تعداد نشریات | 31 |
تعداد شمارهها | 748 |
تعداد مقالات | 7,112 |
تعداد مشاهده مقاله | 10,247,037 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,900,383 |
ارزیابی تنوع ژنتیکی و واکنش ژنوتیپهای ذرت (Zea mays L.) تحت تنش کادمیوم | ||
تحقیقات غلات | ||
مقاله 5، دوره 13، شماره 3 - شماره پیاپی 48، آذر 1402، صفحه 269-283 اصل مقاله (368.79 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22124/cr.2024.25926.1795 | ||
نویسندگان | ||
علی اصغر قادری1؛ نفیسه مهدینژاد* 2؛ رضا درویش زاده* 3؛ براتعلی فاخری4؛ سارا فرخ زاده5 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاوزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
2دانشیار، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاوزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
3استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
4استاد، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاوزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
5دکتری، بخش تحقیقات زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
چکیده | ||
مقدمه: ففلزات سنگین بهویژه کادمیوم (Cd)، با اثرات مضر و سمّیت بالقوه برای گیاهان و انسان، از مهمترین تنشهای غیرزیستی برای گیاهان زراعی مانند ذرت هستند که قادرند منجر به کاهش چشمگیر تولید این محصولات در کشورهای در حال توسعه از جمله ایران شوند. بنابراین، سنجش تنوع ژنتیکی برای تحمل به تنش کادمیوم، بهعنوان یکی از اصول اساسی سازگاری گیاهان با تنشهای غیرزیستی، اهمیت زیادی دارد. در این راستا، پژوهش حاضر بهمنظور ارزیابی تنوع ژنتیکی لاینهای خالص و هیبریدهای ذرت بر اساس صفات زراعی مهم مرتبط با عملکرد دانه تحت دو شرایط محیطی بدون تنش و تنش کادمیوم انجام شد. نتایج این پژوهش میتواند در شناسایی ژنوتیپهای والدینی مناسب برای برنامههای بهنژادی ذرت، بهمنظور توسعه ژنوتیپهای پُرمحصول و متحمل به تنش کادمیوم در مناطق آلوده به این فلز سنگین، مفید باشد. مواد و روشها: در این آزمایش، 95 ژنوتیپ ذرت شامل لاینهای خالص و هیبریدها در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار تحت دو شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش بهصورت گلدانی در فضای باز ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی جیرفت در استان کرمان طی دو فصل زراعی (1400-1399 و 1401-1400) انجام شد. بهمنظور ایجاد شرایط تنش، محلول کلرید کادمیوم (CdCl2.2H2O) با غلظت 30 میلیگرم در لیتر در دو مرحله مهم از رشد گیاه ذرت، یعنی در مرحله شش برگی (کد 16 در مقیاس زادوکس) و مرحله ظهور اولین گلهای نر (کد 50 در مقیاس زادوکس)، مورد استفاده قرار گرفت. صفات اندازهگیری شده شامل تعداد 24 صفت مختلف فنولوژیک، مورفولوژیک و زراعی بود. گروهبندی ژنوتیپهای ذرت بر اساس صفات مورد مطالعه با استفاده از تجزیه خوشهای بهروش حداقل واریانس وارد (Ward minimum variance) انجام گرفت و بهمنظور تأیید و اعتبارسنجی نتایج حاصل از تجزیه خوشهای، از تجزیه تابع تشخیص استفاده شد. یافتههای تحقیق: نتایج این پژوهش نشان داد که تنوع ژنتیکی گستردهای بین ژنوتیپهای ذرت مورد مطالعه برای اغلب صفات اندازهگیری شده بهویژه برای عملکرد و اجزای عملکرد تحت هر دو شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم وجود داشت. تجزیه خوشهای، ژنوتیپهای ذرت را به چهار گروه مجزا با احتمال صحت 6/91 و 9/97 درصد بهترتیب تحت شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم گروهبندی کرد. مقایسه میانگین بین چهار گروه بهدست آمده نشان داد که در شرایط بدون تنش، تعداد 41 و 24 ژنوتیپ بهترتیب در گروههای سوم و چهارم بهعنوان ژنوتیپهای پُرمحصول این آزمایش بودند. تحت شرایط تنش کادمیوم، 49 ژنوتیپ موجود در گروههای دوم و سوم (از جمله ژنوتیپهای Ma002، Ma003، Ma004، Ma005 و Ma007) با میانگین بالای عملکرد و اجزای عملکرد بهعنوان ژنوتیپهای متحمل به تنش