مقدمه. 3

1-1- تنوع ژنتیکی.. 3

1-2- روش های شناسایی و بررسی تنوع ژنتیکی.. 4

1-3- اهمیت تولید دانه های روغنی.. 6

1-4- خصوصیات مهم گیاه شناسی گلرنگ… 7

1-5- نحوه گرده افشانی.. 8

1-6- بذر. 8

1-7- منشاء جغرافیایی.. 8

1-8- تاریخچه کشت گلرنگ… 9

1-9- پراکنش و تولید جهانی گلرنگ… 10

1-10- مصارف گلرنگ… 11

1-11- روش‌های اصلاحی گلرنگ… 12

1-12- نقاط ضعف گلرنگ… 13

1-13- اهداف اصلاحی گلرنگ… 13

1-14- اهداف مطالعه. 14

فصل دوّم: بررسی منابع

2-1- بررسی تحقیقات مرتبط با تنوع ژنتیکی گلرنگ… 16

فصل سوّم: مواد و روش‌ها

3-1- محل اجرای آزمایش… 26

3-2-  طرح آزمایشی و عملیات زراعی.. 27

3-3- روش‌های نمونه برداری.. 29

3-3-1- تاریخ گلدهی (شروع و پایان) و دوره گلدهی.. 29

3-3-2- تاریخ رسیدگی.. 30

3-3-3- ارتفاع گیاه 30

3-3-4- تعداد شاخه‌جانبی.. 30

3-3-5- طول شاخه‌های جانبی.. 30

3-3-6- وسعت خار برگ.. 30

3-3-7- حاشیه برگ.. 31

 

3-3-8- تعداد قوزه در بوته. 31

3-3-9- شکل قوزه 31

3-3-10- قطر قوزه 31

3-3-11- طول و عرض براکته. 31

3-3-12- تعداد دانه در قوزه 31

3-3-13- وزن هزار دانه. 31

3-3-14- اندازه بذر. 32

3-3-15- عملکرد دانه در هکتار. 32

3-3-16- درصد روغن.. 32

3-3-17- عملکرد روغن.. 32

3-4- روش‌های آماری.. 32

3-4-1- تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات کمی.. 33

3-4-2- استفاده از آمار توصیفی به منظور درک کلی از صفات.. 34

3-4-3- همبستگی ساده بین صفات.. 35

3-4-4- گروه‌بندی جمعیت‌ها 35

3-4-4-1 تجزیه کلاستر. 35

3-4-4-2 تحلیل عاملی 39

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- نتایج حاصل از بررسی صفات زراعی.. 43

4-1-1-  تجزیه واریانس… 43

4-1-2- مقایسات میانگین و آمار توصیفی صفات کمی.. 45

4-1-3- گزینش ژنوتیپ‌های برتر برای صفات اقتصادی.. 58

4-1-4- همبستگی ساده بین صفات.. 60

4-1-5- تجزیه به عامل‌ها 63

4-1-6- تجزیه کلاستر. 65

4-1-6-1 تجزیه کلاستر ژنوتیپ‌ها 65

4-1-6-2 تجزیه کلاستر صفات کمّی.. 68

4-2-1- آمار توصیفی برای صفات کیفی.. 71

این مطلب را هم بخوانید :

نتیجه‌گیری کلی.. 73

پیشنهادات.. 74

منابع و مآخذ. 75

چکیده انگلیسی.. II

 

 

فهرست جداول

جدول 1-1- وضعیت سطح زیر کشت، تولید و عملکرد دانه گلرنگ در جهان طی 10 سال (2011-2002)………………………..13

جدول 3-1- برخی مشخصات جغرافیایی و اقلیمی محل اجرای آزمایش………………………………………………………………………35

جدول3-2- آمار هواشناسی سال زراعی91-90 ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم سرارود………………………………………………….36

جدول 3-3- اسامی 100 ژنوتیپ گلرنگ تحت بررسی در شرایط دیم- سرارود 1391- 1390………………………………………..38

جدول3-4- امید ریاضی میانگین مربعات مربعات  تجزیه واریانس لاتیس مربع ساده در مدل تصادفی………………………………43

جدول4-1-  تجزیه واریانس ژنوتیپ های  تحت بررسی از نظر صفات زراعی در  شرایط دیم………………………………………..57

