برآورد ترکیب پذیری، هتروزیس و اجزای واریانس ژنتیکی برای صفات مورفولوژیک و زراعی در ژنوتیپ‌های توتون گرمخانه‌ای.

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه اصلاح نباتات، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

10.22034/plant.2026.145086.1187

چکیده

مقدمه: توتون (Nicotiana tabacum L.) یکی از مهم‌ترین گیاهان زراعی و صنعتی و از خانواده بادمجانیان (Solanaceae) بوده و به­طور عمده به­دلیل استفاده تجاری از برگ‌ها در صنعت دخانیات مصرف می‌شود. تولید ارقام هیبرید، یکی از مهم‌ترین برنامه‌های به­نژادی گیاهان از جمله توتون می­باشد. برآورد پارامترهای ژنتیکی، از مهم‌ترین مراحل برنامه‌های اصلاحی برای هیبریداسیون است که به انتخاب بهتر ژنوتیپ ها کمک می‌کند. در این راستا، این تحقیق با هدف برآورد ترکیب پذیری عمومی، خصوصی، هتروزیس و اجزای واریانس ژنتیکی برای صفات زراعی و مورفولوژیک در ژنوتیپ‌های توتون از طریق تجزیه تجزیه لاین × تستر اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق، تعداد 16 هیبرید نرعقیم F1 به­همراه 8 والد یعنی 4 لاین و 4 تستر، به­همراه دو شاهد (K326 و TC100) ، در مجموع با 26 تیمار و 3 تکرار در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در مزرعه مرکز تحقیقات و آموزش توتون تیرتاش مورد بررسی قرار گرفتند. صفات زراعی و مورفولوژیکی مورد مطالعه، شامل طول و عرض برگ (سانتی‌متر)، تعداد برگ، ارتفاع بوته (سانتی‌متر)، قطر ساقه (میلی‌متر)، شاخص کلروفیل، تعداد روز تا گلدهی، ضریب سطح برگ و شاخص شکل برگ بودند. برای انجام کلیه محاسبات آماری، از نرم‌افزارSAS  و برنامه لاین × تستر استفاده گردید.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس داده‌ها برای کلیه صفات مورفولوژیک و زراعی مورد مطالعه، نشان داد که اثر تیمارها برای صفات ارتفاع بوته، شاخص کلروفیل و تعداد روز تا گلدهی در سطح احتمال یک درصد و برای صفت تعداد برگ در سطح احتمال پنج درصد دارای اختلاف معنی‌دار آماری بودند. در ادامه، برای صفاتی که اثر تیمارها در آن‌ها، دارای اختلاف معنی‌دار بود، آزمون تجزیه لاین × تستر انجام شد. بر­اساس نتایج تجزیه واریانس لاین × تستر، معنی‌دار بودن اثر والدین، اثر تلاقی و بر­هم‌کنش والدین × تلاقی‌ها برای کلیه صفات مورد مطالعه، نشان دهنده وجود تنوع ژنتیکی کافی بین ارقام والدینی و تلاقی‌های آن‌ها و هتروزیس معنی‌دار از نظر کلیه صفات مورد بررسی می‌باشد. بررسی سهم نسبی لاین‌ها، تسترها و اثر متقابل لاین × تستر از واریانس کل، نشان داد که از نظر همه صفات مورد مطالعه، سهم اثر متقابل لاین × تستر از واریانس کل، بیشتر از سهم لاین‌ها و نیز تسترها از واریانس کل بود.
نتیجه‌گیری: نتایج حاکی از وجود تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ‌ها می‌باشد. بر­اساس نتایج ترکیب‌پذیری عمومی والدین، لاین Coker 371G و تستر Cocker176 (CMS)  دارای ترکیب‌پذیری عمومی مثبت و معنی‌دار بودند، که از این لاین‌ها و تسترها می‌توان به­عنوان والدین در برنامه‌های اصلاحی توتون بهره گرفت. بر­اساس نتایج ترکیب‌پذیری خصوصی، هیبرید K394 × MN 944 (CMS) به­دلیل دارابودن ترکیب‌پذیری خصوصی مثبت و معنی‌دار از نظر شاخص کلروفیل و هیبرید NC60 × Coker 374 (CMS) نیز به­دلیل ترکیب‌پذیری خصوصی مثبت و معنی‌دار از نظر ارتفاع بوته و درصد هتروزیس مثبت، می‌توانند برای تولید توتون هیبرید نرعقیم مورد استفاده قرار گیرند. نتایج برآورد اجزای واریانس ژنتیکی نشان داد که در صفات تعداد برگ، ارتفاع بوته و تعداد روز تا گلدهی، واریانس افزایشی نقش اصلی داشته و روش گزینش از میان نسل‌های در حال تفکیک، مناسب می­باشد. در حالیکه صفت شاخص کلروفیل، بیشتر تحت تأثیر واریانس غیر­افزایشی بود، لذا برای بهبود این صفت، تولید هیبرید توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Estimation of combining ability, heterosis and genetic variance components for morphologic and agronomic traits in Flue-cured tobacco genotypes