کادمیوم شناسایی شدند. این ژنوتیپها عمدتاً دورههای فنولوژیک کوتاه تا متوسط داشتند. تعداد 11 ژنوتیپ Ma001)، Ma008، Ma030، Ma033، Ma036، Ma039، Ma042، Ma045، Ma072 وMa089 )، نیز کمترین میانگین را از نظر صفات مهم زراعی از جمله عملکرد و اجزای عملکرد تحت هر دو شرایط بدون تنش و تنش کادمیوم نشان دادند. این ژنوتیپها قادر به تحمل تنش کادمیوم تحت شرایط این آزمایش نبودند و بهعنوان ژنوتیپهای حساس آزمایش شناسایی شدند. نتیجهگیری: پژوهش حاضر منجر به شناسایی 40 ژنوتیپ ذرت (از جمله Ma003، Ma005، Ma007، Ma013 و Ma014، Ma015) شد که علاوه بر تولید عملکرد و اجزای عملکرد مطلوب در محیط بدون تنش، متحمل به تنش کادمیوم بودند و عملکرد مطلوبی تحت شرایط تنش نیز نشان دادند. بنابراین، با انتخاب دقیق والدین از میان ژنوتیپهای متحمل به تنش کادمیوم و با انجام تلاقیهای هدفمند بین آنها میتوان با بهرهبرداری از پدیدههای ژنتیکی از جمله تفکیک متجاورز و هتروزیس، به هیبریدهایی دست یافت که مناسب کشت در محیطهای دارای تنش کادمیوم باشند. | ||
کلیدواژهها | ||
تجزیه خوشهای؛ تجزیه تابع تشخیص؛ تنش غیرزیستی؛ عملکرد دانه؛ فلزات سنگین | ||
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
مراجع | ||
Anusha, G., Bhadru, D., Vanisri, S., Usha Rani, G., Mallaiah, B., & Sridhar, V. (2022). Assessment of genetic diversity in 62 maize genotypes for yield and yield accredited traits. Biological Forum - An International Journal, 14, 261-265.##Arzangh, S., Darvishzadeh, R., & Alipour, H., (2021). Evaluation of genetic diversity of maize lines (Zea mays L.) under normal and salinity stress conditions. Cereal Research, 11(3), 243-268. [In Persian]. doi: 10.22124/cr.2022.21075.1699.##Biria, M., Moezzi, A., & AmeriKhah, H. (2017). Effect of sugercan bagasse's biochar on maize plant growth, grown in lead and cadmium contaminated soil's. Journal of Water & Soil, 31(2), 609-626. [In Persian]. doi: 10.22067/jsw.v31i2.55832.##Charrad, M., Ghazzali, N., Boiteau, V., & Niknafs, A. (2014). NbClust: An R package for determining the relevant number of clusters in a data set. Journal of Statistical Software, 61, 1-36. doi: 10.18637/jss.v061.i06.##Chen, J., Wang, X., Zhang, W., Zhang, S., & Zhao, F. J. (2020). Protein phosphatase 2A alleviates cadmium toxicity by modulating ethylene production in Arabidopsis thaliana. Plant, Cell & Environment, 43, 1008-1022. doi: 10.1111/pce.13716.##Cruz-Castillo, J., Ganeshanandam, S., MacKay, B., Lawes, G., Lawoko, C., & Woolley, D. (1994). Applications of canonical discriminant analysis in horticultural research. Horticultural Science, 29, 1115-1119. doi: 10.21273/HORTSCI.29.10.1115.##Esmaeili, A., Moore, F., Keshavarzi, B., Jaafarzadeh, N., & Kermani, M. (2014). A geochemical survey of heavy metals in agricultural and background soils of the Isfahan industrial zone, Iran. Catena, 121, 88-98. doi: 10.1016/j.catena.2014.05.003.##Farokhzadeh, S., Fakheri, B. A., Mahdinezhad, N., Tahmasebi, S., & Mirsoleimani, A. (2020). Genetic dissection of spike-related traits in wheat (Triticum aestivum L.) under aluminum stress. Genetic Resources & Crop Evolution, 67, 1221-1243. doi: 10.1007/s10722-020-00907-6.##Farokhzadeh, S., Hassani, H. S., Tahmasebi, S., Zinati, Z., & Mobasseripour, E. S. (2023). Exploring agronomic traits and breeding prospects of primary tritipyrum and triticale lines to increase grain yield potential. Indian Journal of Genetics & Plant Breeding, 83, 355-365. doi: 10.31742/ISGPB.83.3.7.