جدول 4-2- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) طرح بلوکهای کامل تصادفی ژنوتیپ های گلرنگ از نظر طول و عرض براکته‌ها در شرایط دیم…………………………………………………………………………………………………………………………………..57

جدول 4-3-  مقایسه میانگین ژنوتیپ های  تحت بررسی از نظر صفات زراعی در  شرایط دیم………………………………58

جدول 4-4- برآورد واریانس‌های ژنتیکی، محیطی و فنوتیپی، ضریب تنوع ژنتیکی، فنوتیپی و وراثت پذیری عمومی صفات  اندازه گیری شده در 100 ژنوتیپ گلرنگ در شرایط دیم……………………………………………………………………………………….63

جدول 4- 5- همبستگی ساده بین صفات کمّی ژنوتیپ های  تحت بررسی از نظر صفات زراعی در  شرایط دیم………76

جدول 4-6- جدول عامل های چرخش یافته ژنوتیپ های  تحت بررسی از نظر صفات زراعی در  شرایط دیم …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………79

جدول 4-7- مقایسه میانگین و انحراف معیار کلاسترها…………………………………………………………………………………….84

جدول 4-8- نحوه ارزیابی ، ژنوتیپ‌ها و شاخص شانون صفات کیفی در کلکسیون گلرنگ مورد بررسی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….88

 

فهرست نمودارها

نمودار 3-1- بارندگی، تبخیر و متوسط دمای حداقل و حداکثر مطلق در سال زراعی 2012-2011  ایستگاه سرارود………………36

نمودار 4 -1-پراکنش عملکرد دانه، مقدار میانگین  و مقدار یک انحراف معیار بالاتر از میانگین در ژنوتیپ‌های تحت بررسی گلرنگ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………72

نمودار 4= 2-  پراکنش عملکرد روغن، مقدار میانگین  و مقدار یک انحراف معیار بالاتر از میانگین در ژنوتیپ‌های تحت بررسی گلرنگ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………73

نمودار 4- 3-  پراکنش میزان روغن دانه، مقدار میانگین و مقدار یک انحراف معیار بالاتر از میانگین در ژنوتیپ‌های تحت بررسی گلرنگ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….73

4-1- دندوگرام حاصل از تجزیه کلاستر ژنوتیپ های مورد بررسی تحت شرایط دیم……………………………………………………..83

4-2- دندوگرام حاصل از تجزیه کلاستر صفات مورد بررسی گلرنگ تحت شرایط دیم…………………………………………………..86

 

