خانه / کشاورزی / مقاله :انتخاب غیرمستقیم برای بهبود ژنتیکی تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در ژنوتیپ‌های ایرانی لوبیای معمولی
مقاله :انتخاب غیرمستقیم برای بهبود ژنتیکی تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در ژنوتیپ‌های ایرانی لوبیای معمولی

مقاله :انتخاب غیرمستقیم برای بهبود ژنتیکی تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در ژنوتیپ‌های ایرانی لوبیای معمولی

 انتخاب غیرمستقیم برای بهبود ژنتیکی تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در ژنوتیپ‌های ایرانی لوبیای معمولی (Phaseolus vulgaris L.)

گل‌پرور احمدرضا ۱، قاسمی پیربلوطی عبدالله ۲، جعفرپور مهرداد ۳و مدنی حمید ۴

۱- استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان، ۲- عضو هیئت علمی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد، ۳آدرس پست الکترونیکی، ۳- استادیار گروه باغبانی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان و ۴- استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک، صندوق پستی: ۵۶۷/۳۸۱۳۵٫

چکیده

لوبیای معمولی یکی از مهمترین گیاهان زراعی در اکثر مناطق ایران است. سطح زیر کشت این گیاه در نواحی مرکزی و غرب ایران قابل ملاحظه بوده و عملکرد ژنوتیپ‌های این نواحی نیز بسیار مطلوب می‌باشد. در خاکهای نواحی که برای اولین‌بار لوبیا و یا سایر بقولات کشت می‌شود به منظور تثبیت مقدار کافی از جمعیت نژاد مؤثر باکتری و بروز آلودگی در ریشه‌های آنها نیاز به تلقیح بذور با باکتری مناسب می‌باشد. بین ژنوتیپ‌های لوبیای معمولی تنوع ژنتیکی برای تثبیت بیولوژیکی نیتروژن وجود دارد. بنابراین، انتخاب برای بهبود ژنتیکی پتانسیل این گیاه در ایجاد همزیستی با نژادهای باکتری رایزوبیوم می‌تواند منجر به تولید ارقامی با توانائی بیشتر برای تثبیت بیولوژیکی نیتروژن باشد. به این منظور و با هدف شناسائی صفات مؤثر بر درصد تثبیت نیتروژن تعداد ۶۰ ژنوتیپ لوبیای معمولی در دو آزمایش جداگانه در قالب طرح آگمنت کشت شدند. در یک آزمایش ژنوتیپ‌ها با سویه L-109‌ از باکتری Rhizobium legominosarum biovar Phaseoliتلقیح شده ولی در آزمایش دوم هیچگونه تلقیحی صورت نگرفته و این محیط بعنوان شاهد برای محیط اول در نظر گرفته شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که زمین آزمایش یکنواخت بوده و تفاوت معنی‌داری بین بلوکها وجود  ندارد. همچنین تفاوت معنی‌دار بین ژنوتیپ‌ها حاکی از وجود تنوع ژنتیکی در ژنوتیپ‌های مورد بررسی برای تثبیت نیتروژن و سایر صفات بود. تجزیه ضرایب همبستگی حاکی از آن بود که صفات عملکرد دانه، تعداد غلاف در بوته، وزن خشک غلاف در بوته، وزن صد دانه، تعداد گره در بوته و درصد کل نیتروژن دراندام‌های هوائی هر بوته همبستگی مثبت و بسیار معنی‌داری با درصد تثبیت نیتروژن دارند. تجزیه رگرسیون گام به گام نشاندهنده این بود که صفات درصد کل نیتروژن در اندام‌های هوائی هر بوته، تعداد گره در بوته و عملکرد بیولوژیک ۶/۹۱% از تغییرات متغیر درصد تثبیت نیتروژن را توجیه می‌نمایند. تجزیه مسیر برای این صفات اثر مستقیم قابل توجهی بر درصد تثبیت نیتروژن داشته و لذا می‌توان از آنها به عنوان معیارهای انتخاب غیرمستقیم در جهت بهبود ژنتیکی توانائی تثبیت نیتروژن در ژنوتیپ‌های معمولی استفاده نمود.

