واکنش عملکرد و اجزای عملکرد برنج‏های هوازی در شرایط آب و هوایی اهواز

دوفصلنامه ی علوم به زراعی گیاهی

مقاله 5، دوره 8، شماره 1، شهریور 1397، صفحه 37-48   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

فریده ظهرابی1¹؛ زهرا خدارحم‏پور2^{* 2}؛ عبدالعلی گیلانی3³

¹1- گروه اصلاح نباتات، پردیس علوم و تحقیقات خوزستان، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران و گروه اصلاح نباتات، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

²2- گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران

³3- استادیار، عضو هیأت علمی بخش اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اهواز، ایران.

چکیده

برنج هوازی تیپ جدیدی از برنج است که به خاک هوازی سازگار می­باشد.این پژوهش به منظور بررسی برنج‌های هوازی با بهره‏گیری از روش‏های آماری چند متغیره در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی شاوور وابسته به مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان در سال 1393 انجام شد. در این آزمایش عملکرد و اجزای عملکرد نه لاین برنج هوازی به­همراه رقم دانیال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد بین لاین‏ها از نظر تعداد انشعابات اولیه، وزن خوشه، تعداد دانه در خوشه، طول خوشه، ارتفاع بوته، درصد باروری خوشه، وزن هزار دانه و تعداد روز تا خوشه‏دهی اختلاف معنی‏داری در سطح احتمال 1 درصد وجود داشت. وراثت پذیری خصوصی از 18 درصد در عملکرد دانه تا 49 درصد در درصد باروری خوشه متغیر بود. نتایج همبستگی نشان داد که رابطه مثبت و معنی‌داری بین عملکرد دانه با وزن خوشه، تعداد دانه در خوشه و درصد باروری خوشه وجود داشت. تجزیه کلاستر براساس روش وارد لاین IR81025-B-347-3 را در یک گروه و سایر لاین­های هوازی به‏همراه رقم دانیال را در گروه دیگر قرار داد. لاین هوازیIR81025-B-347-3 با دارا بودن تعداد انشعابات اولیه، طول خوشه، تعداد دانه در خوشه، وزن خوشه، درصد باروری و عملکرد دانه بالا و قرار گرفتن در ناحیه مطلوب بای پلات به عنوان بهترین لاین از لحاظ صفات مورفولوژی در شرایط خاک هوازی و آبیاری متناوب شناخته شد و به عنوان پرعملکردترین لاین جهت پژوهش‏های بعدی معرفی می­گردد.

کلیدواژه‌ها

برنج‌های هوازی؛ تجزیه به مؤلفه‏های اصلی؛ تجزیه خوشه‏ای

اصل مقاله

برنج یکی از مهمترین گیاهان زراعی در جهان می‏باشد و یک غله عمده غذایی برای بیش از 50 درصد مردم جهان است. با وجود این که در مناطقی از ایران به کشت و تولید این گیاه استراتژیک پرداخته می‏شود، ولی کشور ایران در زمره یکی از واردکنندگان این محصول در جهان می‏باشد (12). بنابراین تأمین نیاز آینده کشور از طریق تولید ارقام پرمحصول و با کیفیت مطلوب ضروری است. تولید برنج بخش قابل توجهی از برنامه تأمین غذایی و خود کفایی را در بر دارد و در بیش از140 میلیون هکتار از اراضی قاره آسیا و دیگر مناطق جهان کشت می‏شود. به علت محدود بودن زمین‏های قابل استفاده در زراعت برنج، تولید آن از طریق افزایش محصول در واحد سطح مدنظر قرار می‏گیرد (19). از مجموع تنش‏های غیر زنده کاهنده عملکرد برنج، مقدار 40 درصد مربوط به اثر دمای بالا، 20 درصد شوری، 17 درصد خشکی، 15 درصد دمای پایین و هشت درصد عوامل دیگر می‏باشد (9). برنج هوازی یک برنج کاملاً پیشرفته است که ترکیبی از صفت تحمل به خشکی برنج آپلند[1] و پتانسیل عملکرد برنج لولند[2] را دارا می­باشد. بنابراین برنج هوازی یک برنج آپلند پیشرفته[3] با پتانسیل عملکرد برنج لولند است و یا برنج لولند پیشرفته[4] دارای تحمل به خشکی است. واریته­های برنج هوازی توانایی ادامه یا حفظ رشد سریع را در خاک­های با میزان رطوبت معادل ظرفیت زراعی یا کمتر از آن دارند و می­توانند عملکردهایی معادل 6-4 تن در هکتار شلتوک را با مصرف مقادیر متوسط و معقولی از کود را در خاک­هایی با چنین شرایط رطوبتی تولید نمایند (5). برنج هوازی می‏تواند به میزان 50 درصد در مقایسه با برنج لولند آب آبیاری را حفظ و ذخیره نماید. واریته­های برنج هوازی با این هدف توسعه یافتند که عملکردی معادل واریته­های قدیمی برنج در شرایط آبیاری و گل خرابی[5] (بهم زدن ساختمان خاک و ایجاد شرایط نیمه دوغاب مانند، در بستر برنج جهت کاهش نفوذپذیری خاک و حفظ اب در شرایط خاک) تولید نمایند. بر این اساس عملکردهایی با متوسط 5/5 تا 6 تن در هکتار به همراه کاهش 60 درصدی در آب مصرفی بدست آمد. برنج­های هوازی هزینه­های تهیه زمین، انتقال نشاء، بذر و کارگری را کاهش می­دهند. با توجه به فرآیند گرم شدن زمین شیوه اصلی و پایدار در تولید برنج بر مصرف آب کمتر و سلامت محیط استوار می­باشد (5).