##Feng, R., Zhao, P., Zhu, Y., Yang, J., Wei, X., Yang, L., Liu, H., Rensing, C., & Ding, Y. (2021). Application of inorganic selenium to reduce accumulation and toxicity of heavy metals (metalloids) in plants: The main mechanisms, concerns, and risks. Science of the Total Environment, 771, 144776. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144776.##Ghaffari Azar, A., Darvishzadeh, R., Molaei, B., Kahrizi, D., & Darvishi, B. (2019). Classification of maize inbred line based on agro-morphological traits in order to produce hybrid seed. Modares Journal of Biotechnology, 10, 297-304. [In Persian]. dor: 20.1001.1.23222115.1398.10.2.17.1.##Jaynes, D., Kaspar, T., Colvin, T., & James, D. (2003). Cluster analysis of spatiotemporal corn yield patterns in an Iowa field. Agronomy Journal, 95, 574-586. doi: 10.2134/agronj2003.5740.##Jazinizadeh, S., Ebrahimi-Khusfi, Z., & Parsa Motlagh, B. (2023). Investigating the vegetation status and its relationship with climatic factors: A case study of Jiroft city pastures. Desert Ecosystem Engineering, 12(38), 1-10. [In Persian]. doi: 10.22052/DEEJ.2023.248881.1007.##Kassambara, A., & Mundt, F. (2020). R package ‘factoextra’, ver. 1.0.7. Extract and visualize the results of multivariate data analyses. https://CRAN.R-project.org/package=factoextra.##Kirby, E. J. M. & Appleyard, M. (1987). Development and Structure of the Wheat Plant. In: Lupton, F. G. H. (Ed.). Wheat Breeding: Its Scientific Basis. Chapman & Hall, London.##Kovačević, V., Kádár, I., Andrić, L., Zdunić, Z., Iljkić, D., Varga, I., & Jović, J. (2019). Environmental and genetic effects on cadmium accumulation capacity and yield of maize. Czech Journal of Genetics & Plant Breeding, 55, 70-75. doi: 10.17221/5/2018-CJGPB.##Li, L., Zhang, Y., Ippolito, J. A., Xing, W., Qiu, K., & Wang, Y. (2020). Cadmium foliar application affects wheat Cd, Cu, Pb and Zn accumulation. Environmental Pollution, 262, 114329. doi: 10.1016/j.envpol.2020.114329.##Metwali, M., Gowayed, S. M., Al-Maghrabi, O. A., & Mosleh, Y. Y. (2013). Evaluation of toxic effect of copper and cadmium on growth, physiological traits and protein profile of wheat (Triticum aestivium L.), maize (Zea mays L.) and sorghum (Sorghum bicolor L.). World Applied Sciences Journal, 21, 301-304. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.21.3.2835.##Miransari, M. (2011). Hyperaccumulators, arbuscular mycorrhizal fungi and stress of heavy metals. Biotechnology Advances, 29, 645-653. doi: 10.1016/j.biotechadv.2011.04.006.##Mohammadi, A., Sofalian, O., Jafari, H., Asghari, A., & Shekari, F. (2017). Assessing the genetic diversity of two populations of barley under normal and drought stress conditions in seedlling stage using multivariate analyses. Cereal Research, 7(3), 399-420. [In Persian]. doi: 10.22124/c.2018.5379.1210.##Mohammadi, S. A., & Prasanna, B. (2003). Analysis of genetic diversity in crop plants-salient statistical tools and considerations. Crop Science, 43(4), 1235-1248. doi: 10.2135/cropsci2003.1235.##Naveed, M., Mustafa, A., Majeed, S., Naseem, Z., Saeed, Q., Khan, A., Nawaz, A., Baig, K. S., & Chen, J. T. (2020). Enhancing cadmium tolerance and pea plant health through Enterobacter sp. MN17 inoculation together with biochar and gravel sand. Plants, 9, 530. doi: 10.3390/plants9040530.##Pishnamazzadeh Emami, M., Ebadi, A., Mohebalipour, N., Nourafcan, H., & Ajali, J. (2020). Grouping rice recombinant inbred lines using cluster and principal component analysis methods. Cereal Research, 10(1), 1-17. [In Persian]. doi: 10.22124/cr.2020.16522.1602.