بررسی عملکرد، قابلیت انتقال مجدد آسیمیلات ها به دانه و فتوسنتز سنبله ژنوتیپ های گندم دیم با مشارکت کشاورزان

مقدمه

گندم از محصولات مهم زراعی در ایران و جهان می باشد و مساحت قابل توجهی از مزارع در ایران تحت کشت دیم گندم قرار دارد. از ویژگی های مهم مناطق تحت کشت این محصول می توان به غیر یکنواختی تنش های محیطی مانند تنش خشکی و سرما و کم بودن تنوع ژنتیکی ارقام زراعی اشاره کرد. وجود تنوع اقلیمی گسترده در مناطق دیم خیز ایران، نیاز به گسترش تنوع ارقام زراعی را افزایش داده است ولی در حال حاضر سیستم معرفی ارقام جدید و تکثیر بذر استاندارد در ایران قادر به افزایش تنوع ژنتیکی ارقام زراعی مورد نیاز برای شرایط دیم نیست. یکی از روش های مؤثر برای افزایش تنوع ژنتیکی در مزارع کشاورزان، برنامه های به نژادی مشارکتی است.(Haghparast, 2006)

با وجودی که تحقیقات کشاورزی به پیشرفت های عظیمی در تولید غذا و محصولات زراعی در نقاط مختلف دست یافته است، اما هنوز فقر و گرسنگی بخش عمده ای ازجمعیت جهان را تهدید می کند.

کشاورز نیاز به بذری دارد که به طور طبیعی با شرایط محیطی و نیز با روش های کشت (مکانیزه و غیره) سازگار باشد. در کشورهای در حال توسعه، تعدادی از ارقام اصلاح شده به روش‌های به نژادی متداول مورد قبول کشاورز واقع نشده و حتی در صورت پذیرش، به دلیل عدم دسترسی آسان و قیمت بالا خیلی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. در این کشورها بیشتر از  70% کشاورزان در اراضی حاشیه‌ای و شرایط کم نهاده کار می‌کنند، از طرف دیگر بسیاری از ژنوتیپ‌هایی که در سیستم‌های پر نهاده در ایستگاه های تحقیقاتی اصلاح می‌شوند معمولاٌ عملکرد خوبی در شرایط کم‌نهاده زارعین ندارند. (Ceccarelli, 2003)

تنوع ژنتیکی زراعی، با تشویق به یکنواخت سازی توسط گسترش واریته های اقتصادی، مورد تهدید قرارمی گیرد.

(Haghparast, 2003)

یکی از روش‌های مقابله با خسارات ناشی از خشکسالی و اپیدمی بیماری های مهم مانند زنگ، افزایش تنوع ژنتیکی ارقام زراعی با شناسایی ژنوتیپ‌هایی از غلات دیم با سازگاری ویژه در ریز اقلیم‌ها و مناطق هدف می‌باشد. به نژادی مشارکتی یا  غیر متمرکز گیاهان (PPB) از دید بسیاری از محققان، بهترین راه غلبه بر محدودیت‌های یاد شده به نژادی ژنتیکی گیاهان به روش متداول است. به این ترتیب که به کشاورز امکان انتخاب ارقام سازگار با شرایط و نیازهای محیطی مزارع خودشان داده می‌شود.

(HaghParast, 2003)

یکی از مزایای بهنژادی مشارکتی احیای تنوع زیستی از دست رفته در ارقام زراعی غلات است (Haghparast, 2008). در برنامه بهنژادی این قابلیت وجود دارد که فرضاً دریک روستا چند رقم متفاوت که از نظر چند کشاورز مطلوب هستند، انتخاب وکشت شوند و به این ترتیب تنوع ژنتیکی قابل توجهی جهت مقابله با شرایط تنش ایجاد شود. کشاورزان مسن و باتجربه در روستاها از برخی از ارقام زراعی قدیمی به نیکی یاد می کنند که با شرایط سیستم کشت کم نهاده آنها سازگار بود و به دلیل حمایت بیش از حد درمورد ارقام اصلاح شده جدید، کم‌کم از چرخه تولید حذف شده اند. احتمال موجود بودن این ارقام در بانک‌های ژن و احیای دوباره آن‌ها با استفاده از به نژادی مشارکتی با مشارکت کشاورزان وجود دارد.

