with respect to growth parameters and phenological stages under different sowing dates in kharif season. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6(10), 5079-5087. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.610.482 Raj, S., & Singh, V. 2019. Evaluation of genetic parameters and yield components in maize. Journal of Agriculture and Food Research. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2019.100027 Ramirez-Vallejo, P., & Kelly, J.D. 1998. Traits related to drought resistance in common bean. Euphytica, 99, 127-136. https://doi.org/10.1023/A:1018353200015 Ray, D.K., Mueller, N.D., West, P.C., & Foley, J.A. 2013. Yield trends are insufficient to double global crop production by 2050. PloS one, 8(6), p.e66428. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066428 Rostami,A., & Mohammadi, KH. 2020. The effect of nitrogen fertilizers and nitrogen bacteria on grain yield and nitrogen use efficiency in Moroccan single cross corn. Scientific-Research Journal of Plant Ecophysiology 12: 200-210. https://civilica.com/doc/1608432 (In Persian) Smith, J., & Jones, M. 2018. Negative genetic correlations for protein content in maize indicate antagonistic relationships between alleles at different loci. Journal of Plant Genetics, 12(4), 455-462. https://doi.org/ 10.1007/s00122-018-3155-9 Schnable, P.S., & Springer, N.M. 2013. Progress toward understanding heterosis in crop plants. Annual review of plant biology, 64(1), pp.71-88. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042110-103827 Shull, G. H. 1908. The composition of a field of maize. Journal of Heredity, 4(1), 296-301. https://doi.org/10.1093/jhered/os-4.1.296 Singh, N., Sharma, A., & Singh, R. 2021. Heritability and genetic advance for yield and its components in maize (Zea mays L.). Journal of Crop Improvement. https://doi.org/10.1080/15427528.2021.1877030 Wang, J., Zhang, Y., & Liu, H. 2021. Role of Genetic Variation in Antioxidant Enzyme Activity of Maize Hybrids. Plant Breeding. https://doi.org/10.1111/pbr.12927 Yang, Y., Zhao, Z., & Wang, L. 2022. Genetic Basis and Application of Heterosis in Maize Improvement. Plant Breeding Reviews. https://doi.org/10.1002/9781119682752.ch07 Zhang, X., Li, X., & Yu, X. 2023. Recent Advances in Understanding Heterosis in Maize. Field Crops Research. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.108920 Zhang, Y., & Li, X. 2019. Impact of parental genetic variation on heterosis. Theoretical and Applied Genetics, 132(4), 1001-1010. https://doi.org/10.1007/s00122-018-3273-2 Zhang, Y., Liu, H., & Wu, Y. 2022. Heterosis and Its Impact on Photosynthesis and Water Use Efficiency in Maize. Plant Science. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2022.110211 | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 176 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 147 |