جهانی و همکاران[6] (14) با بررسی صد ژنوتیپ برنج ایرانی و خارجی گزارش کردند که بیشترین میزان توارث پذیری مربوط به صفات ارتفاع گیاه و تعداد روز تا 50 درصد خوشه­دهی است و کمترین میزان توارث پذیری را عملکرد دانه نشان داد. تجزیه کلاستر ژنوتیپ‏ها را در 3 گروه با ویژگی‏های متفاوت گروه‏بندی کرد. تجزیه به مولفه‏های اصلی 5 مولفه که میزان 4/84 درصد از تغییرات کل را توجیه کردند را به عنوان مولفه‏های اصلی معرفی کرد. آگاهی و همکاران (1)، 25 برنج ایرانی و خارجی را با استفاده از تجزیه کلاستر در چهار گروه تقسیم بندی کردند و صحت گروه‏بندی ارقام را با استفاده از تابع تشخیص 100 درصد گزارش کردند. با انجام تجزیه مؤلفه‏های اصلی اعلام کردند که شش مؤلفه در مجموع بیش از 90 درصد از تغییرات کل را توجیه می‏نمایند و صفت طول دانه بیشترین سهم را در مؤلفه‏های اصلی اول و دوم داشت.

موسسه بین المللی تحقیقات برنج[7] فناوری برنج هوازی را برای کاهش مشکل بحران آب در تولید برنج معرفی کرد. مطالعاتی که توسط این موسسه صورت گرفته است، حاکی از آن است که کارایی مصرف آب در برنج‏های هوازی بطور قابل توجهی بیش از برنج‏های غرقاب بوده است (11). نظر به سطح زیر کشت 85 تا 90 هزار هکتار برنج در سطح استان خوزستان و با توجه به اهمیت مصرف آب در کشاورزی و محدودیت در زراعت برنج استان خوزستان، مدیریت در کاهش مصرف آب زراعت برنج امری ضروری است و یکی از استراتژی­ها می­تواند معرفی و استفاده و توسعه کشت این لاین­ها در استان خوزستان باشد. بنابراین مطالعه حاضر به جهت بررسی وضعیت لاین­های برنج هوازی در شرایط خاک غیراشباع و انتخاب لاین‏ (های) هوازی با وضعیت مطلوب برای معرفی انجام شد.

 

مواد و روش‏ها

این پژوهش در سال زراعی 1393 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی شاوور وابسته به مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان در فاصله 70 کیلومتری شمال اهواز اجرا گردید (جدول 1). به منظور شناختن روابط بین خصوصیات مهم زراعی برنج، تعداد نه لاین هوازی (VANDANA، IR 78908-193-B-3-B، IR 81429-B-31، IR 81025-B-327-3، IR 79971-B-201-2-4، IR 80508-B-194-4-B، IR 80508-B-194-3-B، IR 79907-B-493-3-1، IR 81025-B-347-3) و رقم محلی دانیال به­عنوان شاهد در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفتند.طول هر کرت سه متر و عرض آن دو متر بوده، پس از بستر­سازی کامل، بذر خشک ارقام با احتساب 80 کیلوگرم در هکتار در یک بستر خشک بذرپاشی گردید و بذور در فواصل 20 ×20 و عمق 4-3 سانتی­متری خاک و بر ردیف­های یکنواخت قرار گرفتند و بلافاصله پس از آن آبیاری صورت پذیرفت. برای جلوگیری از خفگی بذر و تسریع در جوانه­زنی، تا سبز شدن و ظهور دومین برگ کامل، آبیاری با تناوب 4 -3 روز در میان و در حد رطوبت اشباع خاک انجام گردید.

جدول 1- مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش

ویژگی‏های خاک	عمق 15-0 (سانتی­متری)	عمق 30-15 (سانتی­متری)	ویژگی‏های خاک	عمق 15-0 (سانتی­متری)	عمق 30-15 (سانتی­متری)
pH	6/7	7/7	بافت خاک	رسی	رسی
EC×10-³	10/3	06/3	CEC (مول در کیلوگرم)	50/14	10/14
درصد نیتروژن	065/0	063/0	درصد مواد آلی	30/1	25/1
فسفر (PPM)	22	21	درصد کربن آلی	76/0	73/0
پتاسیم (PPM)	300	305	درصد کربنات کلسیم	5/36	5/40

 

پس از این مرحله و در طی دوره رشد، آبیاری به صورت غرقاب کامل و با ارتفاع 5-4 سانتی­متر در طی روز و قطع آب شبانه با تناوب 5-4 روز انجام شد. عناصر غذایی فسفر، پتاسیم و روی از منابع فسفات آمونیوم، سولفات پتاسیم و روی به میزان 40، 50 و 100 کیلوگرم در هکتار به صورت خاک کاربرد مصرف شدند. اما مقادیر کود اوره در چهار مرحله و شامل پایان رشد گیاهچه­ای و شروع پنجه­زنی، ابتدای ساقه رفتن، آبستنی و ظهور 50% خوشه­ها به مقدار 250-200 کیلوگرم اوره استفاده شد. علف­های هرز توسط وجین دستی و مصرف 5/1 لیتر در هکتار سم تو، فور- دی کنترل شدند. کلیه ارزیابی­ها بر روی 15 بوته انتخابی از هر کرت به صورت تصادفی انجام گردید و به منظور حذف اثر حاشیه 50 سانتی­متر از بالا و پایین هر کرت در زمان برداشت محصول حذف شد.

