بخشی از مقاله
چکیده
شناخت کافی از تنوع ژنتیکی و طبقهبندی ژرم پلاسمها جهت انتخاب والدین مناسب برای اهداف به نژادی لازم و ضروری است. در این تحقیق از دادههای حاصل از اندازهگیری صفات کمی برای بررسی تنوع ژنتیکی و طبقهبندی مجموعهای از برنجهای بومی و اصلاح شده استفاده شد. بدین منظور تعداد 20 رقم برنج از موسسه تحقیقات برنج کشور تهیه و در قالب فاکتوریل با طرح کامل تصادفی با سه تکرار در موسسه تحقیقات برنج کشور، اجراء گردید. طی مراحل رشد صفات ارتفاع بوته، تعداد پنجه کل، تعداد پنجه بارور، طول خوشه، تعداد دانه پر، تعداد دانه پوک، تعداد دانه کل، وزن صد دانه، روز تا رسیدگی و عملکرد اندازهگیری شدند
تجزیه خوشهای به روش وارد برای دادههای مزرعهای ژنوتیپهای مورد مطالعه را در سه گروه قرار داد. تفکیک گروهها عمدتا بر اساس ارقام اصلاح شده و ارقام بومی و خوش کیفیت بود. در این تحقیق مشخص گردید که بین گروههای مختلف ایجاد شده در بین ژنوتیپهای برنج بر مبنای صفات مورفولوژیک تنوع ژنتیکی وجود دارد و میتوان از متفاوتترین و پر محصولترین ژنوتیپهای برنج در برنامههای دو رگگیری به ویژه جهت تلاقی با ژنوتیپهای موجود در استانهای شمالی استفاده نمود.
مقدمه
برنج - Oryza Sativa L. - یکی از مهمترین غلات جهان و غذای اصلی نیمی از مردم جهان است و از آن جایی که شرایط سازگاری برنج نسبت به عوامل محیطی، بسیار بالاست و انسان هم در تغییر زندگی این گیاه موفق بوده است، میتواند در نقاط مختلف و شرایط آب و هوایی متفاوت در سرتاسر جهان، کشت شود و به عنوان یک غذای مهم، تاثیر زیادی در تغذیه انسانها داشته است.
اهمیت برنج در مصرف گسترده آن است و در آسیا دو میلیارد نفر از برنج استفاده میکنند که حدود 60 تا 70 درصد از کالری غذای خود را از طریق این ماده خوراکی به دست میآورند. گستردگی استفاده از برنج بیشتر به خاطر دارا بودن انرژی فراوان است و از انرژی تولید شده توسط غلات برای هر نفر در روز که معادل 552 کیلوکالری است، بیشتر آن توسط برنج تامین میشود و بیش از 20 درصد کالری مصرفی جهان را تامین میکند . - Hossain, 2004 - بنابر آنچه از منابع مختلف بر میآید، در برنج تنوع مطلوب و قابل قبولی در ذخایر توارثی از نظر اکثر صفات وجود دارد. آب مهمترین جزء برای تولید پایدار در مناطق برنجخیز است، بنابراین ضروری است که با مدیریت صحیح آب، بهرهوری آب را افزایش دهیم.
تجزیه خوشهای یک سری از روش های ریاضی است که جهت پیدا نمودن شباهت بین مواد در یک مجموعه به کار میرود. در واقع هدف از روشهای خوشهبندی آن است که مجموعهای از دادهها، در گروهها یا دستههای مجزا قرار گیرند. دلیل اهمیت این روش نسبت به روشهای دیگر به لحاظ ماهیت روابطی است که بین افراد وجود دارد. یعنی افراد، جمعیتها، نمونهها و رقمها واحدهایی هستند که نمیتوان در آن واحد و همزمان آنها را به دو گروه مختلف اختصاص داد.
رحیم سروش و همکاران - 1383 - به منظور مطالعه ژنتیکی در برنج با استفاده از تجزیه خوشهای به روش حداقل واریانس وارد، ژنوتیپها را در پنج گروه قرار داد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تنوع موجود میان ژنوتیپهای برنج تحت شرایط آبیاری و تنش با استفاده از روش تجزیه خوشهای، انجام شد.
مواد و روشها
این تحقیق به منظور گروهبندی 20 رقم بومی و اصلاح شده برنج شامل هاشمی، علی کاظمی، دمسیاه، طارم، بینام، حسنی، سنگ جو، حسن سرایی، غریب، عنبربو، شیرودی، ندا، نعمت، خزر، گوهر، سپیدرود، صالح، کادوس، درفک و گیلانه تحت شرایط نرمال و تنش به اجراء در آمد. بذر این ارقام، از موسسه تحقیقات برنج کشور در رشت تهیه شد و پس از ضدعفونی در خزانه بذرپاشی صورت گرفت. نشاءها بعد از 20 روز در گلدانهایی که با خاک مزرعه آزمایشی پر شدند، کشت گردید.
