گزینش ژنوتیپ‎های نخود کابلی با استفاده از شاخص‎های انتخاب مبتنی بر چندین صفت (MGIDI و SIIG)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی لرستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، خرم آباد، ایران

2 مؤسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمانشاه، ایران

10.22034/plant.2026.144891.1180

چکیده

مقدمه: نخود (Cicer arietinum L. ) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین گیاهان بقولات، که توانایی رشد با تکیه بر رطوبت باقیمانده در خاک را دارد، منبعی غنی از پروتئین‌های غذایی، ویتامین‌ها، فیبر و عناصر معدنی به‌شمار می‌رود. برای صفاتی مانند عملکرد دانه، استفاده از انتخاب غیرمستقیم بر اساس صفاتی که همبستگی بالایی با عملکرد دارند، اثربخشی قابل توجهی نشان می‌دهند. از این رو، هدف اصلی این مطالعه، شناسایی ژنوتیپ‌های برتر نخود با صفات زراعی مطلوب از طریق به‌کارگیری شاخص‌های انتخاب ترکیبی و همچنین مقایسه عملکرد این شاخص‌ها با یکدیگر بود. شاخص‎های گزینش MGIDI و SIIG به ارزیابی بهتر ژنوتیپ‌های گیاهی و دستیابی به نتایج دقیق‌تر کمک می‌کند. برای انتخاب بهترین و کارآمدترین ژنوتیپ‌ها در چندین صفت، از شاخص‎های مختلف از جمله، شاخص فاصله ایدئوتیپ ژنوتیپ چند ‌ویژگی (MGIDI) استفاده شد که روشی نوین است که نیاز به ضرایب وزنی ندارد و از مشکل هم‌خطی چندگانه جلوگیری می‌کند و معیار انتخابی واضح و مستقلی ارائه می‌دهد. هدف از این پژوهش گزینش ژنوتیپ‎های امیدبخش نخود با استفاده از شاخص‎های گزینش MGIDI و SIIG بود.
مواد و روش‎‌ها: 13 ژنوتیپ انتخابی به همراه سه رقم شاهد (کسری، یادگار و توده محلی بیونیج) در ایستگاه تحقیقات سراب چنگایی به مدت دو سال زراعی (1404-1402) ارزیابی شدند. پژوهش در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار، اجرا گردید. میزان بذر مصرفی 50 دانه در مترمربع تعیین شد. کاشت بذرها با کارنده تحقیقاتی وینتراشتایگر در چهار خط به طول چهار متر و به فاصله 30 سانتی‎متر بین خطوط (چهار مترمربع) انجام شد. قبل از برداشت، دو خط کناری و نیم متر از ابتدا و انتهای دو خط وسط حذف و مابقی هر کرت (8/1 مترمربع) به‌صورت دستی برداشت و صفت عملکرد دانه محاسبه شد.  شناسایی داده‌های پرت و نرمال بودن توزیع داده‌ها توسط آزمون شاپیرو –ویلک انجام شد. تجزیه و تحلیل‌های آماری با استفاده از نرم‌افزارهای SAS و R انجام شد.
نتایج: نتایج تجزیه واریانس حاکی از تغییرات معنی‌دار بین ژنوتیپ‌ها برای همه صفات مورد ارزیابی بود. بیشترین عملکرد دانه برای ژنوتیپ‎های G9، G5، G12 و G4 به‎ترتیب با میانگین 1131،  1108، 1059 و 1048 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. بر اساس میانگین دو سال آزمایش، همبستگی مثبت و بسیار معنی‎داری بین عملکرد دانه با صفات بهره‎وری از بارش (**96/0)، تعداد دانه در مترمربع (**97/0) و سرعت تشکیل عملکرد دانه (**99/0) مشاهده شد که بیانگر اهمیت این صفات در بهبود عملکرد ژنوتیپ‌ها است. تعداد 11 صفت در مدل های MGIDI و SIIG وارد شدند. بر اساس نتایج شاخص گزینش MGIDI، ژنوتیپ‎های G5، G3 و G4 با کمترین مقدار شاخص و عملکرد دانه بالاتر از ارقام شاهد و میانگین کل، به‎عنوان ژنوتیپ‎های مطلوب، انتخاب شدند و ژنوتیپ G9 در رتبه چهارم قرار گرفت. ارزیابی ژنوتیپ‎ها از نظر شاخص SIIG نیز نشان داد که ژنوتیپ‎های G9، G5، G12 و G4 با بیشترین مقدار شاخص SIIG جزو برترین ژنوتیپ‎ها بودند. در تجزیه خوشه‎ای، ژنوتیپ‎ها به سه گروه تقسیم شدند. در اولین، دومین و سومین گروه به‏ترتیب 11، 4 و 1 ژنوتیپ قرار گرفت. نتایج مربوط به تجزیه عاملی منجر به شناسایی چهار عامل شد که مقادیر ویژه بیشتر از یک (به‌ترتیب 37/3، 9/2، 93/1 و 88/1) داشتند. این چهار عامل در مجموع 9/91 درصد از تغییرات بین صفات را توجیه نمودند.