صفات زراعی شامل تعداد دانه در خوشه، درصد باروری خوشه، وزن هزار دانه و تعداد انشعابات اولیه با برداشت 15 خوشه اصلی (اولین خوشه‏های ظاهر شده در کرت) محاسبه شد به طوری که ابتدا تعداد کل دانه­های پر و پوک (کل گلچه­ها) از خوشه جدا گردید و با نسبت تعداد کل دانه­های پر به کل گلچه­ها درصد باروری تعیین شد.تعداد دانه در خوشه با تقسیم تعداد کل دانه بر تعداد خوشه بدست آمد. زمان 50% خوشه­دهی به صورت مشاهده‏ای و بر اساس خروج کامل 50% از خوشه­ها در داخل کرت محاسبه شد. ارتفاع بوته با اندازه‏گیری تصادفی طول 15 بوته از محل قاعده کل گیاه تا نوک خوشه و بدون احتساب ریشک، از هر کرت و در زمان برداشت محاسبه گردید. عملکرد دانه در سطحی معادل 5/2 مترمربع با حذف حاشیه­ها انتخاب و سپس بوته­ها از سطح زمین برداشت شد. بعد از خشک شدن، عملیات خرمنکوبی و بوجاری صورت گرفت با این روش خطای ناشی از ریزش به حداقل ممکن رسید، و سپس با رطوبت 14% توزین گردید.

توارث پذیری خصوصی بر اساس اجزای واریانس در طرح بلوک‏های کامل تصادفی با در نظر گرفتن امید ریاضی محاسبه شد. بنا به گزارش کیرسی و پونی[8] (16) در چنین جوامعی واریانس افزایشی برابر با نصف واریانس ژنتیکی است                          از این رو با محاسبه واریانس افزایشی به عنوان صورت کسر توارث پذیری  می‌توان گفت که توارث پذیری محاسبه شده از نوع خصوصی می‌باشد. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین (با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال یک درصد) با استفاده از نرم‏افزار آماری SAS نسخه 3/9 انجام شد و با استفاده از میانگین صفات، همبستگی، تجزیه به مؤلفه‏های اصلی، بای­پلات، تجزیه کلاستر و تابع تشخیصبا استفاده از نرم افزار Minitab نسخه 16 نیز صورت پذیرفت.

 

نتایج و بحث

تجزیه واریانس، توارث پذیری خصوصی و مقایسات میانگین صفات

نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بین لاین­ها در کلیه صفات بجز تعداد خوشه در متر مربع و عملکرد دانه اختلاف معنی‌داری در سطح احتمال یک درصد وجود داشت (جدول 2). میزان توارث پذیری خصوصی صفات برای لاین­های هوازی در جدول 2 آورده شده است. توارث پذیری برای صفاتی همچون درصد باروری، تعداد روز تا خوشه دهی، تعداد دانه در خوشه و ارتفاع مقدار بالایی داشت این در حالی است که صفات عملکرد دانه و تعداد خوشه در متر مربع کمترین میزان توارث پذیری را در میان صفات مورد بررسی نشان دادند. این نتایج جهانی و همکاران (14) مطابقت داشت آنها با بررسی 100 ژنوتیپ برنج ایرانی و خارجی گزارش کردند که بیشترین میزان توارث پذیری مربوط به صفات ارتفاع گیاه و تعداد روز تا 50 درصد خوشه­دهی است و کمترین میزان توارث پذیری را عملکرد دانه نشان داد.

جدول 2- تجزیه واریانس میانگین مربعات صفات بررسی شده در لاین­های هوازی

منابع تغییرات	درجه آزادی	تعداد انشعابات اولیه	تعداد خوشه در مترمربع	وزن خوشه	تعداد دانه در خوشه	طول خوشه	ارتفاع بوته	درصد باروری خوشه	وزن هزار دانه	تعداد روز تا خوشه دهی	عملکرد دانه
بلوک	2	3/0ns	4/669ns	04/0ns	9/38ns	6/0ns	4/95ns	006/0ns	01/0ns	16ns	9/225ns
ارقام هوازی	9	4/2**	4/4048ns	79/0**	3512**	7/15**	347**	198/0**	06/7**	5/152**	2/194ns
خطای آزمایشی	18	37/0	2000	08/0	5/166	91/0	06/15	01/0	55/0	3/5	3/251
درصد ضریب تغییرات	-	6/7	14	4/15	6/15	4/4	4/4	12/0	7/3	4/2	5/27
وراثت پذیری خصوصی	-	35/0	25/0	39/0	44/0	42/0	44/0	49/0	41/0	45/0	185/0

^ns و ^** به ترتیب غیرمعنی‏دار و معنی‏دار در سطح احتمال یک درصد

نتایج مقایسات میانگین (جدول 3) نشان داد که که لاین IR 81025-B-347 بیشترین تعداد انشعابات اولیه تا 10 عدد را دارا می‌باشد و با لاین­های VANDANA، IR 79971-B، IR 80508-B-4 و IR 80508-B-3 اختلاف معنی‌داری در این صفت نشان نداد. همچنین لاین­های IR 78908-193 و IR 79907-493 کمترین تعداد انشعابات اولیه (7 عدد) را دارا بودند (جدول 3). کمترین تعداد خوشه (266 عدد) مربوط به لاین  IR 81025-B-347 بوده و سایر لاین­ها نیز اختلاف معنی‌داری با لاین IR 81025-B-327 نشان ندادند. گزارش شده است که تعداد خوشه در واحد سطح مهم‏ترین عامل در افزایش عملکرد دانه برنج محسوب می‏شود (20).

