ارزيابي تحمل به تنش رطوبتي در اكوتيپ‌هاي زيره سبز با استفاده از شاخص‌هاي تحمل تنش

Evaluation of drought tolerance in endemic ecotypes of cumin using tolerance indices

سابقه و هدف: عملكرد دانه زيره سبز در اكثر مناطق ايران به علت بروز تنش رطوبتي كاهش مييابد. تاكنون عمده ارزيابي ها روي تعداد محدودي اكوتيپ زيره سبز و يا عمدتاً در شرايط آبياري مطلوب در كشور صورت گرفته است؛ بنابراين آزمايش با هدف ارزيابي توام اكوتيپ هاي زيره سبز رايج و مورد كشت در نقاط عمده زيره كاري كشور از نظر عملكرد دانه و تعيين اثر تنش خشكي در مرحله گلدهي بر عملكرد آنها، شناسايي ارقام متحمل به تنش براي يافتن منابع ژنتيكي متحمل جهت تشكيل جمعيت هاي در حال تفرق با استفاده از شاخص هاي تحمل و حساسيت به تنش و نوع واكنش اكوتيپها به شرايط تنش خشكي و آبياري نرمال در اكوتيپ هاي زيره سبز صورت گرفت. مواد و روشها: به منظور بررسي اثر تنش رطوبتي بر عملكرد دانه 49 اكوتيپ بومي زيره سبز آزمايشي در قالب طرح لاتيس 7×7 با دو تكرار در مزرعه پژوهشي پرديسي ابوريحان، دانشگاه تهران در سال زراعي 92-1391 اجرا شد. اعمال تنش رطوبتي در مرحله 50 درصد گلدهي به صورت 30 درصد ظرفيت زراعي صورت گرفت. تجزيه واريانس در قالب طرح لاتيس و سنجش كارايي نسبي آن نسبت به طرح بلوك هاي كامل تصادفي صورت گرفته و پس از اعمال تصحيح لاتيس تجزيه واريانس در قالب طرح بلوك هاي تصادفي ادامه يافت. محاسبه 11 شاخص تحمل به تنش براساس عملكرد در شرايط تنش خشكي و نرمال، محاسبه همبستگي بين مقادير شاخص ها با يكديگر و عملكرد دانه و نيز تجزيه به مؤلفه هاي اصلي با استفاده از ماتريس ضرايب همبستگي انجام گرفت. يافته ها: كارايي نسبي طرح لاتيس نسبت به طرح بلوكهاي كامل تصادفي براي شرايط نرمال برابر 153 درصد و در شرايط تنش 148 درصد بود. بر اساس ميزان عملكرد اكوتيپ هاي مورد بررسي در شرايط بدون تنش و تنش، 11 شاخص تحمل و حساسيت به تنش برآورد گرديد. نتايج تجزيه همبستگي، تجزيه به مولفه هاي اصلي و ترسيم باي پلات شاخص ها نشان داد كه بين شاخص هاي محاسبه شده شاخص هاي STI ،GIMP , MP ,Harm,K1STI,K2STI مناسب ترين شاخص ها براي انتخاب اكوتيپ هاي با پتانسيل و پايداري عملكرد بالا مي باشند. تجزيه خوشه اي بر اساس شاخص هاي تحمل، اكوتيپ ها را در سه گروه جداگانه قرار داد به طوري كه اكوتيپ هاي متحمل در گروه مشتركي قرار گرفتند. توزيع اكوتيپ ها در فضاي باي پلات، وجود تنوع ژنتيكي بين اكوتيپ ها را نسبت به تنش خشكي نشان داد. نتيجه گيري: اكوتيپ هاي كرمان (بافت)، خراسان جنوبي (در ميان)، يزد (صدوق) متحمل ترين و اكوتيپ هاي خراسان شمالي (اسفراين)، اصفهان (اردستان)، خراسان رضوي (كاشمر) به عنوان حساسيترين اكوتيب ها به تنش خشكي مرحله گلدهي شناسايي شدند. لذا استفاده از اين اكوتيپها به عنوان والدين تلاقي در برنامه هاي اصلاحي ارقام متحمل به خشكي توصيه مي شوند.

Background and objectives: Cumin is known as the most important cultivated medicinal plant in Iran that its importance and cultivation area increase every year. Cumin seed yield reduction occurs in most regions of Iran due to the water stress. So far, based on literature review, major evaluations have been done using limited cumin ecotypes or mainly conducted under normal irrigated condition in the country; So this study was designed to assess the most diverse cumin ecotypes currently cultivated in the major cumin cultivation areas of Iran in terms of seed yield, determination the effect of drought stress during flowering stage, identification of drought tolerant ecotypes to from segregating population using tolerance indices and indication of ecotypes response to drought stress and normal irrigation conditions. Materials and methods: To determine the effect of water stress on yield of 49 cumin ecotypes adapted to Iran, a simple 7 × 7 lattice design with two replications was conducted in research farm of college of Aburaihan, University of Tehran. Experiment was conducted during 2012-13 crop season. Water stress initiated at 50% flowering stage when the soil humidity reached to 30% field capacity. Analysis of variance based on lattice design and evaluation of the relative performance compared to randomized complete block design were done. Further analysis was done based on randomized block design after correction of data. Calculation of 11 drought tolerance indices based on yield under drought and normal irrigated conditions, correlations among indices and seed yield and principle component analysis based on correlation coefficient matric were followed. Results: Lattice design relative performance compared to randomized complete block design was 153 and 148 percent in normal and stress conditions, respectively. Eleven different tolerance indices were estimated based on yield in both conditions. Correlation analysis, principal component analysis and biplot display showed indices MP, GMP, STI, Harm, K1STI and K2STI as suitable indicators showing high yield potential and stability. Cluster analysis based on indices grouped all ecotypes into three distinct groups. Tolerant ecotypes were placed in the same group. Ecotypes distribution in the biplot revealed genetic variation among genotypes regarding drought tolerance response. Conclusion: Ecotype of Kerman (Baft), South Khorasan (Darmian) and Yazd (Sadooq) identified as most tolerant ecotypes while ecotypes from North Khorasan (Esfaraien), Esfahan (Ardestan) and Khorasan-Razavi (Kashmar) identified as most sensitive ecotypes to drought stress in flowering stage. Then usage of these accessions are recommended as parents to improve tolerant cumin cultivars in breeding programs.