نتیجه‌گیری: ژنوتیپ‎های G5، G9 و G4 به‌عنوان ژنوتیپ امیدبخش برای برنامه معرفی رقم پیشنهاد می‎شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Selection of Kabuli chickpea genotypes using multiple trait-based selection indices (MGIDI and SIIG)

نویسندگان [English]

  • Payam, pezeshkpour 1
  • Reza Amiri 1
  • Mahdi Geravandi 2
1 Crop and Horticultural Science Research Department, Lorestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Khorramabad, Iran
2 Dryland Agricultural Research Institute, AREEO, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Introduction: Chickpea (Cicer arietinum L.) a premier pulse crop that thrives on residual soil moisture, is a rich source of dietary proteins, vitamins, fiber, and minerals. In breeding programs aimed at identifying superior genotypes, careful selection of genotypes is of paramount importance. For traits such as seed yield, indirect selection based on traits that exhibit a strong correlation with yield has proven to be highly effective. Therefore, the primary objective of this study was to identify elite chickpea genotypes with desirable agronomic traits by employing combined selection indices, as well as to compare the performance of these indices with one another.The use of advanced selection indices, such as MGIDI and SIIG, enables more accurate assessment of genotypic performance and facilitates the selection of superior cultivars. To select the most efficient and superior genotypes across multiple traits, various indices were employed, including the Multi-Trait Genotype-Ideotype Distance Index (MGIDI). This innovative method does not require weighting coefficients, prevents issues related to multicollinearity, and provides a clear and independent selection criterion. The objective of this study was to identify promising chickpea genotypes using both the MGIDI and SIIG selection indices.
Materials and Methods: The objective of this study was to select promising chickpea genotypes using the MGIDI and SIIG selection indices. To achieve this goal, 13 selected genotypes along with three check cultivars (Kasra, Yadgar, and the local Biounij landrace) were evaluated at the Sarab Changayi Research Station over two cropping seasons (2023–2025). The experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications. The seeding rate was established at 50 seeds per square meter. Sowing was conducted using a Wintersteiger research drill across four rows, each four meters in length, with a row spacing of 30 cm, covering a total area of 4 m². Prior to harvest, the two outermost rows and 0.5 m from both the beginning and end of the two central rows were excluded. The remaining portion of each plot (0.125 m²) was harvested manually, and seed yield was determined as the primary performance trait. Outlier detection and normality of data distribution were assessed using the Shapiro–Wilk test. Statistical analyses were performed using SAS and R software.
Results: Analysis of variance revealed significant differences among genotypes for all evaluated traits. The highest seed yield was observed in genotypes G9, G5, G12, and G4, with mean yields of 1131, 1108, 1059, and 1048 kg ha⁻¹, respectively. Based on the two-year mean, highly significant positive correlations were observed between seed yield and traits including precipitation use efficiency (r = 0.96**), number of seeds per square meter (r = 0.97**), and seed yield formation rate (r = 0.99**), highlighting the importance of these traits in improving genotype performance. Eleven traits were included in the MGIDI and SIIG models. According to the MGIDI selection index, genotypes G5, G3, and G4 exhibiting the lowest index values and higher seed yields than the check and overall mean were identified as desirable genotypes, while G9 ranked fourth. Evaluation based on the SIIG index also indicated that genotypes G9, G5, G12, and G4, with the highest SIIG values, were among the top-performing genotypes. In the cluster analysis, the genotypes were classified into three distinct groups. The first, second, and third groups contained 11, 4, and 1 genotypes, respectively. The results of the factor analysis led to the identification of four factors with eigenvalues greater than one (3.37, 2.90, 1.93, and 1.88, respectively). Collectively, these four factors accounted for 91.9% of the total variation among the studied traits.