جدول 3- مقایسه میانگین صفات بررسی شده در لاین­های هوازی

ارقام   هوازی	تعداد انشعابات اولیه	تعداد خوشه در مترمربع	وزن خوشه (گرم)	تعداد دانه در خوشه	طول خوشه (سانتی‏متر)	ارتفاع بوته (سانتی‏متر)	درصد باروری خوشه	وزن هزار دانه (گرم)	تعداد روز تا خوشه دهی	عملکرد دانه  (تن   در هکتار)
VANDANA	9ab	296ab	7/1bcd	70 cd	3/22b	3/97ab	6/97de	5/20ab	106a	82/1d
IR 78908-193-B-3-B	7c	362ab	7/1bcd	80 bc	9/20bc	82e	9/97bc	8/18bc	98  bc	6/2bcd
IR 81429-B-31	8bc	350ab	2bc	96bc	2/22b	94abcd	9/97bc	6/18c	98 bc	9/3abc
IR 81025-B-327-3	7bc	387a	7/1bcd	84cd	4/19cd	7/63f	8/97bcd	3/20abc	101ab	5/2bcd
IR 79971-B-201-2-4	9ab	326  ab	7/1bcd	70cd	5/21bc	3/95abc	6/97cde	2/21a	102ab	25/2cd
IR 80508-B-194-4-B	9ab	315 ab	6/1bcd	62  cd	9/24a	90bcd	4/97e	4/20abc	95cd	3/2cd
IR 80508-B-194-3-B	9ab	297 ab	5/1cd	62  cd	8/20bc	103a	6/97cde	8/20a	102ab	2/3abc
IR 79907-B-493-3-1	7c	293ab	12/1d	42 d	2/17d	85de	4/97e	2/21a	82 e	8/2bcd
IR 81025-B-347-3	10a	266b	02/3a	165a	8/24a	90bcde	2/98a	2/16d	92d	1/4ab
دانیال (شاهد)	8bc	308ab	3/2b	107 b	2/22b	87cde	9/97bcd	9/19abc	90d	5/4a

در هر ستون میانگین‏هایی که دارای حروف مشترک هستند فاقد تفاوت آماری براساس آزمون دانکن در سطح احتمال یک درصد می‏باشند.

 

بیشترین وزن تک خوشه (02/3 گرم) را لاین  IR 81025-B-347و کمترین مقدار (12/1 گرم) را لاین
IR 79907-493 داشت. بیشترین تعداد دانه در خوشه (165 عدد) را لاین IR 81025-B-347 و کمترین تعداد (42 عدد) مربوط به لاین IR 79907-493 بود. موسوی و همکاران (7) گزارش کردند که تعداد دانه در خوشه تحت تأثیر ژنوتیپ قرار می‏گیرد. بیشترین طول خوشه (8/24 سانتی‌متر) را لاین IR 81025-B-347 و کمترین (2/17سانتی‌متر) مربوط به لاین IR79907-493 بود. بیشترین ارتفاع بوته با 103 سانتی‌متر را لاین IR 80508-B دارا بود و با لاین­های VANDANA،IR 81429-B ، IR 79971-B، از این نظر اختلاف معنی‌داری نشان نداد. کمترین ارتفاع بوته با 7/63 سانتی‌متر را لاین IR 81025-B-327-3 را دارا بود. بیشترین درصد باروری خوشه با 2/98 درصد را لاین IR 81025-B-347 دارا بود و لاین­های  IR 79907-B-493و IR 80508-B با 4/97 درصد کمترین درصد باروری خوشه را داشتند. بیشترین وزن هزار دانه (2/21 گرم) را لاین­های IR 79971-B،
IR- 79971-B و IR 80508-B داشتند و کمترین وزن هزار دانه با 2/16 گرم مربوط به لاین IR 81025-B-347 بود. نتایج نشان داد که لاینIR 81025-B-347-3 بیشترین درصد باروری و کمترین وزن هزار دانه را داشت، این موضوع محدودیت مخزن (ظرفیت دانه) را در این لاین نشان می‌دهد. درصد دانه‌های پر به­وسیله نسبت قدرت منبع به اندازه مخزن و قدرت گلچه‌ها برای قبول کربوهیدرات‌ها و انتقال مواد فتوسنتزی (آسیمیلات‌ها) از برگ به گلچه‌ها تعیین می‌گردد. این نتیجه با نتایج مهدوی و همکاران (6) مطابقت دارد. آنها نیز در تحقیق خود بطور جداگانه بر روی ارقام اصلاح شده بیشترین درصد باروری و کمترین وزن هزار دانه را مشاهده کردند. نتایج مقایسه میانگین بین لاین­های هوازی نشان داد که اختلاف معنی‌داری بین لاین­ها برای صفت تعداد روز تا خوشه­دهی وجود دارد، به‌طوری‌که بیشترین تعداد روز تا خوشه­دهی 106روز را لاین VANDANA دارا بود و با لاین­های
IR 81025-B-327-3، IR 79971-B-201 و IR 80508-B-194 از این نظر اختلاف معنی‌داری نشان نداد. کمترین تعداد روز تا خوشه­دهی با 82 روز مربوط به لاین IR 79907-B-493-3-1 بود. بیشترین عملکرد دانه را رقم دانیال (شاهد) و لاین IR81025-B-347-3 به ترتیب با 1/4 و 5/4 تن در هکتار به خود اختصاص دادند و با لاین‌های 81429-B-31 IR و IR 80508-B-194 اختلاف معنی‏داری نداشتند. کمترین عملکرد دانه را لاین VANDANA با 82/1 تن در هکتار نشان داد (جدول 3). اختلاف ژنتیکی لاین‏های هوازی می‏تواند علت تفاوت صفات مورفولوژیکی مذکور باشد. مانان و همکاران[9] (17) نیز به اختلافات بین ژنوتیپ‏های مورد مطالعه برنج در صفات مورفولوژیکی اشاره داشتند.

