ارزیابی صفات زراعی، مورفولوژیک و فنولوژیک اینبرد لاین‌های گندم نان در عراق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 مرکز تحقیقات غلات، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 دانشکده کشاورزی، دانشگاه سبز القاسم، بابل، عراق

10.22034/plant.2025.144168.1170

چکیده

مقدمه: گندم نان از مهم‌ترین محصولات کشاورزی در تأمین امنیت غذایی، به‌ویژه در کشورهای خشک و نیمه‌خشک مانند عراق است. در عراق، که بخشی از منطقه خشک و نیمه‌خشک جهان محسوب می‌شود، تولید گندم با چالش‌های متعددی از جمله کمبود منابع آبی، شوری خاک، نوسانات اقلیمی و افزایش جمعیت همراه است .این عوامل بر ضرورت بهره‌گیری از برنامه‌های اصلاحی پیشرفته برای بهبود عملکرد و کیفیت گندم تاکید دارند. لاین‌های اینبرد نسل‌های پیشرفته به‌دلیل ویژگی‌هایی نظیر ثبات ژنتیکی و یکنواختی بالا، ابزاری ارزشمند در برنامه‌های به­نژادی محسوب می‌شوند. بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی تنوع ژنتیکی و شناسایی ژنوتیپ‌های برتر و سازگار از میان لاین‌های پیشرفته گندم با شرایط اقلیمی عراق طراحی شد.
مواد و روش‌ها: تعداد 14 لاین اینبرد نوترکیب برتر از نسل‌های 9F و  10F گندم نان از بین 600 لاین همراه با والدین شامل ارقام MV17، بک‌کراس زمستانه روشن، مرودشت، رسول، ترابی و رقم شاهد (کرایچف) در سال­های زراعی 2023 و 2022 در شهر بابل عراق در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی در سه تکرار در کرت‌های شامل پنج ردیف سه متری کشت شدند. این لاین‌ها از بین صدها لاین حاصل از تلاقی های بک‌کراس زمستانه روشنMV17×، بک‌کراس زمستانه روشن × سیستان و رسول × مرودشت در آزمایشات قبلی انتخاب شده بودند. این آزمایش در شرایط نرمال رطوبتی انجام شد. صفات روز تا سنبله دهی، روز تا گرده افشانی، روز تا رسیدگی فیزیولوژیک، سرعت پر شدن دانه، دوره پرشدن دانه، ارتفاع بوته، طول پدانکل، قطر پدانکل، عرض برگ پرچم، طول برگ پرچم، طول سنبله، وزن سنبله، طول سنبله، تراکم سنبله، طول دانه، عرض دانه، وزن هزاردانه، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبله در مترمربع، وزن دانه در سنبله، طول ریشک و عملکرد دانه اندازه‌گیری و پس از بررسی نرمال بودن داده‌ها مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت.
نتایج: براساس تجزیه مرکب، اثر سال و اثر ژنوتیپ برای همه صفات بجز دوره پر شدن دانه معنی­دار و اثر متقابل سال در ژنوتیپ برای همه صفات بجز سرعت پر شدن دانه، طول پدانکل، تراکم سنبله و وزن هزار دانه معنی­دار بود. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که لاین‌های شماره 8 و 14 به‌ترتیب در سال اول با 76/6 و 77/5 تن در هکتار و در سال دوم با 99/6 و 11/6 تن در هکتار عملکرد دانه، وزن هزار دانه، و سرعت پر شدن دانه بهترین بودند. این نتایج نشان داد که در دو سال لاین 36 در سال اول با حدود 151 و در سال دوم با حدود 145 روز زودرس‌ترین لاین بود. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین عملکرد دانه و صفات وزن هزار دانه و سرعت پرشدن دانه وجود داشت. در تجزیه خوشه­ای گروه‌های عملکردی مختلفی (سه گروه) شناسایی شدند. که لاین‌های زودرس با ارتفاع کمتر بوته، عملکرد بهتری داشتند. در نهایت، مقایسه تجزیه خوشه­ای دو سال نشان می­دهد دو نمودار تطابق زیادی با هم دارند و ژنوتیپ­ها در هر دو سال گروه­بندی تقریبا یکسانی داشته­اند.
نتیجه‌گیری کلی: نتایج این تحقیق نشان داد که لاین­های شماره 8 و 14 در هر دو سال آزمایش به‌طور معنی­داری وزن هزار دانه و عملکرد دانه بیشتری نسبت به سایر ژنوتیپ‌ها داشتند. این یافته‌ها می­توانند نقش مؤثری در برنامه‌های به­نژادی جهت بهبود تولید گندم و کاهش وابستگی به واردات در کشور عراق داشته باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The agronomical, morphological and phonological evaluation of bread wheat inbred lines in Iraq

نویسندگان [English]

  • Riadh Hussein Jabbar Al Abbas 1
  • Sohbat Bahraminejad 1 2
  • Leila Zarei 1 2
  • Kianoosh Cheghamirza 1 2
  • Ali Hussein Jasim 3
1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Science and Agricultural Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Cereal Research Center, Razi University, Kermanshah, Iran
3 Agriculture College, Al-Qasim Green University, Babil, Iraq
چکیده [English]