Conclusion: Accordingly, genotypes G5, G9, and G4 are proposed as promising candidates for future cultivar release programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cluster analysis
  • Factor analysis
  • Heatmap Ideal genotype
  • Simultaneous selection
Abderemane, B. A., Fakiri, M., Idrissi, O., Baidani, A., Zeroual, A., Mazzucotelli, E., Özkan, H., Marcotuli, I., Gadaleta, A., & Houasli, C. (2023). Evaluation of the productive potential of a world collection of chickpeas (Cicer arietinum L.) for the initiation of breeding programs for adaptation to conservation agriculture. Sustainability, 15(15), 11927. https://doi.org/10.3390/su151511927.
Bagheri, M., Tahmasebi, Z., & Geravandi, M. (2024). Genetic diversity and relationships between some agronomic traits of desi chickpea genotypes (Cicer arietinum L.) under autumn sowing conditions. Journal of Crop Breeding, 16(3), 114-124. https://doi.org/10.61186/jcb.16.3.114
Baidani, A., Zeroual, A., Abderemane, B.A., Mitache, M., Aboutayeb, R., Houasli, C., & Idrissi, O. (2025). Genetic variability for protein, zinc, and iron content in a chickpea collection under no-tillage system conditions. Genetic Resources and Crop Evolution, 72(3), 3437-3448. https://doi.org/10.1007/s10722-025-01709-3
Ceron-Rojas, J.J., & Crossa, J. (2022). The statistical theory of linear selection indices from phenotypic to genomic selection. Crop Science, 62(2), 537–563. https://doi.org/10.1002/csc2.20676.
Debnath, P., Chakma, K., Bhuiyan, M. S. U., Thapa, R., Pan, R., & Akhter, D. (2024). A novel multi trait genotype ideotype distance index (MGIDI) for genotype selection in plant breeding: application, prospects and limitation. Crop Design, 3(4), 100074. https://doi.org/10.1016/j.cropd.2024.100074.
Esmaeili, A., Najaphy, A., & Kahrizi, D. (2022). Evaluation of drought tolerance in Camelina (Camelina sativa) doubled haploid lines using selection index of ideal genotype (SIIG). Journal of Crop Breeding, 14(44), 199-210. https://doi.org/10.1016/ 10.52547/jcb.14.44.199
Fadakar Navrood, F., Asghari Zakaria, R., Mostafav Rad, M., Zare, N., & Moghaddaszadeh Ahrabi, M. (2023). Evaluation of seed yield stability of groundnut genotypes by multi-characteristic selection indicators. Iranian Journal of Field Crop Science, 54(3), 191-205. (In Persian). https://doi.org/10.22059/ijfcs.2023.289979.654989
Filippeti, A (2010) Variability of plant and seed characteristics in a collection of chickpea. Legume Reserch. 43, 39-46
Gaur, P. M., Jukanti, A. K., & Varshney, R. K. (2012). Impact of genomic technologies on chickpea breeding strategies. Agronomy, 2, 199–221. https://doi.org/10.3390/agronomy2030199
Hasan, M., & Deb, A. (2017). Stability analysis of yield and yield components in chickpea (Cicer arietinum L.). Horticulture International Journal, 1(1), 4-14. https://doi.org 10.15406/HIJ.2017.01.00002
Houasli, C., Sahri, A., Nsarellah, N., & Idrissi, O. (2021). Chickpea (Cicer arietinum L.) breeding in Morocco: genetic gain and stability of grain yield and seed size under winter planting conditions. Euphytica, 217(8), 159. https://doi.org/10.1007/s10681-021-02885-x
IBPGR, ICRISAT and ICARDA (1993). Descriptors for Chickpea (Cicer arietinum L.) International Board for Plant Genetic Resources, Rome, Italy; International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, Patancheru, India and International Center for Agriculture Research in the Dry Areas, Aleppo, Syria.