 (Ceccarelli, 2001)

یکی از مشکلات به نژادی متداول، اصلاح ارقام زراعی با سازگاری عمومی و کاهش تنوع ژنتیکی بین ارقام زراعی است که زراعت را در مواجه شدن با تنش های زیستی و محیطی بسیار حساس و ریسک پذیر می کند. لذا مزیت به نژادی مشارکتی، ایجاد تنوع بین ارقام زراعی در مناطق مختلف است که می تواند گیاهان زراعی را به تنش ها متحمل تر نماید. در این روش، کشاورزان مشارکت کننده، ارقام اصلاح شده جدید را در مزارع خود یعنی محیط هدف کشت کرده و سپس بهترین را بر اساس صفات مورد نظر خود بر می گزینند. این کار به کشاورزان اجازه می دهد رقم هایی را که متناسب با نیازها و محیط آن هاست شناسایی کنند. در نهایت ارقامی که از نظر صفات فیزیومورفولوژیک مرتبط با تنش خشکی برتر هستند و نیز از نظرکشاورزان جزو ارقام برتر بوده اند، می توانند در برنامه های دورگ گیری برای ایجاد نوترکیب های برتر استفاده شوند. (Engledow, 1925)

به طور کلی در تحقیق حاضر اهداف زیر مد نظر بوده است:

1-      دستیابی به ارقام مناسب غلات دیم برای منطقه مورد نظر، که با شرایط مزارع کشاورزان سازگار باشد.

2-      ارزیابی ژنوتیپ‌ها در منطقه هدف.

3-       به کارگیری دانش و تجربه کشاورزان منطقه، درانتخاب بهترین ژنوتیپ‌ها.

4-      تبادل اطلاعات بین کشاورز و اصلاحگر و سهولت انتقال یافته‌های جدید به کشاورزان.

5-      شناسایی صفات فیزیولوژیک و مورفولوژیک مرتبط با تحمل تنش خشکی مانند قابلیت انتقال مجدد آسیمیلات های ذخیره شده دراندام ها به دانه، سرعت رشد اولیه و قابلیت فتوسنتز سنبله در ژنوتیپ‌های مورد بررسی.

6-      شناسایی ژنوتیپ یاژنوتیپ‌هایی با عملکرد دانه بالا در شرایط دیم.

مواد و روش کار:

این تحقیق در روستای ماژین درمنطقه ایوان واقع در استان ایلام در مزرعه زارعین و با مشارکت کشاورزان اجرا شد.

آزمایش درقالب طرح بلوک های کامل تصادفی و در 4 تکرار اجرا شد. هر واحد آزمایشی شامل 6 خط کشت و طول هر خط کشت 6 متر در نظر گرفته شد.

به منظور ارزیابی ژنوتیپ ها توسط کشاورزان، پرسشنامه ها به 10 کشاورز علاقه مند ساکن در روستاهای هدف،  ( به پیشنهاد کارشناسان ترویج و زراعت مرکز خدمات ) ارایه شد. ازکشاورزان تقاضا شد که براساس ویژگیهای ظاهری و زراعی ژنوتیپ های مورد سوال، بین 1 تا 5 امتیاز دهی نمایند. 1 به عنوان کم ارزش ترین و 5 با ارزش ترین امتیاز بود.