Introduction: Bread wheat is one of the most important agricultural crops in ensuring food security, especially in arid and semi-arid countries such as Iraq.  In Iraq, which is part of the arid and semi-arid region of the world, wheat production faces numerous challenges, including water scarcity, soil salinity, climate fluctuations, and population growth. These factors highlight the necessity of utilizing advanced breeding programs to improve both the grain yield and quality of wheat. Advanced inbred lines are the valuable tools in breeding programs due to genetic consistency and high uniformity. Therefore, this study was designed to investigate genetic diversity and identify superior genotypes among wheat advanced lines that are well-adapted to the climatic conditions of Iraq.
Material and methods: Fourteen elite recombinant inbred lines from the F9 and F10 generations of bread wheat selected among 600 wheat advanced lines, along with their parents, including MV17, Winter Backcross Roshan, Marvdasht, Rasoul, Torabi, and Krichauff, were evaluated during 2022 and 2023 growing seasons in Babylon, Iraq, in a randomized complete block design with three replications. Each plot consisted of five rows, each 3 m long. These lines were selected from hundreds of lines derived from the crosses “MV17 × Roshan winter backcross”, “Roshan winter backcross × Sistan”, and “Rasoul × Marvdasht” in previous experiments. This experiment was carried out in a normal humidity condition. Days to heading, days to anthesis, days to physiological maturity, kernel filling rate, kernel filling period, plant height, peduncle length, peduncle diameter, flag leaf width, flag leaf length, spike length, spike weight, spike density, grain length, grain width, thousand kernel weight, number of kernel per spike, number of spike, weight of kernels per spike, awn length and grain yield were measured and subjected to statistical analysis after checking the normality of data.
Results: Based on the combined analysis of variance, the effects of year and genotype were also significant for all traits except grain filling duration, while the year×genotype interaction was significant for all traits except grain filling rate, peduncle length, spike density, and thousand-kernel weight. Mean comparison results indicated that Lines 8 and 14 with 6.76 and 5.77 ton/ha, respectively for the first year and 6.99 and 6.11 ton/ha grain yield for the second year were superior in terms of grain yield, thousand-kernel weight, and grain filling rate. The results also showed that Line 36 was the earliest-maturing line across the two years with about 151 and 145 days in the first and second year, respectively. A significant positive correlation was observed between grain yield and thousand- kernel weight and grain filling rate. Cluster analysis identified different functional groups (three groups), in which early-maturing lines with shorter plant height exhibited higher grain yield. Finally, comparison of the cluster analyses across the two years showed a high degree of similarity between the two dendrograms, indicating that genotypes were grouped almost identically in both years.
Conclusion: The results of this study showed that Lines 8 and 14 had significantly higher thousand-kernel weight and grain yield than other genotypes in both years of the experiment. These findings could play an effective role in breeding programs to improve wheat production and reduce dependence on wheat imports in Iraq.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combined analysis
  • Grain yield
  • Phenotypic correlation
  • Wheat
Abdelghany, M., Saad, K.I., Zayed, E. M., El sayed, Y. S., & Amer, K. E. (2023). Genetic variability, principle components and cluster analysis of twenty-eight egyptian wheat genotypes. Scientific Journal of Agricultural Sciences, 5(1), 107-118. https://doi.org/10.21608/sjas.2023.179573.1272
Abdipour, M., Ebrahimi, M., Izadi-Darbandi, A., Mastrangelo, A. M., Najafian, G., Arshad, Y., & Mirniyam, G. (2016). Association between grain size and shape and quality traits, and path analysis of thousand grain weight in Iranian bread wheat landraces from different geographic regions. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 44(1), 228–236. https://doi.org/10.15835/nbha44110256
Abdurezake, M., Bekeko, Z., & Mohammed, A. (2023). Genetic variability and path coefficient analysis among bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for yield and yield-related traits in bale highlands, southeastern Ethiopia. Agrosystems, Geosciences & Environment, 7(2), 20515. https://doi.org/10.1002/agg2.20515
Abou-Zeid, MA. (2014). Identification of yellow rust resistance gene Yr 18 in Egyptian wheat germplasm by molecular markers. "2nd International Wheat Stripe Rust Symposium" Izmir, Turkey 28, 3-7 https://doi.org/10.35248/2157-7471.19.10.483
Aghaei, N. (2018). Evaluation of agronomic-morphological traits in recombinant lines of durum wheat under dryland conditions (Triticum turgidum var. durum). Master's thesis. Razi University. Kermanshah. (In Persian).