همبستگی بین صفات

جهت بررسی رابطه بین صفات مورد بررسی و تعیین میزان تغییرات مشترک آنها از لحاظ فنوتیپی، ضریب همبستگی با استفاده از میانگین مشاهدات محاسبه شد. ضرایب همبستگی ساده بین صفات نشان داد که بین صفات تعداد انشعابات اولیه با تعداد خوشه در متر مربع همبستگی منفی و معنی‏داری در سطح پنج درصد وجود داشت (جدول 4). همچنین تعداد خوشچه با طول خوشه همبستگی مثبت و معنی‏داری در سطح پنج درصد نشان داد. تعداد خوشه در متر مربع با ارتفاع بوته همبستگی منفی و معنی‌داری در سطح پنج درصد داشت. بهپوری و همکاران (10) همبستگی مثبت و معنی‏داری بین تعداد خوشچه و طول خوشه مشاهده کردند و تأکید کردند که اندازه خوشه تأثیر زیادی در تعداد خوشه دارد. اما برخلاف نتیجه این تحقیق، همبستگی مثبت و معنی‌داری بین تعداد خوشه در متر مربع با ارتفاع بوته مشاهده کردند.

جدول 4- ضرایب همبستگی ساده صفات مورد مطالعه در لاین­های هوازی

صفات   مورد بررسی	تعداد   انشعابات اولیه	تعداد خوشه در مترمربع	وزن خوشه	تعداد   دانه در خوشه	طول   خوشه	ارتفاع بوته	درصد   باروری خوشه	وزن هزار دانه	تعداد   روز تا خوشه‏دهی
تعداد   خوشه در مترمربع	64/0-*	1
وزن   خوشه	53/0ns	29/0-ns	1
تعداد   دانه در خوشه	47/0ns	28/0-ns	98/0**	1
طول   خوشه	74/0*	31/0-ns	68/0*	6/0ns	1
ارتفاع   بوته	59/0ns	64/0-*	04/0ns	005/0ns	37/0ns	1
درصد   باروری خوشه	15/0ns	06/0ns	86/0*	90/0**	35/0ns	19/0-ns	1
وزن   هزار دانه	31/0-ns	15/0ns	85/0-*	91/0-**	54/0-ns	05/0ns	87/0-**	1
تعداد   روز تا خوشه‏دهی	28/0ns	36/0ns	06/0-ns	11/0-ns	21/0ns	18/0ns	02/0ns	13/0ns	1
عملکرد دانه	04/0ns	25/0-ns	65/0*	67/0*	20/0ns	06/0ns	65/0*	57/0-ns	48/0-ns

^ns، ^* و ^** به ترتیب غیرمعنی‏دار، معنی‏دار در سطح احتمال پنج درصد و یک درصد

 

وزن خوشه با تعداد دانه در خوشه همبستگی مثبت و معنی‌داری در سطح یک درصد و با صفات طول خوشه، درصد باروری خوشه و عملکرد دانه همبستگی مثبت و معنی‌داری در سطح پنج درصد نشان داد. همچنین صفت وزن تک خوشه با وزن هزار دانه همبستگی منفی و معنی‌داری در سطح پنج درصد نشان داد. تعداد دانه در یک خوشه با صفت درصد باروری خوشه همبستگی مثبت و معنی‌دار در سطح یک درصد و با عملکرد دانه همبستگی مثبت و معنی‌داری در سطح پنج درصد نشان داد. نتایج حاکی از آنست که عملکرد با اجزایی چون وزن خوشه، تعداد دانه در خوشه و درصد باروری خوشه همبستگی مثبت و معنی‏داری دارد. بخشی‏پور و همکاران (2) گزارش کردند که تعداد دانه در خوشه با عملکرد دانه همبستگی مثبت و معنی‏داری داشت. به این ترتیب با توجه به نتایج (جدول 4) می‏توان گفت افزایش تعداد دانه در خوشه باعث افزایش عملکرد دانه در لاین‏های مورد بررسی خواهد شد.

