شناسايي ژنوتيپ‌هاي گندم متحمل به تنش كمبود آب انتهاي فصل با استفاده از شاخص هاي تحمل در مناطق سردسير ايران

مقدمه و هدف: عملكرد در شرايط تنش هيچ‌گاه نتوانسته ملاك دقيقي جهت انتخاب ژنوتيپ‌هاي متحمل به خشكي باشد و همواره هدف از تهيه ارقام متحمل به خشكي، ايجاد ارقامي بوده كه به‌طور نسبي در مقايسه با ساير ژنوتيپ‌ها تنش را بهتر تحمل كنند و در شرايط زراعي يكسان افت عملكرد كمتري را نشان دهند. در اغلب بررسي‌ها براي گزينش مزرعه‌اي گياهان زراعي فقط عملكرد دانه مدنظر قرار مي‌گيرد، درصورتي‌كه برخي از پژوهشگران معتقد هستند براي بازدهي بيشتر در اصلاح ارقام سازگار و برتر در مناطق خشك و نيمه‌خشك بايد شاخص‌هايي را كه در شناسايي پايداري ارقام در شرايط تنش خشكي مؤثر هستند شناسايي كرده و آن‌ها را علاوه بر عملكرد دانه به‌عنوان معيارهاي انتخاب مورد استفاده قرار داد، ازاين‌رو وضعيت عملكرد نسبي ژنوتيپ‌ها در شرايط تنش خشكي و شرايط آبي به‌عنوان يك نقطه شروع براي شناسايي و گزينش ژنوتيپ‌ها براي اصلاح در محيط‌هاي خشك است. در مناطق نيمه‌خشك كه پراكنش بارندگي متناسب نيست، پتانسيل عملكرد در شرايط تنش بهترين معيار تحمل به خشكي محسوب نمي‌شود بلكه پايداري عملكرد، مقايسه ميزان عملكرد در شرايط تنش و مطلوب معيار مناسب‌تري براي واكنش ژنوتيپ‌ها به تنش رطوبتي پذيرفته مي‌شود. در مناطق نيمه‌خشك كه پراكنش بارندگي متناسب نيست، پتانسيل عملكرد در شرايط تنش بهترين معيار تحمل به خشكي محسوب نمي‌شود بلكه علاوه بر پايداري عملكرد، مقايسه ميزان عملكرد در شرايط تنش و مطلوب، معيار مناسب‌تري براي واكنش ژنوتيپ‌ها به تنش رطوبتي است. با توجه به اين‎كه اكثر مطالعات مربوط به شاخص‌ها در گونه‌هاي زراعي و بخصوص گندم تنها در يك مكان و يك سال و در نهايت در يك محيط خاص انجام مي‌شود و نتايج حاصل به تمامي محيط‌ها تعميم داده مي‌شود و به هيچ‌ عنوان اثرات متغير سال و مكان در محاسبه شاخص‎ها مورد توجه قرار نمي‌گيرد؛ بنابراين انتخاب شاخص‌ها و ژنوتيپ‌هاي متحمل به‎نظر صحيح نمي‌باشد. در همين راستا، اين تحقيق جهت ارزيابي ژنوتيپ‌هاي گندم پاييزه ازنظر تحمل خشكي، انتخاب بهترين شاخص‌هاي تحمل به خشكي و شناسايي ارقام متحمل به تنش خشكي در مناطق مختلف اقليم سرد كشور انجام شد.مواد و روش‌ها: در اين پروژه تحقيقاتي 20 ژنوتيپ در شرايط آبياري نرمال و تنش كمبود آب انتهاي فصل در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با سه تكرار در ايستگاه‌هاي تحقيقاتي كرج، مشهد، مياندوآب و اراك، در سال‌هاي زراعي 1398-1397 و 1399-1398 مورد بررسي قرار گرفتند. به‌منظور بررسي تحمل خشكي ژنوتيپ‌ها، شاخص هاي مختلف تحمل و حساسيت به تنش براي ژنوتيپ‌هاي تحت بررسي تعيين و ژنوتيپ‌ها براساس حساسيت و تحمل به خشكي توسط هر يك از اين شاخص‌ها گروه بندي شدند. براي تعيين معيارهايي كه همبستگي بالايي باهم دارند، همبستگي بين شاخص‌ها محاسبه گرديد. از تجزيه به مؤلفه هاي اصلي نيز به‌منظور خلاصه نمودن داده ها و ترسيم نمودار براساس دو مؤلفه اول و شناخت شاخص هاي مطلوب استفاده شد. در نهايت از تجزيه باي‌پلات نيز جهت گروه بندي ژنوتيپ‌ها و شاخص‌هاي مورد استفاده براساس معيارهاي تحمل به خشكي استفاده شد.