 

مقدمه

تثبیت بیولوژیکی نیتروژن (BNF) حدود ۶۵% از نیتروژن مورد استفاده در کشاورزی را به خود اختصاص می‌دهد و انتظار می‌رود که در تولیدات گیاهی در آینده جایگاه بسیار مهمی داشته باشد (توماس و همکاران، ۱۹۹۷). تثبیت بیولوژیکی نیتروژن شامل احیای آنزیمی گاز N2 به آمونیوم است. این واکنش تنها توسط میکروارگانیزمهای پروکاریوتی مشخصی و با استفاده از آنزیم نیتروژناز کاتالیز می‌گردد. روشهای تخمین غیرمستقیم برای شناسائی کولتیوارهای دارای توانائی تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در گونه‌های مختلف لگومها مورد استفاده قرار گرفته است. تفاوت از نظر فعالیت احیائی استیلن (ARA) در بین لاینهای اصلاحی در لوبیای معمولی، لوبیای گاوی و بادام زمینی به عنوان یک صفت با وراثت‌پذیری مناسب معرفی گردیده است (میلر و همکاران، ۱۹۸۶؛ آرندل و همکاران، ۱۹۸۵). همچنین، تعداد و وزن گره‌ها در هر گیاه همبستگی مثبتی با ARA داشته و وراثت‌پذیری مناسبی نیز نشان می‌دهند. بنابراین، این صفات نیز می‌توانند به عنوان معیار انتخاب در برنامه‌های اصلاحی مورد استفاده قرار گیرند. رونیز و همکاران (۱۹۸۵) در سویا میزان وراثت‌پذیری عمومی نیتروژن تثبیت شده در دانه را در حدود ۶/۰ و برای درصد کل نیتروژن تثبیت شده دانه ۱۲ الی ۴۳ درصد گزارش نمودند. اگرچه، در لوبیای معمولی وراثت‌پذیری نیتروژن تثبیت شده مشخص نگردیده، ولی با این وجود آتوال و بلیس (۱۹۸۵) دریافتند که لاینهای اینبرد بک‌کراس لوبیای سیاه و لوبیا سفید که برای افزایش تثبیت نیتروژن با روشهای غیرمستقیم انتخاب شده بودند، N2 بیشتری تثبیت نموده و درصد بالاتری از نیتروژن حاصل از تثبیت را حاصل نمودند. عملکرد دانه در این حالات مساوی یا بیشتر از ارقام استاندارد بود. تجزیه علیت متغیرهای همبسته با تثبیت بیولوژیکی نیتروژن در لوبیای گاوی نشان داده است که وزن گره در هر گیاه پارامتر مهمی در فعالیت تثبیت می‌باشد، در حالی که تعداد گره در هر گیاه به ویژه از طریق همبستگی با وزن گره نیز از جمله شاخصهای ارزشمند در این زمینه می‌باشد (میلر و همکاران، ۱۹۸۲). تجزیه و تحلیل اجزای عملکرد در لوبیای گاوی نشان داده که تغذیه گیاه با نیتروژن کودی یا تثبیت شده قویاً تعداد غلاف در گیاه را تحت تأثیر قرار داده و این صفت معیار قابل اطمینانی برای توانائی تثبیت بیولوژیکی نیتروژن می‌باشد. هرچند، سایر اجزای عملکرد (مانند؛ تعداد دانه در غلاف و میانگین وزن دانه) کمتر پایدار بوده و خاص کولتیوار می‌باشند و بنابراین تحت تأثیر تلقیح باکتری یا مصرف کود ازته قرار نمی‌گیرند. همچنین پیشنهاد شده است که تلاشهای بهنژادی برای افزایش تثبیت بیولوژیکی نیتروژن بایستی بر روی افزایش تولید غلاف متمرکز گردد (سلیم‌شیخ و همکاران، ۲۰۰۰).