تجزیه خوشه‌ای

برای گروه‌بندی لاین­ها، تجزیه خوشه‌ای به روش وارد، براساس فاصله اقلیدوسی بر روی صفات مورد مطالعه انجام شد. با برش دندروگرام در فاصله ژنتیکی 73/5 تا 60/8، لاین‏ها در دو گروه قرار گرفتند (شکل 1). بر اساس گروه‌بندی حاصل، خوشه اول شامل لاین­هایVANDANA، IR 79971-B-201-2-4، IR 80508-B-194-4-B، IR 80508-B-194-3-B، IR 78908-193-B-3-B، IR 81429-B-31، IR 81025-B-327-3، IR 79907-B-493-3-1  و دانیال می‏باشد و لاین IR81025-B-347-3 به­تنهایی در خوشه دوم قرار گرفت (شکل 1). استفاده از تجزیه کلاستر برای گروه­بندی ارقام برنج توسط محققان زیادی چون جهانی و همکاران (14) برای صد رقم داخلی و خارجی و آگاهی و همکاران (1) برای 25 رقم ایرانی و خارجی مورد استفاده قرار گرفته است.

 

شکل 1- دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه‌ای لاین‏های هوازی بر اساس 10 صفت مورد مطالعه

1: VANDANA 2: IR78908-193-B-3-B 3: IR81429-B-31 4: IR81025-B-327-3 5: IR79971-B-201-2-4 6: IR80508-B-194-4-B 7: IR 80508-B-194-3-B 8: IR79907-B-493-3-1 9: IR81025-B-347-3 10: Danial (control)

 

تجزیه به مؤلفه‌های اصلی

به منظور تعیین گروه‌های متغیر با بیشترین همبستگی، درک روابط داخلی صفات و با توجه به وجود تنوع میان لاین‏های مورد بررسی، برای تعیین نقش هر یک از صفات در تنوع موجود از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی استفاده گردید. در تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (جدول 5) سهم مؤلفه‌ها، سهم تجمعی و بردارهای مشخصه متناظر با هر ریشه بدست آمد. در هر مؤلفه اصلی و مستقل ضرایب عاملی بزرگتر از 4/0 بعنوان عامل معنی‌دار در نظر گرفته شد. علامت ضرایب در داخل هر عامل مشخص کننده رابطه خطی آن با صفات در هر مؤلفه اصلی است. برای نام‏گذاری مؤلفه‌ها از بزرگترین ضرایب عاملی یا مجموعه‌ای از صفات معنی‌دار در یک مؤلفه که از نظر مورفولوژیکی متمایز و مهم بودند، استفاده شد. براساس نتایج حاصل، دو مؤلفه اصلی اول و دوم 73% از تنوع موجود در بین لاین­ها را توجیه کردند که ضرایب مربوط به این مؤلفه‌ها در جدول 5 آمده است. در این بررسی اولین مؤلفه 49 درصد از تغییرات کل داده­ها را بیان کرد. در این مؤلفه صفات وزن تک خوشه، تعداد دانه در یک خوشه و درصد باروری خوشه حائز ضرایب عاملی مثبت و صفت وزن هزار دانه ضریب عاملی منفی نشان دادند و عمده‌ترین نقش را در تشکیل این مؤلفه داشتند. بنابراین می‌توان این مؤلفه را مؤلفه "ویژگی‏های خوشه و وزن هزاردانه" نام‏گذاری کرد. از آن‌جا که این مؤلفه بیشترین درصد واریانس را به خود اختصاص داده، می‌توان نتیجه گرفت، بسیاری از تفاوت‌های موجود بین لاین­های هوازی ناشی از صفات مهم در مؤلفه اول می­باشد، پس باید در جهت افزایش مؤلفه اول تلاش کرد. همچنین از صفاتی که در این مؤلفه بزرگترین ضرایب عاملی را دارند، می‌توان برای انتخاب بهترین لاین‏های هوازی استفاده کرد. مؤلفه دوم با دارا بودن 24 درصد از تغییرات کل، صفاتی مانند تعداد انشعابات اولیه و ارتفاع بوته با ضرایب عاملی مثبت و تعداد خوشه در متر مربع دارای ضریب عاملی منفی نقش عمده­ای را نشان دادند (جدول 5). ارتفاع بلند، موجب حساسیت در برابر ورس و عدم کودپذیری و در نهایت کاهش عملکرد می­شود. تعداد انشعابات اولیه مهم­ترین صفت یک رقم برنج است و از اجزای عملکرد می­باشد. در مجموع این عامل را می­توان "تعداد خوشه و ارتفاع بوته" نام‏گذاری کرد و باید در جهت کاهش مؤلفه دوم تلاش کرد.

جدول 5- نتایج تجزیه به مؤلفه‌های اصلی صفات مورد مطالعه در لاین­های هوازی

صفات	مؤلفه‏ی   اول	مؤلفه‏ی   دوم
تعداد   انشعابات اولیه	264/0	480/0
تعداد   خوشه در مترمربع	18/0-	412/0-
وزن   خوشه	441/0	065/0-
تعداد دانه در خوشه	442/0	111/0-
طول   خوشه	321/0	277/0
ارتفاع   بوته	084/0	544/0
درصد   باروری خوشه	473/0	301/0-
وزن   هزار دانه	401/0-	173/0
تعداد   روز تا خوشه‏دهی	045/0	207/0
عملکرد   دانه	31/0	218/0-
مقادیر ویژه	9/4	4/2
واریانس نسبی	49/0	24/0
واریانس تجمعی	49/0	73/0

 

رحیم سروش و همکاران (3) در بررسی خود با استفاده از تجزیه به مؤلفه‌های اصلی بر روی 36 ژنوتیپ برنج شش عامل اصلی را استخراج کردند که 6/83 درصد از تغییرات کل داده‌ها را توجیه کرد. سهم مؤلفه‌های اول و دوم به ترتیب 5/23 و 6/19درصد بود. بطوری‌که مؤلفه اول تحت عنوان مورفولوژی گیاه و مؤلفه دوم عملکرد و اجزای آن در نظر گرفته شد. ریاضی (4) گزارش کردند که در تجزیه به مؤلفه‏های اصلی، چهار مؤلفه در توجیه 9/73 درصد از کل داده‏ها نقش مهمی داشتند و مؤلفه اول که بیشترین میزان تغییرات را توجیه نمود ارتفاع بوته بیشترین سهم را در توجیه تنوع داشت.

