بررسي تنوع ژنتيكي ژرم‌پلاسم گندم نان تحت شرايط تنش خشكي

مقدمه: گندم از نظر توليد جهاني رتبه دوم را در بين غلات دارد، اما تحت تأثير تغييرات اقليمي پيش‌رونده جهاني قرار گرفته است. تنش خشكي يكي از عوامل مهم كاهش توليد گندم است. توسعه ارقام گندم متحمل به خشكي در حال حاضر چالشي بزرگ براي به‌نژادگران گندم محسوب مي‌شود. كنترل ژنتيكي پيچيده چندصفتي و چندژني، برهم‌كنش ژنوتيپ و محيط بالا، وراثت‌پذيري پايين و مشكلات مربوط به غربال‌گري انبوه صفات و ژن‌هاي گياهي مؤثر در تحمل به خشكي به‌دليل دخالت تعداد زيادي از صفات و وجود همبستگي‌هاي مثبت و منفي بين آنها، از جمله عواملي هستند كه اصلاح ارقام گندم براي تحمل به تنش خشكي را با چالش مواجه ساخته‌اند. انتخاب ژنوتيپ‌هاي متحمل به خشكي به‌عنوان رويكردي مقرون به صرفه و زيستي برتر براي افزايش توليد گندم در مناطق كم‌رطوبت، هميشه مدنظر به‌نژادگران بوده است. غربال‌گري ژنوتيپ‌هاي گندم براي شناسايي منابع تحمل به خشكي ضروري است و مي‌تواند در انتخاب والدين مناسب و مطلوب جهت اجراي برنامه‌هاي به‌نژادي مفيد باشد. توده‌هاي گياهي بومي منابع ارزش‌مندي براي تحمل به تنش‌هاي محيطي از جمله تنش خشكي به‌شمار مي‌روند. نژاد‌هاي بومي گياهي، جمعيت‌هاي ناهمگن و سازگاري هستند كه به‌طور محلي اهلي شده‌اند و منابع ژنتيكي را فراهم مي‌كنند كه مي‌توانند پاسخ‌گوي نيازهاي ناشي از چالش‌هاي جديد و پيش روي كشاورزي تحت شرايط پرتنش باشند. هدف از اين تحقيق شناسايي نمونه‌هاي ژنتيكي متحمل به تنش خشكي جهت استفاده از آنها در برنامه‌هاي به‌نژادي آينده بود.مواد و روش‌ها: تعداد 512 نمونه ژنتيكي از كلكسيون گندم بانك ژن گياهي ملي ايران به‌همراه ارقام كوير، روشن و ماهوتي به‌عنوان شاهد، براي تحمل به تنش خشكي در مزرعه پژوهشي مركز تحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي يزد بررسي قرار گرفتند. آزمايش در قالب دو طرح آگمنت جداگانه انجام شد كه يك آزمايش مربوط به شرايط تنش خشكي و ديگري مربوط به شرايط آبياري نرمال بود. تنش خشكي با محدوديت دوره آبياري اعمال شد. با توجه به اينكه از مجموع مواد ژنتيكي مورد آزمايش، 141 نمونه ژنتيكي بقاء يافتند، بنابراين ارزيابي صفات روي آنها و نمونه‌هاي متناظر آنها در آزمايش نرمال انجام شد. براي تحليل داده ها، آماره‌هاي توصيفي شامل حداقل، حداكثر، ميانگين و ضريب تغييرات صفات محاسبه شد. به‌منظور مطالعه ارتباط بين صفات، ضرايب همبستگي بين آنها برآورد و آزمون شد و براي تعيين نقش هر يك از صفات و شناسايي صفات مهم و اثرگذار بر وزن دانه پنج سنبله از تجزيه رگرسيون گام به گام استفاده شد. نمونه‌هاي ژنتيكي مورد مطالعه با استفاده از تجزيه خوشه‌اي به‌روش K-means از يكديگر تفكيك شدند. محاسبات آماري با استفاده از نرم‌افزارهاي R و SPSS انجام گرفت.يافته‌هاي تحقيق: نتايج حاصل از برآورد آماره‌هاي توصيفي نشان داد كه بيش‌ترين ضريب تغييرات تحت شرايط نرمال و تنش خشكي به‌ترتيب به صفات وزن دانه پنج سنبله (35.23 درصد) و تعداد پنجه در بوته (67.31 درصد) اختصاص داشت. صفت وزن دانه پنج سنبله داراي بيش‌ترين ميزان كاهش دامنه تغييرات (3.51 درصد) تحت شرايط تنش خشكي نسبت به شرايط نرمال بود و بيش‌ترين كاهش ميانگين به‌ترتيب براي صفات تعداد پنجه بارور (3.59 درصد) و وزن دانه پنج سنبله (5.40 درصد) مشاهده شد. تعداد زيادي از نمونه‌هاي ژنتيكي در هر دو شرايط نرمال و تنش خشكي نسبت به ارقام شاهد برتري نشان دادند. 97 نمونه ژنتيكي، وزن دانه پنج سنبله بيش‌تري نسبت به ارقام شاهد داشتند. نمونه‌هاي ژنتيكي KC12856، KC12776، KC12783، KC12767 و KC12697 (به‌ترتيب با مقادير 6.77، 6.75، 6.22، 5.94 و 5.86 گرم) داراي بيش‌ترين وزن دانه پنج سنبله در شرايط تنش خشكي بودند. صفات تعداد سنبلچه در خوشه، تعداد گلچه در سنبلچه، وزن صد دانه و تعداد دانه در خوشه، داراي ضرايب همبستگي قوي و معني‌دار در سطح  احتمال يك درصد با وزن دانه پنج سنبله در شرايط تنش خشكي بودند. بر اساس نتايج تجزيه رگرسيون گام‌به‌گام تحت شرايط تنش خشكي، سه صفت تعداد دانه در سنبله، وزن صد دانه و طول سنبله وارد مدل شدند و 90.6 درصد از تغييرات وزن دانه پنج سنبله را توجيه كردند. مواد ژنتيكي مورد بررسي با استفاده از تجزيه خوشه‌اي به‌روش K-means در پنج خوشه متفاوت گروه‌بندي شدند.نتيجه‌گيري: در مجموع نتايج اين تحقيق، ظرفيت ارزشمند ژرم‌پلاسم مورد بررسي را براي تحمل به تنش خشكي نشان داد.  بررسي روابط بين صفات نشان‌دهنده اهميت تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد گلچه در سنبلچه و وزن صد دانه در هر دو شرايط نرمال و تنش خشكي بود. براي هر يك از صفات مورد ارزيابي، تعداد زيادي از نمونه‌هاي ژنتيكي در هر دو شرايط نرمال و تنش خشكي نسبت به ارقام شاهد برتري داشتند كه بيانگر غني بودن اين ذخاير براي صفات مرتبط با تحمل به تنش خشكي است. بر اين اساس، پيشنهاد مي‌شود ارزيابي و غربال‌گري كلكسيون بانك ژن گياهي ملي ايران به‌منظور شناسايي منابع متحمل به تنش خشكي ادامه يابد. در تجزيه خوشه‌اي، ارقام شاهد با ويژگي‌هاي متفاوت در گروه‌هاي جداگانه قرار گرفتند و علاوه بر اين، گروهي متمايز از نمونه‌هاي ژنتيكي واجد صفات برتر تشكيل شد. از ژرم‌پلاسم متنوع شناسايي شده در اين تحقيق و يا نمونه‌هاي ژنتيكي برتر، مي‌توان براي توسعه پايه ژنتيكي در تلاقي‌ها و يا به‌عنوان والد در برنامه به‌نژادي بهره‌برداري كرد.