 

مواد و روشها

                به منظور انجام این تحقیق تعداد ۶۰ ژنوتیپ لوبیای معمولی در دو آزمایش جداگانه کشت گردیدند. طرح آزمایشی مورد استفاده از نوع آگمنت بوده و برای تصحیح تأثیر بلوکها بر صفات مورد بررسی از شاهد چیتی رقم تلاش استفاده شد. در یکی از آزمایشات ژنوتیپ‌ها به عنوان شاهد برای آزمایش دیگر در نظر گرفته شدند. به این صورت که در این آزمایش ژنوتیپ‌ها توسط سویه L-109 از باکتری رایزوبیوم تلقیح نشده ولی در آزمایش دیگر تلقیح صورت گرفت. با استفاده از این کار می‌توان درصد تثبیت نیتروژن را به کمک روش اختلاف نیتروژن به دست آورد (تامیمی، ۲۰۰۲). پس از رسیدگی گیاهان، از هر واحد آزمایشی تعداد ۱۰ بوته نرمال به صورت تصادفی انتخاب شده و اندازه‌گیری صفات روی آنها انجام شد. این صفات عبارن بود از؛ عملکرد دانه، تعداد دانه در غلاف، تعداد غلاف در بوته، وزن غلاف در بوته، وزن صد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، تعداد گره در ۵۰ درصد گلدهی، مقدار نیتروژن اندام های هوائی و درصد تثبیت نیتروژن. پس از یادداشت برداری، تجزیه واریانس طرح آزمایشی به منظور بررسی وجود تفاوت معنی‌دار بین تیمارهای مورد بررسی صورت گرفته و  به منظور مقایسه میانگین تیمارها از روش دانکن استفاده شد. همچنین، بررسی روابط صفات مختلف با عملکرد و درصد تثبیت نیتروژن با استفاده از روش‌های آماری چند متغیره نظیر تجزیه ضرایب همبستگی، رگرسیون گام به گام و تجزیه ضرایب مسیر به روش دیوی و لیو (۱۹۵۹) صورت پذیرفت. در نهایت،  به منظور تعیین بهترین والدین از میان ارقام مورد بررسی برای استفاده از آنها در برنامه‌های تلاقی، دسته بندی و تعیین فاصله ژنتیکی ارقام با استفاده از روش تجزیه کلاستر انجام  شد. به منظور تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل از این بررسی از برنامه‌های آماری MSTAT-C، SAS، EXCEL، SPSS  و Minitab استفاده گردید. 

 

نتایج و بحث

                نتایج حاصل از تجزیه ضرایب همبستگی، رگرسیون گام به گام و تجزیه ضرایب مسیر برای متغیر درصد تثبیت نیتروژن مورد بررسی قرار گرفت. بطور کلی نتایج حاکی از آنست که تمامی متغیرهای مورد بررسی به جز تعداد دانه در غلاف و شاخص برداشت دارای همبستگی مثبت و معنی‌داری با درصد تثبیت نیتروژن می‌باشند. تجزیه رگرسیون گام به گام صفت درصد تثبیت نیتروژن به عنوان متغیر وابسته و سایر متغیرها به عنوان متغیرهای مستقل نشان داد که متغیرهای درصد نیتروژن اندامهای هوائی، تعداد گره در بوته و عملکرد بیولوژیک بیشترین تغییرات درصد تثبیت نیتروژن را توجیه نموده و لذا انجام تجزیه علیت با استفاده از این متغیرها صورت گرفت. نتایج تجزیه علیت نشان داد که هر سه صفت دارای اثرات مستقیم و مثبت قابل ملاحظه‌ای بر درصد تثبیت نیتروژن می‌باشند. از اینرو، صفات متغیرهای درصد نیتروژن اندامهای هوائی، تعداد گره در بوته و عملکرد بیولوژیک به عنوان شاخص‌های انتخاب در زمینه بهبود ژنتیکی درصد تثبیت نیتروژن قابل توصیه می‌باشند. این نتیجه مطابقت زیادی با یافته‌های بسیاری از محققین ( قاسمی و همکاران، ۱۳۸۲؛ یادگاری، ۱۳۸۱؛ بارون و همکاران، ۱۹۹۹) دارد.

 

 منابع مورد استفاده

 قاسمی، ع. ا. الله‌دادی و غ. اکبری. ۱۳۸۲٫ بررسی اثرات تلقیح بذور ارقام لوبیای معمولی با سویه‌های مختلف باکتری رایزوبیوم بر عملکرد و اجزای عملکرد جهت انتخاب بهترین ترکیب باکتری ـ رقم. گزارش نهائی طرح پژوهشی. دانشگاه تهران.

 یادگاری، م. ۱۳۸۱٫ بررسی اثر تلقیح بذور سویا با سویه های مختلف باکتری برادی ریزوبیوم جاپونیکوم بر عملکرد و اجزای عملکرد جهت انتخاب بهترین ترکیب. پایان نامه کارشناسی ارشد زراعت. مجتمع آموزش عالی ابوریحان. دانشگاه تهران.