##Ramegowda, V., & Senthil-Kumar, M. (2015). The interactive effects of simultaneous biotic and abiotic stresses on plants: Mechanistic understanding from drought and pathogen combination. Journal of Plant Physiology, 176, 47-54. doi: 10.1016/j.jplph.2014.11.008.##Razali, N. M., & Wah, Y. B. (2011). Power comparisons of Shapiro-Wilk, Kolmogorov-Smirnov, Lilliefors and Anderson-Darling tests. Journal of Statistical Modeling & Analytics 2(1), 21-33.##Rezapour, S., Azizi, M., & Nouri, A. (2023). Pollution analysis and health implications of heavy metals under different urban soil types in a semi-arid environment. Sustainability, 15(16), 12157. doi: 10.3390/su151612157.##Riahi Farsani, H., Ghobadinia, M., Noori Emamzadei, M., Danesh Shahraki, A., & Motaghian, H. (2020). The effect of cadmium contamination water and soil on corn yield components. Journal of Water & Soil Conservation, 27, 167-184. [In Persian]. doi: 10.22069/jwsc.2021.18319.3392.##Rostaminya, M., Jamzadeh, S., Mehrab, N., Mousavi, S., Valizadeh-Kakhki, F., & Chabok, A. (2023). Assessment of heavy metal accumulation using soil pollution indices in an industrial town, landfill, and wastewater treatment plant of Ilam city, Iran. Eurasian Soil Science, 56, 1544-1556. doi: 10.1134/S106422932360029X.##SAS Institute. (2012). SAS/OR 9.3 User's Guide: Mathematical Programming Examples. SAS Institute, Inc.##Shrestha, J. (2013). Agro-morphological characterization of maize inbred lines. Wudpecker Journal of Agricultural Research, 2, 209-211. doi: 10.1155/2022/4806266.##Sinana, H. F., Ravikesavan, R., Iyanar, K., & Senthil, A. (2023). Study of genetic variability and diversity analysis in maize (Zea mays L.) by agglomerative hierarchical clustering and principal component analysis. Electronic Journal of Plant Breeding, 14, 43-51. doi: 10.37992/2023.1401.015.##Song, J., Feng, S. J., Chen, J., Zhao, W. T., & Yang, Z. M. (2017). A cadmium stress-responsive gene AtFC1 confers plant tolerance to cadmium toxicity. BMC Plant Biology, 17, 1-15. doi: 10.1186/s12870-017-1141-0.##Teng, D., Mao, K., Ali, W., Xu, G., Huang, G., Niazi, N. K., Feng, X., & Zhang, H. (2020). Describing the toxicity and sources and the remediation technologies for mercury-contaminated soil. RSC Advances, 10, 23221-23232. doi: 10.1039/D0RA01507E.##Valizadeh, H., Aharizad, S., Shiri, M., Mohammadi, S. A., Farahmand, K. M., & Bahrampur, T. (2014). Grouping of new maize (Zea mays L.) hybrids using yield and morphological traits. Iranian Journal of Genetics & Plant Breeding, 9, 27-38. [In Persian].##Verma, J. P. (2013). Application of Discriminant Analysis: For Developing a Classification Model. In: Data Analysis in Management with SPSS Software. Chapter 12. pp. 389-412. doi: 10.1007/978-81-322-0786-3_12.##Wahid, A., & Khaliq, S. (2015). Architectural and biochemical changes in embryonic tissues of maize under cadmium toxicity. Plant Biology, 17(5), 1005-1012. doi: 10.1111/plb.12326.##Xu, T., Su, H., Huang, Y., Chen, L., Lin, S., Gao, Z., Liu, P., & Sun, W. (2022). Analysis of sweet corn varieties in response to cadmium stress at seedling stage. Maize Genomics & Genetics, 13(3), 1-9. doi: 10.5376/mgg.2022.13.0003. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 456 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 142 |