يافته‌ها: تنش خشكي باعث كاهش عملكرد ژنوتيپ‌ها گرديد ولي، مقادير كاهش در ژنوتيپ‌هاي مختلف متفاوت بود. ميانگين عملكرد دانه در واحد هكتار براي تمامي ژنوتيپ‌ها در شرايط آبياري نرمال و تنش خشكي انتهاي فصل به‎ترتيب 7.002 و 5.215 تن در هكتار بود كه نشان داد شرايط تنش باعث كاهش حدود 25 درصدي عملكرد دانه در مقايسه با شرايط آبياري نرمال گرديد. شرايط محيطي و زراعي مناطق مختلف و سال‌هاي مورد بررسي باعث تفاوت در شاخص‌هاي برآورد شده گرديد به‌طوري‌كه رتبه‌بندي ژنوتيپ‌ها براساس شاخص‌هاي مختلف در سال‌ها و مناطق مختلف تغيير كرد. بنابر‌اين بهتر است در مطالعات شاخص‌هاي تحمل تنش‌ها، بررسي‌ها در چند مكان و چند سال انجام شود تا روند تغييرات عملكردي ارقام و ژنوتيپ‌هاي مختلف به‌درستي مشخص شده و درنتيجه اطمينان بيشتري نسبت به شاخص‌هاي تحمل و حساسيت محاسبه‌شده وجود داشته باشد. ژنوتيپ‌هاي G4، G2، G16 و G5 در هر دو شرايط، عملكرد بالاتري نشان دادند. شاخص‌هاي STI، MP، GMP، MSTI1، MSTI2، YI، HM و RR همبستگي مثبت و معني‌داري با عملكرد دانه در شرايط نرمال و تنش داشتند و لذا، براي گزينش مطلوب‌تر ژنوتيپ‌هاي متحمل به خشكي، مي‌توان از آن‌ها استفاده كرد. تجزيه مؤلفه اصلي نشان داد كه مي‌توان با استفاده از دو مولفه اول به گروه‌بندي شاخص‌ها پرداخت. اولين مؤلفه اصلي 53.16 درصد از تغييرات كل داده‌ها را توجيه نمود و همبستگي مثبت و معني‌داري را با عملكرد در شرايط نرمال و تنش و نيز شاخص‌هاي MP، STI، GMP، YI، MSTI1، MSTI2، HM وRDY  داشت. به‎دليل همبستگي بالاي اين مؤلفه با عملكرد در شرايط نرمال و تنش اين مؤلفه به ‌نام مؤلفه پتانسيل عملكرد در شرايط نرمال و تنش نام‌گذاري شد. دومين مؤلفه برآورد شده 42.33 درصد از تغييرات كل داده‌ها را توجيه نمود و همبستگي مثبت و معني‌داري را با عملكرد در شرايط نرمال  و شاخص‌هاي SSI، TOL، ATI، SSPI وRR  نشان داد. به‎نظر مي‌رسد اين مؤلفه قادر است ژنوتيپ‌هايي را كه داراي عملكرد بالايي در شرايط تنش هستند را شناسايي كند. تجزيه باي‎پلات نشان داد كه شاخص‌هاي HM، MP، STI، MSTI1، MSTI2، GMP، RDY، YI و SNPI همبستگي مثبت و بالايي با عملكرد در شرايط تنش و نرمال داشتند به‌طوري‌كه زواياي تند بين اين شاخص‌ها نسبت به هم، نشان از همبستگي مثبت و بسيار بالاي آن‌ها باهم داشت. شاخص‌هاي RDI و YSI با عملكرد در شرايط نرمال همبستگي منفي و شاخص‌هاي RR، SSI، TOL و  SSPIهمبستگي منفي با عملكرد در شرايط تنش داشتند.نتيجه‌گيري: جهت دست‌يابي به ارقام متحمل به تنش خشكي با استفاده از شاخص‌هاي تحمل و جهت جلوگيري از اثرات متقابل محيط در ژنوتيپ، آزمايشات بايد در سال‌ها و مكان‌هاي متعدد انجام گيرد تا بتوان اثرات محيط در شاخص‌هاي محاسبه شده را كاهش داد و نتايج منطقي‌تري را به‌دست آورد. در نهايت مي‎توان ژنوتيپ‌هاي G4، G2، G16، G5 و G17، را به‎عنوان ژنوتيپ‌هاي با عملكرد بالا در شرايط نرمال و تنش انتخاب كرد.