چکیده

آگاهی از تنوع ژنتیکی و مدیریت منابع ژنتیکی به عنوان گام مهم برنامه‌های به‌نژادی تلقی می‌شوند. در این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی 19 صفت زراعی و مورفولوژیک ، شامل 14 صفت کمی و 5 صفت کیفی، تعداد 100 نمونه گلرنگ زراعی((Carthamus tinctorius L. در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات کشاورزی دیم- سرارود در سال زراعی 91-90 مورد ارزیابی قرارگرفت. آزمایش در قالب طرح لاتیس ساده 10×10 در کشت پاییزه تحت شرایط دیم انجام یافت. صفات کیفی طول شاخه‌های جانبی، وسعت خاربرگ، حاشیه برگ، شکل قوزه، اندازه بذر و صفات کمی تعداد روز تا شروع و پایان گلدهی و رسیدگی، ارتفاع نهایی گیاه، تعداد شاخه جانبی، تعداد قوزه در بوته، قطر قوزه ، طول و عرض براکته، تعداد دانه در قوزه، وزن هزار دانه، محتوی روغن دانه و عملکرد دانه و روغن ارزیابی شد. نتایج نشان داد که بین تیمارهای تصحیح شده اختلاف معنی‌داری از نظر همه صفات کمی تحت بررسی بجز تعداد روز تا رسیدن و تعداد دانه در قوزه وجود داشت. نتایج آمار توصیفی صفات نشان داد که در صفات کمی تعداد شاخه جانبی ، تعداد قوزه و عملکرد دانه و روغن با بالاترین ضریب تغییرات فنوتیپی و ژنوتیپی و در صفات کیفی طول شاخه‌های جانبی و وسعت خار برگ با بالاترین شاخص شانون ، بیشترین تنوع را دارند. محتوی روغن دانه ژنوتیپ‌ها بین 7/37 – 6/26 درصد با متوسط 9/32 متغیر بود. و متوسط عملکرد دانه ژنوتیپ‌ها 7/593 و دامنه تغییرات 0/980 – 8/296 کیلوگرم در هکتار داشت. وراثت­پذیری­عمومی نسبتاً بالایی در صفات روز تا شروع گلدهی ، طول و عرض براکته، قطر قوزه و محتوی روغن دانه مشاهده شد. بر اساس این نتایج می‌توان گفت که اصلاح به روش گزینش برای این صفات تا حدود زیادی مؤثر است. رابطه خاصی بین محتوی روغن دانه و عملکرد دانه وجود نداشت و گزینش همزمان برای محتوی روغن و عملکرد دانه بالا مناسب‎تر بود. تجزیه‌عاملی با دوران وریماکس 6 عامل را استخراج نمود که حدود 68 درصد تغییرات میان صفات را توجیه نمود. تجزیه‌کلاستر ژنوتیپ‌های گلرنگ به روش وارد و با استفاده از کلیه صفات ژنوتیپ‌ها را در 4 گروه قرار داد به طوریکه بهترین ژنوتیپها از نظر عملکرد دانه و روغن در گروه 2 و 4 قرار داشتند. همچنین گروه‌بندی صفات ، همه صفات کمی اندازه‌گیری شده را در 6 کلاستر قرار داد. کلاستر دوم شامل صفات قطر قوزه، وزن هزار دانه و عملکرد دانه بود. به منظور گزینش ژنوتیپ‌های برتر گلرنگ از نظر سه صفت اقتصادی مهم شامل عملکرد دانه، عملکرد روغن و میزان روغن دانه اقدام به رسم نمودار پراکنش ژنوتیپ‌ها از نظر صفات مورد نظر گردید. نتایج نشان داد که ژنوتیپ‌های شماره 5، 41، 56 و 82 به ترتیب ژنوتیپ‌های محلی عجبشیر، باباریز درشت، لگزی درشت و 377 / S6 / 697 دارای عملکرد دانه و روغن بالا و نیز میزان روغن دانه بالا بودند.

واژه­های کلیدی : گلرنگ زراعی، تنوع ژنتیکی، شرایط دیم، تجزیه و تحلیل چند متغیره

 

فصل اول

مقدمه و کلّیات

 

مقدمه

1-1- تنوع ژنتیکی

اصلاح‌نباتات بر پایه اصول ژنتیکی یکی از فنون موفق در قرن بیستم به شمار می‌رود. افزایش میزان تولید محصولات کشاورزی، ‌همچنین تغذیه جهانی به طور عمده مرهون روش‌های به نژادی یا اصلاح‌نباتات و معرفی واریته‌های پرمحصول اصلاح شده می‌باشد (عبدمیشانی وهمکاران،‌1387). منابع ژنتیکی گیاهی در علم کشاورزی و  تولید غذا، ‌اساس امنیت جهانی غذا هستند. آنها تنوع ژنتیکی موجود در ارقام سنتی، ارقام جدید، خویشاوند و حتی گیاهان زراعی و گونه‌های وحشی دیگر را در بر می‌گیرند. پیش‌بینی می‌شود که جمعیت جهان در سال 2020 میلادی به 8 میلیارد نفر برسد و برای تامین نیاز غذایی روزافزون، استفاده از دامنه وسیع تنوع ژنتیکی موجود در گیاهان دنیا ضروری است (کامسوارا و رائو 2004، سینگ، 1990، جین و همکاران، 1975). افزایش تولید با کیفیت مطلوب مستلزم فعالیت‌های به نژادی بر پایه تنوع وسیع ژرم‌پلاسم است. لذا ژرم‌پلاسم گیاهی پایه و اساس تمامی تحقیقات ژنتیکی و به‌نژادی به منزله خونی است که در کالبد برنامه‌های اصلاح نباتاتی جریان دارد (دانایی و همکاران،‌ 1380). تنوع ژنتیکی یا به علت جدایی جغرافیایی یا به علت موانع ژنتیکی تلاقی‌پذیری[1] است شایان ذکر است که بین مفهوم تغییرپذیری[2]، ‌مفهوم تنوع[3]، تفاوت وجود دارد. بدین معنی که تغییرپذیری دارای تفاوت‌های قابل مشاهده فنوتیپی است اما چنین تفاوت‌های قابل مشاهده‌ای ممکن است در مفهوم تنوع  باشد و یا نباشد (فرشادفر، 1376). یعنی ممکن است  تنوع‌ژنتیکی، ‌بروز ظاهری و فنوتیپی قابل مشاهده نداشته باشد (باقری و همکاران، 1380). آگاهی دقیق از تنوع ژنتیکی مجموعه‌های ژنتیکی گیاهی،‌ ضمن حفظ ذخایر ژنتیکی گیاهی باعث استفاده از آنها در برنامه‌های اصلاحی می‌شود )ویرک و همکاران، 1995). یکی از اولین قدم‌ها در یک برنامه موفق به‌نژادی، ‌تشخیص صحیح ژنوتیپ‌های مطلوب است (صالحی ‌جوزانی و همکاران، 1382 و شعبانی، 1378). ابتدا تنوع توده‌های بومی و موجود مورد انتخاب قرار می‌گیرد و در صورت پیشرفت و رسیدن به یکنواختی تا ایجاد تنوع مصنوعی، این انتخاب گسترش می‌یابد (سرخی هه لو، 1374).

