نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی حدادی نژآد ¹
• حمیدرضا فنایی ²
• نادعلی باقری ³
• مانی معرفت زاده خامنه ⁴
• نوشین رحمانی ⁵

¹ گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

² مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، کرج، ایران

³ گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

⁴ بخش تحقیقات ژنتیک و بانک ژن گیاهی ملی ایران، مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، کرج، ایران.

⁵ گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری. ایران.

چکیده

هدف: گرایش جهانی به گیاه‌درمانی مسئله حفاظت از گونه‌های دارویی در تمام نقاط جهان را پر اهمیت کرده است. یکی از چالش‌های توسعه سیاه‌دانه عدم شناخت صفات مؤثر در بهبود عملکرد و نبود جمعیت یا رقم اصلاحی دارای ویژگی‌های زراعی مناسب با شرایط اکولوژیک مناطق کشور می‌باشد. این پژوهش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی اکوتیپ‌های بومی سیاه‌دانه با استفاده از نشانگرهای مورفوفنولوژیک و معرفی نمونه‌های مناسب کشت در منطقه کرج انجام شد.
روش پژوهش: تعداد 20 اکوتیپ بومی در قالب طرح آزمایشی بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1401-1400 در مزرعه پژوهشی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر ارزیابی شد.
یافته‌ها: تجزیه واریانس تنوع بالایی بین اکوتیپ‌ها از نظر صفات فنولوژیک (تعداد روز تا گلدهی و رسیدگی)، ارتفاع بوته، عملکرد و اجزای عملکرد (تعداد فولیکول در بوته، تعداد بذر در فولیکول و وزن هزاردانه) نشان داد. در مقایسه میانگین‌ها براساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن (احتمال 5 درصد) بیش‌ترین عملکرد دانه در اکوتیپ‌هایی ثبت شد که بیش‌ترین قطر طولی و عرضی فولیکول، تعداد فولیکول در بوته، تعداد دانه در فولیکول و وزن هزاردانه را داشتند. کم‌ترین و بیش‌ترین عملکرد دانه مربوط به اکوتیپ‌های TN-82-191 (946 کیلوگرم در هکتار) و TN-82-750 (1749 کیلوگرم در هکتار) با اختلاف 88/45 درصدی بود. هم‌چنین اکوتیپ TN-82-750 نسبت به میانگین عملکرد به‌دست‌آمده از برتری 078/26 درصدی برخوردار بود. عملکرد دانه همبستگی مثبت معنی‌داری با صفات طول فولیکول (67/0)، تعداد فولیکول در بوته (84/0) و تعداد بذر در فولیکول (60/0) داشت. براساس تجزیه خوشه‌ای اکوتیپ‌ها در سه دسته متمایز گروه‌بندی شدند. در گروه اول اکوتیپ‌های دیرگل و دیررس با تعداد انشعاب ساقه، ارتفاع بوته و قطر فولیکول بیش‌تر قرار گرفتند. در اکوتیپ‌های گروه دوم بیش‌ترین عملکرد دانه مشاهده شد که احتمالاً با طولانی‌تر بودن دوره بین گلدهی و رسیدگی دانه (دوره پرشدن دانه) مرتبط بود. در تجزیه به عامل‌ها سه عامل نخست 90/73 درصد از تغییرات را توجیه نمودند که به‌ترتیب عامل صفات مورفوفنولوژیک، عملکرد و اجزای عملکرد و شاخص رشد طولی نام‌گذاری شدند.
نتیجه‌گیری: در این مطالعه، اکوتیپ TN-82-750 به‌عنوان نمونه زودرس، TN-82-691، TN-59-224 و IPK میان‌رس و TN-59-254 دیررس با عملکرد بالا شناسایی شدند. به‌نظر می‌رسد این اکوتیپ‌ها می‌توانند برای مناطق با فراهمی آب و نهاده‌های موجود قابل توصیه باشند. به‌طور کلی، بین اکوتیپ‌ها تنوع ژنتیکی بالقوه بالایی مشاهده شد که با توجه به بومی‌بودن و سازگاری بالا می‌توان از آن‌ها به‌عنوان منبع ژنتیکی ارزشمند در برنامه‌های به‌نژادی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

• به‌نژادی
• تجزیه خوشه‌ای
• تنوع مورفوفنولوژیکی
• ژرم‌پلاسم

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the genetic diversity of native ecotypes of black cumin (Nigella sativa L.) using morpho-phenological markers

نویسندگان [English]

• Mehdi Hadadi Nejad ¹
• hamidreza fanaei ²
• NadAli Bagheri ³
• Manni Marefatzadeh-Khameneh ⁴
• Noosheen Rahmani ⁵

¹ Horticulture Science, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran

² Seed and Plant Improvement Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.

³ Horticulture Science, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.

⁴ Department of Genetics and National Plant Gene Bank of Iran, SPII., AREEO, Karaj, Iran

⁵ Horticulture Science, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.

چکیده [English]

Objective: The global shift toward phytotherapy has made the conservation of medicinal plant species critically important. One challenge in developing black cumin cultivation is the limited knowledge of traits influencing yield improvement, as well as the lack of populations or improved cultivars with suitable agronomic characteristics adapted to diverse ecological conditions. This research aimed to investigate the genetic diversity of native black cumin ecotypes using morpho-phenological markers and to identify suitable genotypes for cultivation in the Karaj region.
Methods: Twenty native ecotypes were evaluated in a randomized complete block design (RCBD) with three replications during the 2021-2022 growing season at the research farm of the Seed and Plant Improvement Institute (SPII) in Karaj, Iran.
Results: Analysis of variance revealed significant diversity among ecotypes for phenological traits (days to flowering and maturity), plant height, yield, and yield components (number of follicles per plant, number of seeds per follicle, and thousand-seed weight). Mean comparisons using Duncan's multiple range test (P ≤ 0.05) showed that the highest seed yield was recorded in ecotypes with the greatest longitudinal and transverse follicle diameters, highest number of follicles per plant, highest number of seeds per follicle, and highest thousand-seed weight. The lowest and highest seed yields belonged to ecotypes TN-82-191 (946 kg/ha) and TN-82-750 (1749 kg/ha), respectively, representing a 45.88% difference. Furthermore, ecotype TN-82-750 showed a 26.08% superiority over the average yield. Seed yield displayed a significant positive correlation with follicle length (r= 0.67), number of follicles per plant (r = 0.84), and number of seeds per follicle (r= 0.60). Cluster analysis grouped the ecotypes into three distinct classes. The first group contained late-flowering and late-maturing ecotypes with higher stem branch numbers, plant height, and follicle diameter. The second group exhibited the highest seed yield, which was possibly attributable to a longer seed-filling period (i.e., the interval between flowering and seed maturity). Factor analysis indicated that the first three factors accounted for 73.90% of the total variation, named as morpho-phenological traits factor, yield and yield components factor, and longitudinal growth index factor, respectively.
Conclusion: Ecotype TN-82-750 was identified as an early-maturing, high-yielding sample; TN-82-691, TN-59-224, and IPK as medium-maturing; and TN-59-254 as a late-maturing, high-yielding ecotype. These ecotypes can be recommended for different regions depending on available water and input conditions. Overall, a high potential for genetic diversity was observed among the ecotypes, which—given their native status and high adaptability—can serve as a valuable genetic resource in breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

• Breeding strategies
• Cluster analysis
• Germplasm
• Morpho-phenological diversity