برای تعیین قابلیت انتقال مجدد، قسمتی از هر کرت را 10 روز پس از مرحله گرده افشانی با کلرات سدیم4/0درصد محلول پاشی گردید. محلول کلرات سدیم بافت فتوسنتز کننده را از بین می برد و موجب می گردد که فتوسنتز جاری متوقف شود وگیاه برای پرکردن دانه فقط به قابلیت انتقال مجدد آسیمیلات ها از دیگر اندامها به دانه استفاده نماید. در مرحله ی رسیدن قسمت محلول پاشی و قسمت شاهد (بدون محلول پاشی) هر کرت جداگانه برداشت شد و نسبت وزن هزاردانه قسمت محلول پاشی شده با وزن هزار دانه تیمار شاهد (بدون محلول پاشی) محاسبه گردید. نسبت بیشتر وزن هزاردانه دو تیمار فوق بیانگر قابلیت نسبی بیشتر انتقال مجدد آسیمیلات ها به دانه است. ارقامی که قابلیت انتقال مجدد بالایی دارند مقاومت به خشکی بیشتری نشان می دهند زیرا زمانی که با تنش خشکی مواجه می شوند و قادر به انجام فتوسنتز نیستند، برای پرکردن دانه ازمواد ذخیره شده در دیگر اندام ها استفاده می کنند.

 برای محاسبه قابلیت انتقال مجدد از فرمول زیر استفاده شد:

Rem=TKW_sp/TKW_chk

در این فرمول Rem، قابلیت انتقال مجدد به روش محلول پاشی، TKW_sp، وزن هزار دانه در شرایط محلول پاشی، _chkTKW، وزن هزاردانه شاهد.( Bagheri, 2011)

برای اندازه گیری قابلیت فتوسنتز سنبله، 10 روز پس از ظهور سنبله ها،  6-5 ساقه با آلومینیوم فویل از سطح زمین تا زیر سنبله پوشانده شد. در زمان رسیدن وزن دانه این سنبله ها با سنبله هایی که ساقه آن ها پوشیده نشده بود، مقایسه گردید. در صورتی که اختلاف وزن دانه این سنبله ها کمتر بود نشانه قابلیت بیشتر فتوسنتزسنبله بود. ارقامی که قابلیت فتوسنتز سنبله بیشتری دارند خشکی را بهتر تحمل می کنند.

جهت انجام تجزیه آماری از نرم افزارMSTATC استفاده شد. در این طرح آماری بر اساس عملکرد شاهد ها و ژنوتیپ ها، بهترین ژنوتیپ ها شناسایی گردیدند. همبستگی ساده بین صفات، با نرم افزار SPSSانجام شد. (Lsd در سطح 1% و 5%).

نتایج و بحث:

رتبه بندی عملکرد دانه ارقام و رتبه میانگین امتیاز کشاورزان:

ژنوتیپ های مورد بررسی علاوه بر رتبه بندی براساس عملکرد، بر اساس میانگین امتیازکشاورزان نیز رتبه بندی شدند - به طوری که کمترین رتبه به بیشترین امتیاز تعلق گرفت- بر اساس این رتبه بندی که در جدول 4-6 آمده است، ژنوتیپ های 16 (ریژاو)، 12، 14(سرداری)، 15 (آذر2) و 6 و13 با رتبه مشترک 4، بالاترین امتیاز را از کشاورزان گرفته اند. همچنین ژنوتیپ های 9، 5، 6، 14 (سرداری)، 4 و 12 از نظر عملکرد برترین ارقام بوده اند. هم چنین رتبه مجموع رتبه های امتیازکشاورزان و عملکرد دانه محاسبه شده که بر اساس جدول 4-8، ژنوتیپ های6و14 (سرداری) با رتبه مشترک 1، 12، 9 و 5 برترین ژنوتیپ ها بودند. طبق این جداول مشاهده گردیدکه ژنوتیپ های 12، 14 (سرداری) و 6 در بین هر دو مشترک هستند که این مطلب نشان می دهدکه کشاورزان منتخب منطقه ایوان، با مشاهده صفات ظاهری تا حدودی قادر به شناسایی ارقام پرمحصول بوده اند و این یعنی کشاورزان در انتخاب ارقام برتر از نظر عملکرد 50% موفقیت داشته اند. این موضوع نشان می دهد که خواسته های کشاورزان در مناطق هدف، فراتر از عملکرد و مقاومت به آفات و بیماری هاست. برداشت و انبارداری ساده، مزه و کیفیت پخت، کیفیت کاه وکلش باقیمانده برای خوراک دام، تعداد کمی از ویژگی های متعدد یک محصول زراعی است که مورد نظر کشاورزان بوده ولی غالبا" به نژادگران در برنامه های اصلاح ژنتیکی ارقام زراعی از این ویژگی های مورد نظر کشاورزان غافلند.