وقتی که دو مؤلفه اصلی اولیه علت بیشتر واریانس موجود در داده‏ها هستند، تهیه نمودار داده‏ها در مقابل این دو مؤلفه اصلی روش خوبی برای پژوهش پیرامون تجزیه خوشه‏ای است (13). گروه‌بندی نه لاین برنج هوازی برای 10 صفت مورد بررسی بر اساس مؤلفه اول و دوم در شکل 2 آورده شده است. بر اساس بای پلات ترسیم شده بر مبنای مؤلفه­های اول و دوم مشخص شد که IR 81025-B-347-3، دانیال و IR 81429-B-31 در ناحیه­ای با بالا بودن مؤلفه اول قرار دارند که نشان می‏دهد که این ارقام از وزن خوشه، تعداد دانه در یک خوشه و درصد باروری بالا و وزن هزار دانه پائینی برخوردارند (شکل 2). در سمت چپ نمودار بای پلات هفت لاین دیگر هوازی قرار دارند که همگی مؤلفه اول پائینی دارند ولی در دامنه­ای از مؤلفه دوم پائین تا بالا (IR 78908-193-B-3-B، IR 81025-B-327-3 و IR 79907-B-493-3-1) تا بالا (VANDANA، IR 80508-B-194-4-B، IR 79971-B-201-2-4،
IR 80508-B-194-3-B) قرار دارند که نشان­دهنده اینست که این ارقام ویژگی‏های مؤلفه اول را در حداقل دارند اما از نظر مؤلفه دوم بین آنها اختلاف وجود دارد. نتایج توزیع بای پلات نشان دهنده تنوع ژنتیکی موجود بین ژنوتیپ­های برنج مورد بررسی می­باشد. میردار منصوری و همکاران (8) برای بررسی تنوع ژنتیکی و تحمل به شوری40 ژنوتیپ بومی و اصلاح شده برنج از نمودار بای پلات استفاده کردند. آگاهی و همکاران (1) در بررسی خود بر تنوع وراثتی برخی از ارقام برنج با استفاده از نمودار بای پلات گزارش کردند که طول دانه نقش مهمی در آرایش فضایی متغیرها و تشکیل مؤلفه اول و دوم دارا می‏باشد. سامونته و همکاران[10] (18) ارقام برنج را با استفاده از بای پلات گروه‏بندی کردند.

 

شکل 2- نمودار بای پلات لاین‏های هوازی بر اساس مؤلفه‌های اول و دوم

1: VANDANA 2: IR78908-193-B-3-B 3: IR81429-B-31 4: IR81025-B-327-3 5: IR79971-B-201-2-4 6: IR80508-B-194-4-B 7: IR 80508-B-194-3-B 8: IR79907-B-493-3-1 9: IR81025-B-347-3 10: Danial (control)

 

نتیجه‏گیری نهایی

به طور کلی این تحقیق با ارزیابی صفات پر اهمیت زراعی در لاین­های هوازی جهت بهره­وری و یافتن پتانسیل‌های مناسب زراعی در ارقام اصلاح شده هوازی نتایج مناسبی به عنوان مکملی برای اهداف به­زراعی ارائه داد. لاین­های هوازی برای کشت با آبیاری متناوب دارای تنوع مناسب در تمام صفات مورد بررسی بودند. از این رو، می‌توان این مجموعه بررسی شده را مجموعه­ای غنی و متنوع از نظر صفات پر اهمیت زراعی دانست و با توجه به این که لاین­ هوازی مطلوب در این مطالعه به وسیله روش­های آماری همچون تجزیه به مؤلفه­های اصلی و بای پلات لاین­ IR 81025-B-347-3 معرفی شده است، بنابراین راهنمای مناسبی برای به‏نژادگران برنج به منظور گزینش والدین در برنامه­های به­نژادی خواهد بود. نظر به اینکه رقم دانیال همیشه بصورت غرقابی کشت شده و در این آزمایش شرایط کشت مشابه با لاین‏های هوازی را داشته و جزء پرعملکردترین ارقام مشخص گردید و با توجه به نظر کاتو و همکاران[11] (15) که با مطالعه بهره‏وری آب در شرایط هوازی در کشور ژاپن گزارش نمودند که اندازه این شاخص در دامنه 8/0 تا یک کیلوگرم دانه بر متر مکعب آب بوده است که برای محصول برنج رقم مناسبی محسوب می‏شود، بنابراین توصیه می‏شود هم بر روی لاین هوازی IR81025-B-347-3 و ارقامی که به صورت مدام مورد کشت قرار می‏گیرند، شرایط مختلف کشت هوازی مورد بررسی قرار گیرد. همچنین پیشنهاد می‏شود توان رقابتی این لاین‏ها از لحاظ صفات فیزیکی و شیمیایی مرتبط با کیفیت دانه نیز مورد ارزیابی قرار گیرند.