Karimizadeh, R., Pezeshkpour, P., Barzali, M., Armion, M., & Sharifi, P. (2021). Stability of some of chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes by AMMI indices and biplots. Iranian Journal Pulses Research, 12(2), 214-228. (In Persian). https://doi.org/10.22067/ijpr.v12i2.2103-1006
Mehripour Azbarmi, H., Saba, J., Alizadeh, B., Gholizadeh, A., & Shekari, F. (2024). Studying the genotype× environment interaction and grain yield stability of winter oilseed rape mutant lines using parametric, non-parametric and SIIG index methods. Plant Genetic Research, 11(1), 103-120. https://doi.org/10.61186/pgr.11.1.103
Mekonnen, F., Mekbib, F., Kumar, S., Ahmed, S. and Sharma, T. R. (2014). Agromorphological traits variability of the Ethiopian lentil and exotic genotypes. Advances in Agriculture, 2014(1), 1-15. https://doi.org/10.1155/2014/870864
Naghavi, M. R., & Jahansouz. M. R. (2005). Variation in the agronomic and morphological traits of Iranian chickpea accessions. Journal of Integrative Plant Biology. 47(3), 375-379.
Olivoto, T., & Nardino, M. (2020). MGIDI: A novel multi-trait index for genotype selection in plant breeding. Bioinformatics, 1-22. https://doi.org/10.1101/2020.07.23.217778
Olivoto, T., & Nardino, M. (2021). MGIDI: Toward an effective multivariate selection in biological experiments. Bioinformatics, 37(10), 1383-1389. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btaa981
Oweis, T., & Hachum, A. (2003). Improving water productivity in the dry areas of west Asia and north Africa CAB International, water productivity in agriculture: Limits and opportunities for improvement (eds Kijne JW, Barker R and Molden D), 179-198.
Pezeshkpour, P., Amiri, R., & Namdari, A. (2023). Study of agronomic traits and their relationship in promising lentil lines under rain-fed conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences, 16(1), 35-51. https://doi.org/10.22077/escs.2021.4307.2005
Pezeshkpour, P., Minapour, A., & Raeisvand, M. (2022). Seed yield stability of autumn sowing chickpea genotypes using nonparametric methods. Crop Production Journal, 14 (4), 1-20. https://doi.org/10.22069/ejcp.2022.18882.2408
Rezvani Moghaddam. P., & Sadeghi, S. R. (2008). Effect of sowing dates and different irrigation regimes on morphological characteristics and grain yield of chickpea (Cicer arietinum L.) (cultivar 3279 ILC). Iranian Journal of Field Crops Research, 6(2), 315-326. (In Persian). https://doi.org/10.22067/gsc.v6i2.2438
Sellami, M. H., Lavini, A., & Pulvento, C. (2021). Phenotypic and quality traits of chickpea genotypes under rainfed conditions in south Italy. Agronomy, 11(5), 962. https://doi.org/10.3390/agronomy11050962
Solat Petloo, N., Asghari Zakaria, R., Ebadi, A., Sharifi Ziveh, P. (2022). Selection of Cow Cockle (Vaccaria hispanica) ecotypes based on agronomic traits under different irrigation regims. Journal of Crop Breeding, 14 (43), 135-144. (In Persian). https://doi.org/10.52547/jcb.14.43.135
Toker, C., & Ilhan Cagirgan, M. (2004). The use of phenotypic correlations and factor analysis in determining characters for grain yield selection in chickpea (Cicer arietinum L.). Hereditas, 140(3), 226-228.
Zali, H., Sofalian, O., Hasanloo, T., Asghari, A., & Hoseini, S.M. (2015). Appraising of drought tolerance relying on stability analysis indices in canola genotypes simultaneously, using selection index of ideal genotype (SIIG) technique: Introduction of new method. Biological Forum – An International Journal, 7(2), 703-711. https://doi.org/10.13140/2.1.5178.5287