Ayer, D.K, Sharma, A. Ojha, B.R. Paudel, A,. & Dhakal, K. (2017). Coefficient analysis in advanced wheat genotypes. Journal of Agricalture, 15(1), 1-12. https://doi.org/10.3329/sja.v15i1.33155
Balcha, U., Mekbib, F., & Lule, D. (2015). Cluster and Principal Component Analysis among Bread Wheat (Triticum aestivum L). Advances in Crop Science and Technology, 10(8), 1-9.
Dal Martello, R., Min, R., Stevens, C., Higham, C., Higham, T., Qin, L., & Fuller, D. Q. (2018). Early agriculture at the crossroads of China and Southeast Asia: Archaeobotanical evidence and radiocarbon dates from Baiyangcun, Yunnan. Journal of Archaeological Science: Reports, 20, 711-721. ‏ https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2018.06.005
Dutamo, D., Alamerew, S., Eticha, F., & Fikre, G. (2015). Genetic variability in bread wheat (Triticum aestivum L.) germplasm for yield and yield component TRAITs. Journal of Biology, Agriculture and Healthcare, 5(13), 1-9. https://doi.org/10.1155/2023/7132424
Ewaid, S. H., Abed, S. A., & Al-Ansari, N. (2019). "Water Footprint of Wheat in Iraq”. Water, 11, 3, 535. https://doi.org/ 10.3390/w11030535
Eskezia, A., Kefale, H., & Asrat, M. (2025). Genotype by environment interaction and yield stability analysis of bread wheat (Triticum aestivum L.) varieties in East Gojjam Zone, Northwest Ethiopia. Heliyon, 11(12), https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2025.e43500 e43500.
Fao. (2022). Cluster and principal component analysis among bread wheat (Triticum Aestivum L.) accessions in west shewa, central Ethiopia www.fao.org/4/Y4011E/y4011e04.htm
Feyneman, J., A., & Ruzmaikin. (2018). Climate stability and the origin of agriculture, climate change and agriculture. IntechOpen, 1-5. https://doi.org/0.5772/intechopen.83344
Gelgu, F. (2024). Journal  of Agriculture Research Advance, 6(1), 1-10.
Hartley, H.O. (1950). The maximum F-ratio asCluster and principal component analysis among bread wheat (Triticum Aestivum L.) accessions in west shewa, central Ethiopia a shortcut test for homogeneity of variance. Biometrika, 37, 308-312.
Hong-jie, L, Timothy, D. M., & Robert, M. (2019). Breeding new cultivars for sustainable wheat production. The Crop Journal,7(6), 715-717. https://doi.org/10.1016/j.cj.2019.11.001
Javaheri, M. A. (2022). Evaluation of several novel bread wheat cultivars in Kerman province's warm regions. Agriculture, Environment & Society, 2(1), 71-76. http://dx.doi.org/10.22034/aes.2022.338177.1032
Javed, T., Shabbir, R., Ali, A., Afzal, I., Zaheer, U., & Gao, S. J. (2022).Transcription factors in plant stress responses: Challenges and potential for sugarcane improvement. Plants, 9, 491. https://doi.org/10.3390/plants9040491
Jocković, B., Mladenov, N., Hristov, N., Aćin, V., & Djalović, I. (2014). Interrelationship of grain filling rate and other traits that affect the yield of wheat (Triticum aestivum l.). Romanian Agricultural Research, 1-7.
Joudi, M., & Ebadi, A. (2015). Investigation of agronomic traits of improved Iranian wheat (Triticum aestivum L) cultivars and their relationships under heat stress conditions at the end of the growing season. Research in Crop Plants, 3(1), 42-54. (In Persian).
Kadam, D. J., Karwar, S. H., & Jadhav, P. S. (2022). Correlation analysis for different characteristics in wheat. The Pharma Innovation Journal, SP-11(1), 98-100.
Marinciu, C., Fundulea, N., Serban, G., Mandea, V., & Saulescu, N. (2021). Nardi fundulea, romania cultivar and crop management effects on test weight in winter wheat (Triticum aestivum). Romanian Agricultural Research38, 1-7. https://doi.org/10.59665/rar3814
Moradi, M., SoltaniHoveize, M., & Motamedi, M. (2010). Path analysis of yield and related traits in some wheat varieties. Research Quarterly Journal of Crop Physiology, 101 -107. https://doi.org/10.47176/jcpp.12.4.29005
Rana, V., Singh, M., & Rana, A. (2024). Variability and diversity studies using morpho-physiological traits in wheat (Triticum aestivum L.) under irrigated and rainfed conditions. International Journal of Bio-resource and Stress Management15(8), 1-15. https://doi.org/10.23910/1.2024.5428
Vicentin, L., Canales, J., &Calderini, D. F. (2024) The trade-off between grain weight and grain number in wheat is explained by the overlapping of the key phases determining these major yield components. Front. Plant Science. 15:1380429. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1380429
Walsh, O. S., Torrion. J. A., Liang, X., Shafian, S., Yang, R., Belmont, K.M., & McClintick-Chess, J. R. (2020). Grain yield, quality, and spectral characteristics of wheat grown under varied nitrogen and irrigation. Agrosystems, Geosciences and Environment, 3,1-16. https://doi.org/10.1002/agg2.20104
Zewdu, D. Mekonnen, F., & University, W. (2024). Cluster and principal component analysis for yield and yield related traits of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Agricultural and Biological Research, 1-7. https://doi.org/ 10.35248/0970-1907.24.40.962-967