والدینی که از لحاظ ژنتیکی متفاوت هستند هیبریدهایی با هتروزیس بیشتر تولید می‌کنند که احتمال بدست آوردن نتایج تفرق یافته برتر از والدین را افزیش می‌دهند (کرافت و همکاران، 1997 و بیر و همکاران، 1993). بسیاری از ژن‌های مفید در ارقام محلی و جوامع گیاهی پراکنده بوده و در طول هزاران سال توسط کشاورزان، طبیعت به دلیل سازگاری، مقاومت یا تولید محصول بیشتر گزینش شده‌اند (چارکوست و ایسو، ‌1994). تنوع ژنتیکی در جمعیت‌های گیاهی بر اثر مجموعه‌ای از مکانیسم‌ها شامل جهش، نوترکیبی، مهاجرت، جریان ژن[4]، رانده‌شدن ژنتیکی[5] و انتخاب طبیعی یا مصنوعی به وجود آمده و حفظ می‌گردد. استفاده موثر از منابع ژنتیک و ذخایر توارثی گیاهان زراعی نیازمند اطلاع از تنوع، به عنوان یکی از گام‌های پایه‌ای و اساسی در نگهداری و حفاظت مواد ژنتیکی در بانک ژن و اجرای برنامه‌های به نژادی است (قهرمانزاده و همکاران، 1384). علاوه بر این اطلاع از سطح تنوع موجود در ژرم‌پلاسم‌ها خزانه ژنی برای تشخیص تکرار‌ها در بانک‌های ژنی، ‌غنی‌سازی ذخایر ژنتیکی از طریق اینتروگروسیون ژن‌های مطلوب و شناسایی ژن‌های مناسب  ضروری به نظر می‌رسد (محمدی، 1385).

گزینش بر پایه اطلاعات ژنتیکی سبب افزایش عملکرد در هکتار به میزان 50% ظرف مدت 30 تا 40 سال اخیر شده است (ولیزاده، 1372). از این رو ارزیابی تنوع‌ژنتیکی در گیاهان زراعی برای برنامه‌های اصلاح‌نباتات و حفاظت از ذخایر توارث از اهمیت زیادی برخوردار است (فراهانی و همکاران، 1385). یعنی بدون تنوع، ‌هیچ برنامه اصلاحی قابل اجرا نیست. (عبدمیشانی وهمکاران،‌1387).