نویسندگان [English]

  • Marziyeh Shazdehahmadi
  • Ghaffar Kiani
  • Nadali Bagheri
Plant Breeding Department, Faculty of Agricultural Sciences, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran
چکیده [English]

Introduction: Tobacco (Nicotiana tabacum L.) is one of the most important plants of Solanaceae family and is mainly consumed in the tobacco industry due to the commercial use of leaves. The production of hybrid varieties is one of the most important breeding programs for plants including tobacco. Estimation of genetic parameters is one of the most important stages of breeding programs for hybridization that helps in better selection of genotypes. This study was conducted with the aim of estimating general, private combinability, heterosis and genetic variance components for agronomic and morphological traits in tobacco genotypes through line × tester analysis.
Materials and Methods: In this study, 16 sterile F1 hybrids with 8 parents, namely 4 lines and 4 testers, along with two controls (K326 and TC100), were studied in a Randomized Complete Block Design (RCBD) with a total of 26 treatments and 3 replications in the field of Tirtash Tobacco Research and Education Center. The agronomic and morphological traits studied included leaf length and width (centimeters), number of leaves, plant height (centimeters), stem diameter (millimeters), chlorophyll index, number of days to flowering, leaf area coefficient, and leaf shape index. SAS software and Line × Tester program were used to perform all statistical calculations.
Results: The results of the analysis of variance of the data for all morphological and agronomic traits studied showed that the effects of treatments for the traits plant height, chlorophyll index and number of days to flowering were statistically significant at the probability level of one percent and for the trait leaf number at the probability level of five percent. Then, for the traits in which the effects of treatments were significant, the Line × Tester analysis test was performed. Based on the results of the Line × Tester analysis of variance, the significance of the parental effect, the effect of crossing and the interaction of parents × crossings for all the traits studied indicates the existence of sufficient genetic diversity between the parental cultivars and their crosses and significant heterosis for all the traits studied. The examination of the relative contribution of lines, testers and the interaction of line × tester to the total variance showed that for all the traits studied, the contribution of the interaction of line × tester to the total variance was greater than the contribution of lines and testers to the total variance.
Conclusion: The results indicate the existence of genetic diversity among genotypes. Based on the results of general parental combinability, the Coker 371G line and the Cocker176 tester (CMS) had positive and significant general combinability, and these lines and testers can be used as parents in tobacco breeding programs. Based on the results of private combinability, the K394 × MN 944 (CMS) hybrid, due to its positive and significant private combinability in terms of chlorophyll index, and the NC60 × Coker 374 (CMS) hybrid, due to its positive and significant private combinability in terms of plant height and positive heterosis percentage, can be used for the production of male sterile hybrid tobacco. The results of the estimation of genetic variance components showed that in the traits of leaf number, plant height and number of days to flowering, incremental variance plays a major role and the selection method from among segregating generations is appropriate. While the chlorophyll index trait was mostly affected by non-additive variance, hybrid production is recommended to improve this trait.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gene effects
  • tobacco
  • line × tester
  • male sterile hybrid