در مطالعه ای کهMorris  و همکاران در سال 1999 داشتند به این نتیجه دست یافتندکه واریته های ذرتی که توسط کارشناسان در ایستگاه های تحقیقاتی اصلاح و معرفی شده بودند، توسط کشاورزان پذیرش کمی داشتند در حالی که واریته هایی که در برنامه های به نژادی با مشارکت کشاورزان انتخاب شده بودند، بسیار مورد توجه کشاورزان قرار گرفت. (Morris, 1999)

همچنین دریک تحقیق دیگر، به نژادگران به این نتیجه رسیدند که درگیرکردن کشاورزان به طور مستقیم در شناسایی و گزینش ژنوتیپ های امیدبخش برای استفاده در برنامه های اصلاحی، سریع تر، کم هزینه تر و معتبرتر بوده است. (Ashby and Lilja, 2004)

عملکرد رقم شاهد سرداری (شماره 14) از دو شاهد دیگر یعنی ژنوتیپ 15 (آذر2) و 16 (ریژاو) به ترتیب 22.5 و 48.6 درصد بیشتر بود و ژنوتیپ 9 با 3203.5 کیلوگرم در هکتار بالاترین عملکرد دانه را داشت و نسبت به ارقام شاهد سرداری، آذر2 و ریژاو به ترتیب 24، 41 و 61 درصد برتری داشت.

قابلیت انتقال مجدد در ژنوتیپ 15 (آذر2) با 0.95 بیشترین مقدار بود که نسبت رقم زراعی ریژاو و سرداری برتری داشت. در کل ژنوتیپ های 15 (آذر2)، 13، 16 (ریژاو)، 8، 7 و 14 (سرداری) از نظر قابلیت انتقال مجدد برترین ژنوتیپ ها بودند. ژنوتیپ هایی که قابلیت انتقال مجدد آن ها یا نسبت وزن هزار دانه آن ها در شرایط محلول پاشی و بدون محلول پاشی بیشتر از 0.9 بود برترین ژنوتیپ ها بودند. نکته مهمی که در این آزمایش مورد توجه است این است که رقم زراعی سرداری که از نظر قابلیت انتقال مجدد از ارقام برتر شناخته شده است  (حق پرست و همکاران ، 1385) و به واسطه این صفت مهم، تنش خشکی آخر فصل را به خوبی تحمل میکند در این جا رتبه ششم را داشت که نشان می دهد در بین ژنوتیپ های مورد بررسی، ژنوتیپ هایی وجود دارند که از نظر این صفت مهم نسبت به رقم زراعی سرداری برتری داشته باشند.

از نظر سرعت رشد اولیه ژنوتیپ 16 (ریژاو) به عنوان برترین ژنوتیپ شناخته شد. ژنوتیپ 5 نسبت به ژنوتیپ های 14 (سرداری) و 15 (آذر2) در رتبه بالاتری قرار گرفت.