1-2- روش های شناسایی و بررسی تنوع ژنتیکی

فنوتیپ یک گیاه توسط ترکیب ژنتیکی آن و عوامل محیطی تعیین می‌گردد. صفات مختلف گیاهی را می‌توان از نظر تعداد ژن‌های کنترل کننده و چگونگی تاثیر عوامل محیطی به دو دسته عمده تقسیم‌بندی نمود. صفات کیفی که در کنترل آنها تعداد بسیار کمی ژن دخالت داشته و عوامل محیطی در بروز آنها تأثیر چندانی ندارند. و صفات کمّی که تعداد زیادی ژن و عوامل بی‌شماری در بروز آنها دخالت دارند. صفات کیفی توارث‌پذیری بالایی داشته و در نتیجه انتخاب و اصلاح‌نژاد برای آنها نسبتاً آسان بوده و نیازی به انتخاب غیرمستقیم نیست. بر عکس صفات کمّی توارث پذیری پایینی داشته و انتخاب  مستقیم و اصلاح نژاد برای آنها با مشکل روبرو است. از سال‌های دور محققین اصلاح نباتات در پی یافتن نشانگرهای ژنتیکی که با صفات کمّی پیوستگی نشان می‌دهند، بوده‌اند. از این نشانگرها می‌توان به عنوان معیار غیر مستقیم انتخاب استفاده نمود (فولاد و جونز، 1375). هر شاخص قابل ارزیابی فنوتیپی یا ژنوتیپی را می‌توان نشانگر نامید. رنگ گل، رنگ بذر، یک ترکیب شیمیایی خاص، بو، طعم خاص، فرم‌های مختلف یک آنزیم، پروتئین‌های ذخیره‌ای بذر، تفاوت طولی قطعات برشی دی. ان. ای و غیره را می‌توان به عنوان نشانگر در نظر گرفت (سادات نوری و نجف‌آبادی، 1385). در این روش ژن مورد نظر بر اساس پیوستگی که با یک نشانگر ژنتیکی دارد، تشخیص داده و انتخاب ‌شود یعنی نشانگرهای پیوسته با ژن‌های مورد نظر شناسایی شوند. یکی از پایه‌های اساسی اصلاح نباتات دسترسی و آگاهی از میزان تنوع در مراحل مختلف پروژه‌های اصلاحی است. به همین جهت نشانگرها برآورد مناسبی از فواصل ژنتیکی بین واریته‌های مختلف را نشان می‌دهند (نقوی و همکاران، 1386). مهمترین داده‌هایی که از طریق این گونه بررسی‌ها و مطالعات به دست می‌آیند عبارتند از اطلاعات شجره‌ای[6]، داده‌های مورفولوژیک[7]، ‌داده‌های بیوشیمیایی[8] حاصل از تجزیه و تحلیل ایزوزایم‌ها[9] و پروتئین‌های ذخیره‌ای[10] و اخیراً داده‌های مبتنی بر نشانگرهای دی. ان. ای تمایز و طبقه‌بندی ژنوتیپ‌ها و ارقام گیاهی را  با اطمینان بیشتری امکان‌پذیر ساخته‌اند (فاضلی، 1387).

نشانگرهایی که در مطالعات ژنتیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:

• نشانگرهای مورفولوژیکی و زراعی

نشانگرها هر کدام دارای معایب و مزایایی هستند مشکل عمده نشانگرهای مورفولوژیکی این است که ممکن است آنها فنوتیپ تغییر یافته‌ای را که با نیازهای زارع منطبق نیست شناسایی نماید، دلایل آن می‌تواند یکی از عوامل زیر باشد: غالبیت،‌ عدم تظاهر در مراحل نمو، اثرات مضر محیطی، پلیوتروپی، اپیستازی، ‌تغییرات در نفوذ ژن و کم بودن چندشکلی (اروس، 1993).

• نشانگرهای بیوشیمیایی مانند پروتئین و آیزوزایم

در دهه 1950، نشانگرهای مولکولی قابل مشاهده توسط الکتروفورز پروتئین‌ها تحول شگرفی را ایجاد نمودند. آیزوزایم‌ها به طور گسترده در  بررسی تنوع‌ژنتیکی و طبقه‌بندی گیاهان زراعی به کار گرفته شدند. هر چند در دهه اخیر فناوری‌های مرتبط با دی. ان. ای در این زمینه پیشی گرفته‌اند. تا اواخر دهه 1970 نقشه‌های ژنتیکی تلفیقی (آیزوزایم‌ها و نشانگرهای مورفولوژیکی) بسیاری از گونه‌های مهم تهیه شدند. نشانگرهای پروتئینی نیز معایب ویژه خود را دارند. از معایب این نشانگرها محدود بودن آنهاست. همچنین تظاهر برخی از آنزیم‌ها و پروتئین‌ها تحت تأثیر مرحله رشد گیاه قرار می‌گیرد (نقوی و همکاران، 1386).

• نشانگرهای DNA

مارکرهای مولکولی و نشانگرهای  DNAابزار مناسبی هستند که بر اساس آن می‌توان جایگاه ژنی و کروموزمی عوامل تعیین کننده صفات مطلوب را شناسایی کرد. با دانستن جایگاه یک ژن روی کروموزوم