Tamimi, S. M. 2002. Genetics diversity and symbiotic effectiveness of rhizobia isolated from root nodules of common bean (Phaseolus vulgaris L.) grown in the soils of the Jordan valley. Applied Soil Ecology. 19: 183-190.

Barron, J.E., R.J. Pasini, D.W. Davis, D.D. Stuthman, and P.H. Graham. 1999. Response to selection for seed yield and nitrogen (N2) fixation in Common bean (Phaseolus vulgaris L.). Field Crops Research. 62:119-128.

 

 

 

 

Indirect Selection for Genetic Improvement of Biological Nitrogen Fixation in Comon Bean (Phaseolus vulgaris L.) Iranian Genotypes

Authors: *Ahmad Reza Golparvar, **Abdollah Ghasemi Pirbalouti, ***Mehrdad Jafarpour, ***Hamid Madani

*: Assistant Proffesor, Islamic Azad University of Khorasgan Unit, khorasgan, Isfahan, Iran. Email: ahmadgolparvar@yahoo.com. P.O. Box: 81595-158 **: Scientific member, Islamic Azad University of Shahrekord Unit, Shahrekord, Iran.(Ph.D student of Agroecology). Email: ghasemi955@yahoo.com. P.O. Box: 166. ***: Assistant Proffesor, Islamic Azad University of Khorasgan Unit, khorasgan, Isfahan, Iran. Email:jafarpour@khuisf.ac.ir. P.O. Box: 81595-158. ***: Islamic Azad University of Arak Unit, Arak, Iran.

 

Common bean is one of the most important crops in majority regions of Iran. Area under cultivation of this plant in center and western region of iran is considerable and seed yield also high. In soil that common bean or other legumes is cultivated for first time, in order to fix sufficient amount of effective bacteria race population and infection in their roots, it is necessary inoculation of seed with proper bacteria. There is considerable genetic diversity for biological nitrogen fixation between common bean genotypes. Therefore, selection for genetic improvement of potential of symbiosis with isolate of Rhizobium can resulting in produce cultivars with higher capability of biological nitrogen fixation. For this reason and with aim of identification effective traits on percent of nitrogen fixation, 60 common bean Iranian genotypes were cultivated in two separate Augmented design experiment. Genotypes were  inoculated with bacteria Rhizobium legominosarum biovar Phaseoli isolate L-109 only in one of the experiment. Second experiment was considered as check for first. Analysis of variance indicated significant difference between genotypes for percent of nitrogen fixation anr other traits studied. Correlation analysis revealed possitive and significant correlation of traits seed yield, number of pod per plant, pod dry weight per plant, 100 seed weight, number of nodule per plant and percent of total nitrogen with percent of nitrogen fixation. Step-wise regression designated that traits percent of total nitrogen, number of nodule per plant and biological yield verified %91.6 of variation in percent of nitrogen fixation. Path analysis also indicated that traits percent of  total nitrogen, number of nodule per plant and biological yield have considerable direct effect on percent of nitrogen fixation. Therefore, these traits are promising indirect selection criteria for genetic improvement of nitrogen fixation capability in common bean genotypes.

Key words: Common bean, Rhizobium legominosarum, Nitrogen fixation, Indirect selection, Genetic improvement, Regression analysis, Path analysis, Iranian genotypes.

 

درباره سید امین خسروی

من سید امین خسروی دانش آموخته مهندسی آبخیزداری از دانشگاه ارومیه هستم و این تارنما رو جهت فراهم آوردن مرجعی برای دانشجویان رشته های منابع طبیعی و محیط زیست و کشاورزی با تاکید بر رشته های مرتع و آبخیزداری و جنگلداری برپاکردم. خوشحال میشم با ارائه نظراتتون و لینک ادرس ما در وبلاگ وسایتتون و ارسال پاورپوینت و تحقیقات کلاسیتون به ایمیل ما ،مارو در هر چه بهتر شدن سایت یاری کنید. ادرس ایمیل سایت: aminkhosravi1471@gmail.com

پاسخ بدهید

ایمیلتان منتشر نمیشودفیلدهای الزامی علامت دار شده اند *

*

کد امنیتی مقابل را وارد نمایید * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.

رفتن به بالا