کلیه عملیات زراعی شامل آماده کردن زمین اصلی، نشاکاری در زمین اصلی، آبیاری، مبارزه با علفهای هرز و بیماریها و مصرف کود طبق عرف منطقه انجام گرفت. این تحقیق در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کامل تصادفی و با 3 تکرار انجام شد. عاملها شامل رقم 20 - رقم برنج - ، و آبیاری بر مبنای مورفولوژیک برگ در پنج مرحله بر اساس جدول 1 بعد از مرحله پنجهزنی صورت گرفت.
بدین صورت که زمانی که پیچش برگ به صورت شکل شمارهها در جدول 1 درآمد آبیاری صورت میگیرد. آبیاری در دو محیط غرقاب و تنش تا مرحله پنجهدهی ژنوتیپها به طور یکسان به طور غرقاب انجام شد. سپس برای ایجاد تنش پس از مرحله حداکثر پنجهزنی بر اساس ظهور علایم تنش خشکی در گیاهان - لوله شدن برگ - انجام شد
اندازهگیری صفات بر اساس دستورالعمل سیستم استاندارد ارزیابی برنج انجام گرفت. در این آزمایش ده صفت شامل ارتفاع بوته، تعداد پنجه کل، تعداد پنجه بارور، طول خوشه، تعداد دانه پر، تعداد دانه پوک، تعداد دانه کل، وزن صد دانه، روز تا رسیدگی و عملکرد مورد بررسی قرار گرفتند.
جدول -1 ظهور علایم تنش خشکی در گیاهان - لولهشدن برگ -
برای تعیین قرابت ژنتیکی ژنوتیپهای مورد بررسی و گروهبندی آنها بر اساس صفات مورد مطالعه، تجزیه خوشهای به روش واریانس مینیمم وارد با استفاده از میانگین دادههای استاندارد شده استفاده شد. محاسبات و تجزیههای آماری با استفاده از نرم افزار SAS انجام شد.
نتایج و بحث
هدف از تجزیه کلاستر، گروهبندی افراد مورد مطالعه بر اساس تشابه یا تفاوتهایشان میباشد. افرادی که در یک گروه قرار میگیرند از نظر ژنتیکی مشابه بوده و افرادی که در دو طرف دندروگرام گروهبندی قرار میگیرند از نظر مولکولی دارای اختلاف و تفاوت زیادی هستند. همچنین یکنواختی ژنتیکی در گیاهان زراعی میتواند نامطلوب باشد و میتوان آسیبپذیری محصولات به استرسهای محیطی را به همراه داشته باشد. بنابراین در انتخاب والدین برای وارد کردن صفات جدید، وجود تنوع ژنتیکی مطلوب در برنج مورد نیاز است.
با توجه به حجم دادههای آزمایش در این مقاله به بررسی رشد گیاه در شرایط بدون تنش و سطح پنجم تنش پرداخته میشود. با برش دندروگرام حاصل از وارد ارقام برنج در 3 کلاستر در دو سطح تنش و غیر تنش قرار گرفتند. تقریبا بیشتر ارقام محلی مورد مطالعه که دارای صفات مطلوبی هستند در یک کلاستر قرار گرفتند. به عبارتی دیگر میتوان گفت کلاستر بر مبنای صفات زراعی توانسته تا حدود زیادی تودههای بومی را از سایر ارقام تفکیک نمایند. اگرچه ارقام محلی در گروه مجزا از ارقام اصلاح شده قرار گرفتند اما به دلیل مقاومت اکثر آنها به شرایط خشکی در سطح گسترده برای اصلاح ارقام بومی و وارداتی استفاده میگردد.
بهپوری و همکاران - 1385 - نیز در بررسی تنوع ژنتیکی ارقام و ژنوتیپهای برنج موجود ژنوتیپهای مختلف را مورد بررسی قرار دادند و پس از تجزیه خوشهای به روش وارد مشخص نمودند که بین گروههای مختلف ایجاد شده بر مبنای صفات مرفولوژیک، تنوع ژنتیکی وجود دارد و میتوان از متفاوتترین و پرمحصولترین ژنوتیپهای برنج در برنامههای دورگگیری استفاده کرد.
Koutroubasa و همکاران - 2004 - د ر بررسی تنوع ارقام برنج با صفات مورفولوژیکی با استفاده از تجزیه کلاستر آنها را در سه گروه قرار داده، بگونهای که با توجه به صفات مورد مطالعه اکثر ارقام موجود در هر گروه دارای قرابت نزدیکی بودند. از آنجا که ژنوتیپهای موجود در هر یک از کلاسترها دارای قرابت ژنتیکی بیشتری نسبت به ژنوتیپهای موجود در کلاسترهای دیگر میباشند، بنابراین در صورت نیاز به دورگگیری میتوان از ارقام موجود در کلاسترهای مختلف برای استفاده هر چه بهتر بهره برد.
به طور کلی بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق میتوان با انتخاب ارقام مختلف به عنوان والد از کلاسترهای مختلف و انجام تلاقیهای هدفمند بین آنها، برای اصلاح خصوصیات مهم زراعی و دسترسی به لاینهای خالص و امیدبخش مقاوم به خشکی در برنج اقدام نمود.
شکل -2 گروهبندی ارقام برنج حاصل از تجزیه کلاستر تحت شرایط نرمال