به ترتیب ژنوتیپ های 16 (ریژاو)، 5، 14 (سرداری)، 15 (آذر2) و 7 سرعت رشد بیشتری نسبت به سایر ژنوتیپ ها داشتند. ژنوتیپ شاهد 16 (ریژاو) از نظر سرعت رشد اولیه رتبه اول و از نظر قابلیت انتقال مجدد رتبه 3 را بعد از ژنوتیپ های 15 (آذر2)، و 13 داشت و جزو ارقام ایده آل از نظر ترکیب این دو صفت بود. ژنوتیپ  7 از نظر قابلیت انتقال مجدد رتبه 5 و از نظر سرعت رشد اولیه نیز رتبه 5 را داشت که از نظر ترکیب این دو صفت جزو ارقام نسبتا" خوب به شمار می آید. از این ژنوتیپ های  برتر می توان در برنامه دورگ گیری به منظور ایجاد نوترکیب های برتر از نظر این دو صفت مهم در شرایط تنش خشکی استفاده کرد.

در نهایت ژنوتیپ 16 (ریژاو) از نظر تمام صفات رتبه اول را داشت و بعد از آن ژنوتیپ های 2 ، 12 و 14 (سرداری) و 7 قرار گرفتند.

همانطور که مشاهده می شود ژنوتیپ شماره 7 در تمام صفات مرتبط با تنش خشکی جزو 5 ژنوتیپ برتر می باشد و می تواند یکی از ژنوتیپ های معرفی شده باشد که در برنامه های دورگ گیری مورد استفاده قرار می گیرند.

از نظر امتیاز کشاورزان ژنوتیپ 16 (ریژاو) بهترین امتیاز را از کشاورزان گرفت. همان طور که مشاهده می شود ژنوتیپی که از نظر تمام صفات مورد بررسی برترین رتبه را داشت، مورد توجه کشاورزان نیز بوده است. بعد از آن ژنوتیپ 12 بالاترین امتیاز را از کشاورزان کسب کرد. ژنوتیپ 14 (سرداری)، 15 (آذر2) و 13 نیز به ترتیب در رتبه های بعدی از نظر امتیاز کشاورزان قرار گرفتند.

ژنوتیپ های برتر از نظر ترکیب دو صفت عملکرد دانه و امتیاز کشاورزان به ترتیب ژنوتیپ های 14 (سرداری) و 6 با رتبه مشترک 1 ، 12 ، 9 و 5 بودند.

براساس نتایجی که در این تحقیق به دست آمد، پیشنهاد می‌گردد:

1-      به نژادی مشارکتی در محصولات دیگر  نیز به اجرا گذاشته شود.

2-      در مورد تاٌثیرات تبادل دانش محققان و کشاورزان و نقش آنها در تغییرات گزینش ژنوتیپ‌ها بررسی به عمل آید.

3-      اثرات سال و مکان برای منطقه هدف مورد نظر با تکرار آزمایش مورد بررسی قرار گیرد.

4-      ژنوتیپ‌های برتر این تحقیق به همراه ژنوتیپ‌های جدیدتر مورد ارزیابی قرار گیرد.

  نتیجه گیری

بر اساس جدول همبستگی مشخص شد که بین قابلیت فتوسنتز سنبله و قابلیت انتقال مجدد آسیمیلات ها در سطح 1% همبستگی مثبت و معنی دار وجود دارد (r = 0.9) .

در میان صفات اجزاء عملکرد، تعداد سنبله در متر مربع همبستگی منفی و معنی دار در سطح 5% با قابلیت فتوسنتز سنبله نشان داد(r = -0.5)  .

همبستگی عملکرد با تعداد سنبله در متر مربع در سطح 1% مثبت و معنی دار بود (r = 0.87) که این گونه استنباط می شود که افزایش تعداد سنبله در متر مربع تاٌثیر مثبتی در عملکرد دانه داشته است و در این ارقام، عملکرد، بیشتر تحت تاٌثیر تعداد سنبله در متر مربع بوده است.

همبستگی امتیاز کشاورزان با قابلیت فتوسنتز سنبله(r = 0.1)  و قابلیت انتقال مجدد آسیمیلات ها(r = 0.09) مثبت اما غیر معنی دار بود. می توان چنین نتیجه گیری کرد که کشاورزان در امتیاز دهی خود، احتمالا" به صفات مورفولوژیک ویژه ای توجه نشان داده اند.

جداول