 

منابع

1-آگاهی، ک.، فتوکیان، م. ح. و یونسی، ذ. 1391. مطالعه تنوع وراثتی و همبستگی صفات مهم زراعی در برخی ارقام برنج (Oryza sativa L.) در ایران. مجله زست شناسی ایران، 25(1): 110-97.

2-بخشی پور، س.، قزنچیان، ا.، محدثی، ا.، عزیزی، م. و رازقی جده، ر. 1389. مطالعه همبستگی فنوتیپی و ژنوتیپی بین عملکرد دانه و صفات زراعی مهم در لاین‏های برنج امید بخش. یازدهمین کنگره پژوهش‏های علوم گیاهی و محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران.صفحه 552.

3-رحیم سروش، ح.، مصباح، م.، حسین زاده، ع. و بزرگی پور، ر. 1383. بررسی تنوع ژنتیکی و فنوتیپی و تجزیه خوشه‏ای برای صفات کمی و کیفی برنج. مجله نهال بذر، 2(20): 182-167.

4-ریاضی، س. ط. 1388. بررسی تنوع ژنتیکی لاین‏های امید ‏بخش برنج بر اساس صفات مورفولوژیک. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد واحد کرج، ایران.

5-گیلانی، ع، ا. 1393. برنج هوازی. فصلنامه خبری-آموزشی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع­ طبیعی خوزستان، 17 صفحه.

6-مهدوی، ف. 1387. مطالعه شاخص‏های فیزیولوژیک، مورفولوژیک، عملکرد و اجزای عملکرد ارقام بومی و اصلاح شده برنج. پایان‏نامه کارشناسی ارشد زراعت، دانشگاه مازندران . 64 صفحه.

7-موسوی، س. ق. ر.، محمدی، ل.، برادران، ر.، سقه الاسلامی، م. ج. و امیری، ف. 1384. اثر کود نیتروزن بر صفات مورفولوژیک، عملکرد و اجزای عملکرد 3 رقم برنج. پژوهش‏های زراعی ایران، 13 (1): 152-146.

8-میردار منصوری، ش.، بابائیان جلودار، ن. و باقری، ن. 1391. تأثیر تنش NaCl بر رشد زایشی برنج ایرانی بر اساس شاخص‌های تحمل و انتخاب به کمک روش بای پلات. مجله پژوهش‌های تولید گیاهی، 19(1): 84-67.

9-Ashraf, M. and Haris, P. J. C. 2005. Abiotic stresses-plant resistance through breeding and molecular approaches. The Haworth Press, New York, 725p.

10-Behpouri, A., Kheradnam, M. and Bizhanzadeh, E. 2007. Evaluation of genetic variation in rice (Oryza sativa L.) genotypes using some agronomic and morphological traits. Journal of Agricultural Sciences. 12(4): 799-809.

11-Bouman B. A. M., Hengsdijk H., Hardy B., Bindraban P. S., Tuong T. P. and Ladha J. K. 2002. Water-wise rice production. Proceedings of the International Workshop on Water-wise Rice Production, 8–11 April 2002, Los Baños, Philippines. International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.

12-FAO. 2007. FAO Annual statistics reports. Available from: http://faostat.fao.org/site/567.

13-Farshadfar, E., Haghparast, R. and Qaitoli, M. 2008. Chromosomal localization of the genes controlling agronomic and physiological indicators of drought tolerance in barley using disomic addition lines. Asian Journal of Plant Science. 7(6): 536- 543.

14-Jahani, M., Nematzadeh, GH. A. and Mohammadi Nejhad, GH. 2016. Assessment of genetic diversity through morphologic characteristics in different rice genotypes. Electronic Journal of Crop Production. 9(1): 181-198.

15-Kato, Y., Okami, M. and Katsura, K. 2009. Yield potential and water use efficiency of aerobic rice (Oryza sativa L.) in Japan. Field Crops Research. 113:328–334.

16-Kearsey, M. J. and Pooni, H. S. 1998. The genetical analysis of quantitative traits. stanley thornes (Publishers) Ltd. 381p.

17-Mannan, M. A., Bhuiya, M. S. U., Hossain, H. M. A. and Akhand, M. I. M. 2010. Optimization of nitrogen rate for aromatic Basmati rice (Oriza sativa L.). Bangladesh Journal of Agricultural Research. 35(1):157-165.

18-Samonte, S. O. P. B., Wilson, L. T., McClung, A. M. and Medley, J. C. 2005. Targeting cultivars onto rice growing environments using AMMI and SREG GGE biplot analysis. Crop Science. 45: 2414-2424.

19-Verma, O. P. and Srivastava, H. K. 2004. Genetic component and combining ability analysis in relation to heterosis for yield and associated traits using three diverse rice-growing ecosystems. Field Crop Research. 88: 91–102.

20- Zeng, L. M. and Shannon, C. 2000. Salinity effects on seedling growth and yield component of rice. Crop Science. 40: 996-1003.

 

---

1- Upland

2- Lowland

[3]- Improved upland rice

[4]- Improved lowland rice

5- Pudding

6- Jahani et al.

[7]- International Rice Research Institute (IRRI)

1-Kearsey and Pooni

[9]- Mannan et al.

[10]- Samonte et al.

[11]- Kato et al.

مراجع