مراجع

Bharathi, Y., Jaffarbasha, S., & Manjunath, J. (2020). Line × Tester analysis for yield and quality characters in Natu tobacco (Nicotiana tabacum L.). Electronic Journal of Plant Breeding. 11(3), 764-768. http;//doi.org/10.37992/2020.1103.126
Billenkamp, N. (1997). Estimation of quantitative genetic parameters in a breeding population of flue – cured tobacco. CORESTA Meeting, Agronomy/Phytopathology, Montreux, AP16
Carvalho, B. L, Lewis, R, Padua, J. S, Bruzi, A.T., & Ramalho, M. A. P. (2021). Combining ability of standardized indices for multi- trait selection in tobacco. Science and Agrotechnology, Agricultural Sciences. 12(1), 1-8. http;//doi.org 10.1590/1413-7054202145005521
Carvalho, B.L, Bruzi, A.T, Lewis, R, Padua, J. M. V., & Ramalho, M. A. P. (2022). Exploitation of heterosis in tobacco breeding in Brazil. Crop Breeding and Applied Biotechnology. 22 (2), 1-7. https://doi.org/10.1590/1984-70332022v22n2a13
Choukan, R. (2008). Methods of Genetical analysis of quantitative traits in plant breeding. Ministry of Jihad- e- Agriculture, Agricultural Extension, Education and Research Organization Seed and Plant Improvement Institute, Chapter. 5, 83-95. (In Persian). ISBN; 978-964-520-133-1.
Davis, D. L, & Nielson, M. T. (1999). Tobacco: Production, Chemistry and Technology. Blackwell Science: Malden, MA, pp: 480. ISBN: 978-0-632-04791-8
Farshadfar, E. (1998). Application of biometrical genetics in plant breeding. Razi University Press, Kermanshah, 1, 528 pp. (In Persian)
Farsi, M., & Bagheri, A. (2013). Principles of plant breeding. Iranian student book agency, Mashhad, Iran, Chapter. 10, 160-166. (In Persian)
FAOSTAT, (2024). Food and agriculture organization of the united nations statistics. Retrieved from htp//www. Faostat.fao.org/site/562/default.aspx//.
Hosseinzadeh fashalami, N., Mahdavi, R., Salavati meybodi, M. R, Rahimsoroosh, H., Gholizadeh, Gh., Alinejad, R., & Sajjadi, A. (2015). Evaluating heterosis and combining ability of air Cured Tobacco (Nicotiana tabacum L.) Genotypes Using Line × Tester Method. Journal of Seedling and Seed Breeding, 1(2), 325-337. (In Persian).
Honarnejad, R., & Shoai-Deilami, M. (2004). Gene effects, combining ability and correlation of characteristics in F2 populations of burley tobacco cultivars (Nicotiana tabacum L.). Journal of Water and Soil Science 8, 135-148. (In Persian).
Kara, S. M., & Esendal, E. (1995). Heterosis and Combining ability analysis of some quantitative characters in Turkish tobacco. Tobacco Research, 21(1), 16-22.
Kempthorne, O. (1957). An Introduction to Genetic Statistics. John Wiley and Nordskoy, Inc, London, Chapman and Hall, Ltd. 545 pp.
Kher, H. R., Pathak, H. C., & Patel, A. D. (1998). Heterosis for yield and yield components in Bidi tobacco (Nicotiana tabacum L.) Over diverse cytoplasm. Abstract book of a tobacco symposium, India, 6-16.
Kiani, Gh., & Golcheshmeh, S. (2023).  Evaluation of genetic variance components and combining abilities of some quantitative traits in tomato cultivars using Line×Tester analysis. Journal of Horticultural Science, 37(3), 711-722. (In Persian). https://doi.org/10.22067/jhs.2023.78350.1190
Kinay A., & Kurt, D. (2022). Heterosis and inheritance studies on morphological and chemical characters of tobacco. Agronomy Journal, 114 (2), 927-934. https://doi.org/10.1002/agj2.21024
