ارزيابي تنوع ژنتيكي و واكنش ژنوتيپ‌هاي ذرت (Zea mays L.) تحت تنش كادميوم

مقدمه: ففلزات سنگين به‌ويژه كادميوم (Cd)، با اثرات مضر و سمّيت بالقوه‌ براي گياهان و انسان، از مهم‌ترين تنش‌هاي غيرزيستي براي گياهان زراعي مانند ذرت هستند كه قادرند منجر به كاهش چشم‌گير توليد اين محصولات در كشورهاي در حال توسعه از جمله ايران شوند. بنابراين، سنجش تنوع ژنتيكي براي تحمل به تنش كادميوم، به‌عنوان يكي از اصول اساسي سازگاري گياهان با تنش‌هاي غيرزيستي، اهميت زيادي دارد. در اين راستا، پژوهش حاضر به‌منظور ارزيابي تنوع ژنتيكي لاين‌هاي خالص و هيبريدهاي ذرت بر اساس صفات زراعي مهم مرتبط با عملكرد دانه تحت دو شرايط محيطي بدون تنش و تنش كادميوم انجام شد. نتايج اين پژوهش مي‌تواند در شناسايي ژنوتيپ‌هاي والديني مناسب براي برنامه‌هاي به‌نژادي ذرت، به‌منظور توسعه ژنوتيپ‌هاي پُرمحصول و متحمل به تنش كادميوم در مناطق آلوده به اين فلز سنگين، مفيد باشد. مواد و روش‌ها: در اين آزمايش، 95 ژنوتيپ ذرت شامل لاين‌هاي خالص و هيبريدها در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با سه تكرار تحت دو شرايط بدون تنش و تنش كادميوم مورد ارزيابي قرار گرفتند. آزمايش به‌صورت گلداني در فضاي باز ايستگاه تحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي جيرفت در استان كرمان طي دو فصل زراعي (1400-1399 و 1401-1400) انجام شد. به‌منظور ايجاد شرايط تنش، محلول كلريد كادميوم (CdCl2.2H2O) با غلظت 30 ميلي‌گرم در ليتر در دو مرحله مهم از رشد گياه ذرت، يعني در مرحله شش برگي (كد 16 در مقياس زادوكس) و مرحله ظهور اولين گل‌هاي نر (كد 50 در مقياس زادوكس)، مورد استفاده قرار گرفت. صفات اندازه‌گيري شده شامل تعداد 24 صفت مختلف فنولوژيك، مورفولوژيك و زراعي بود. گروه‌بندي ژنوتيپ‌هاي ذرت بر اساس صفات مورد مطالعه با استفاده از تجزيه خوشه‌اي به‌روش حداقل واريانس وارد (Ward minimum variance) انجام گرفت و به‌منظور تأييد و اعتبارسنجي نتايج حاصل از تجزيه خوشه‌اي، از تجزيه تابع تشخيص استفاده شد.يافته‌هاي تحقيق: نتايج اين پژوهش نشان داد كه تنوع ژنتيكي گسترده‌اي بين ژنوتيپ‌هاي ذرت مورد مطالعه براي اغلب صفات اندازه‌گيري شده به‌ويژه براي عملكرد و اجزاي عملكرد تحت هر دو شرايط بدون تنش و تنش كادميوم وجود داشت. تجزيه خوشه‌اي، ژنوتيپ‌هاي ذرت را به چهار گروه مجزا با احتمال صحت 6/91 و 9/97 درصد به‌ترتيب تحت شرايط بدون تنش و تنش كادميوم گروه‌بندي كرد. مقايسه ميانگين بين چهار گروه به‌دست آمده نشان داد كه در شرايط بدون تنش، تعداد 41 و 24 ژنوتيپ‌ به‌ترتيب در گروه‌هاي سوم و چهارم به‌عنوان ژنوتيپ‌هاي پُرمحصول اين آزمايش بودند. تحت شرايط تنش كادميوم، 49 ژنوتيپ‌ موجود در گروه‌هاي دوم و سوم (از جمله ژنوتيپ‌هاي Ma002، Ma003، Ma004، Ma005 و Ma007) با ميانگين بالاي عملكرد و اجزاي عملكرد به‌عنوان ژنوتيپ‌هاي متحمل به تنش كادميوم شناسايي شدند. اين ژنوتيپ‌ها عمدتاً دوره‌هاي فنولوژيك كوتاه تا متوسط داشتند. تعداد 11 ژنوتيپ‌ Ma001)، Ma008، Ma030، Ma033، Ma036، Ma039، Ma042، Ma045، Ma072 وMa089 )، نيز كم‌ترين ميانگين را از نظر صفات مهم زراعي از جمله عملكرد و اجزاي عملكرد تحت هر دو شرايط بدون تنش و تنش كادميوم نشان دادند. اين ژنوتيپ‌ها قادر به تحمل تنش كادميوم تحت شرايط اين آزمايش نبودند و به‌عنوان ژنوتيپ‌هاي حساس آزمايش شناسايي شدند.نتيجه‌گيري: پژوهش حاضر منجر به شناسايي 40 ژنوتيپ‌ ذرت (از جمله Ma003، Ma005، Ma007، Ma013 و Ma014، Ma015) شد كه علاوه بر توليد عملكرد و اجزاي عملكرد مطلوب در محيط بدون تنش، متحمل به تنش كادميوم بودند و عملكرد مطلوبي تحت شرايط تنش نيز نشان دادند. بنابراين، با انتخاب دقيق والدين از ميان ژنوتيپ‌هاي متحمل به تنش كادميوم و با انجام تلاقي‌هاي هدف‌مند بين آن‌ها مي‌توان با بهره‌برداري از پديده‌هاي ژنتيكي از جمله تفكيك متجاورز و هتروزيس، به هيبريدهايي دست يافت كه مناسب كشت در محيط‌هاي داراي تنش كادميوم باشند.