Lewis, R. S. (2020). Nicotiana tabacum L.: Tobacco. In Medicinal, Aromatic and Stimulant Plants. Springer, Cham, 345-375.http://doi.org/10.1007./978-3-030-38792-1-9
Lohitha, K. S., Rangaiah, S., Devaraja, C., Pranesh, K. J., Ramesh, S. & Moha Roa, A. (2010). Studies on general combining ability, Specific combining ability, heterosis and their relationship in FCV tobacco (Nicotiana tabacum L.). Gregor Mendel Foundation Journal, 1(3), 45- 49.
Moghaddam, M. & Amiri Oghan, H. (2010). Biometrical methods in quantitative genetic analysis. Parivar Publication, Tabriz, Iran. 415 pp. (In Persian).
Moghaddaszadeh, M., Asghari Zakaria, R., Hassanpanah, D., & Zare, N. (2019). Combining ability and heterosis for some agro-morphological traits in Potato (Solanum tuberosum L.) Using Line × Tester mating design. Plant Productions (Scientific Journal of Agriculture), 42(1), 63-76. (In Persian). https;//doi.org/10.22055/ppd.2019.23241.1512
Mohsenzadeh Golfazani, M., Aalami, A., Samizadeh, H. A., Shoaei Daylami, M., & Talesh Sasani, S. (2012). Study of relationship between yield and yield components in tobacco genotype using path analysis method. Journal of Crop Breeding,4(9), 26-40. https;//doi.org/20.1001.1.22286128.1391.4.9.3.0
Michael Moore, J., Bertrand, P., & Lahue, S. (2012). Official flue-cured Tobacco variety evaluation. Journal of North Carolina university, 31(2), 121-134.
Nanda, C., Nagesh, p., ramakrishnan, S., Gangadhar, K., & Sarala, K. (2022). Heterosis and character association studies in CMS Hybrids of FCV tobacco (Nicotiana tobaccum L.). Emergent Life Science Research, 8(2), 104-112. https;//doi.org/10.31783/elsr.2022.82104112
Noori, M., Motallebi- Azar, A., Saidi, M., Panahandeh, J., Zare-Haghi, D., & Rasuli- Azar, S. (2020). Combining ability estimates for yield some traits in tomato (Lycopersicon esculetum L.) by Line × Tester. Journal of Crop Breeding. 11(32), 22-32. http;//doi.org/10.29252/jcb.11.32.22
Sadeghi, M., Samizadeh Lahiji, H. A., Javid, F., Fatehi, F. (2011). Study of the interaction between general and specific combining ability of Virginia tobacco genotypes and the environment. Iranian Journal of Crop Plant Sciences. 42 (3), 519-526. (In Persian).
Salavati Meybodi, M. R., Hosseinzadeh Fashalmi, N., Abbasi Rostami, H., & Shahadati Moghadam, Z. (2010). Study of genetic combining ability and heterosis of improved flue-cured tobacco lines. Research workbook of Tirtash Research and Education Center, 105-122. (In Persian).
Singh, R. K., & Chaudhary, B. D. (1979). Biometrical Methods in quantitative genetic analysis. Kalyani publishers, New Delhi, India. 318 pp.
Tavassoli, A. (2007). Plant Breeding Principles and Applications. Published by Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran. 244pp. (In Persian). 
Tuan T. N., & Kient. D. (2001). Development of flue-cured tobacco hybrids in Vietnam, CORESTA Congress Meeting. Agronomy-Phytopathology Groups, Cape Town, AP02
Wricke, G., & Weber, W. E. (1986). Quantitative genetics and selection in plant breeding. Helia 23, 101-141.
Xu, J., Yang, D., & Zhang, J. (2004). Diallel cross analysis of parent combining ability of flue-cured tobacco. CORESTA Meeting, Tobacco Science & Technology, 1(2), 29-32. ISSN.1002-0861
Zamani, P. (2010). Agronomy and Curing of Tobacco. Beh Andishan publishers, Tehran, Iran. 160 pp. (In Persian).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار