تنوع ژنتیکی تحمل به کم آبی و برگشت پذیری در ژنوتیپ‌های چمانواش بلند (Festuca arundinacea Schreb.)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

2 استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

3 دانش‌آموخته دکتری، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

چکیده

هدف: خشکسالی‌های مکرر و محدودیت منابع آبی، تهدیدی جدی برای پایداری تولید علوفه و کیفیت چمن در مناطق خشک و نیمه‌خشک محسوب می‌شوند. شناسایی ژنوتیپ‌های دارای توان برگشت‌پذیری بالا پس از تنش خشکی می‌تواند شاخصی کلیدی برای افزایش تاب‌آوری و پایداری در برنامه‌های به‌نژادی گراس‌های فصل خنک باشد. این پژوهش با هدف بررسی تنوع ژنتیکی و شناسایی ژنوتیپ‌های برتر چمانواش بلند (Lolium arundinaceum (Schreb.)) از نظر برگشت‌پذیری پس از تنش خشکی طولانی مدت انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، 108 ژنوتیپ چمانواش بلند (فسکیوی بلند) طی سال‌های 1401-1397 در شرایط مزرعه‌ای تحت دو رژیم آبیاری نرمال و کم آبیاری (تنش خشکی) ارزیابی شدند. در سال چهارم، آبیاری به‌مدت ۶۰ روز در تابستان قطع شد، تا آثار خشکی طولانی‌مدت ‌در ژنوتیپ‌ها ظاهر شود و سپس متعاقباً (به‌مدت شش هفته) از سر گرفته شد. پس از رشد مجدد، صفات عملکرد علوفه تر و خشک برگشت‌پذیری، ارتفاع برگ برگشت­‌پذیری، قطر طوقه برگشت‌­پذیری و امتیاز برگشت‌پذیری اندازه‌گیری و آنالیز شدند.
نتایج: اثر رژیم آبیاری، ژنوتیپ و برهم‌کنش آن‌ها بر تمام صفات در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود. میانگین عملکرد علوفه خشک برگشت­‌پذیری در تیماری که سال‌ها تحت کم آبیاری بود (تیمار تنش خشکی)، 24 درصد نسبت به شرایط نرمال کاهش یافت. با این حال، تنوع ژنتیکی گسترده‌ای بین ژنوتیپ‌ها مشاهده گردید. امتیاز برگشت‌پذیری از 6 در شرایط نرمال، به 4/4  در شرایط کم آبیاری کاهش یافت، که نشان‌دهنده کاهش قابل توجه توان بازیابی ژنوتیپ‌ها بود. همبستگی مثبت و قوی بین عملکرد علوفه تر برگشت‌­پذیری با عملکرد علوفه خشک برگشت‌­پذیری (96/0)، ارتفاع برگشت­‌پذیری (92/0) و قطر طوقه برگشت‌­پذیری (81/0) مشاهده شد. همچنین تحلیل مؤلفه‌های اصلی نشان داد دو مؤلفه نخست بیش از ۹۰ درصد واریانس کل داده‌ها را تبیین کردند و ژنوتیپ‌های برتر در نزدیکی صفات عملکردی و برگشت‌پذیری قرار گرفتند. چند ژنوتیپ شاخص با امتیاز بالای برگشت‌پذیری و عملکرد مناسب شناسایی شدند که پتانسیل استفاده به‌عنوان والدین را در برنامه‌های به‌نژادی دارند.
نتیجه‌گیری: این پژوهش نشان داد که برگشت‌پذیری پس از خشکی شاخصی قابل اعتماد و کارآمد برای شناسایی ژنوتیپ‌های متحمل چمانواش بلند است. همچنین تیمار کم آبیاری تاثیر معنی‌داری بر نمود ژنوتیپ­‌های چمانواش بلند پس از وقوع تنش خشکی شدید دارد. ژنوتیپ‌های دارای امتیاز برگشت‌پذیری بالا نه‌تنها توانایی بیشتری در بازیابی عملکرد پس از تنش دارند، بلکه از نظر ویژگی‌های مورفولوژیکی نیز برتری نشان دادند. بنابراین، به‌کارگیری این شاخص در غربالگری می‌تواند راهبردی مؤثر برای بهبود پایداری و کیفیت چمن‌ها در شرایط خشکی طولانی‌مدت باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Genetic diversity for drought tolerance and recovery in tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) genotypes

نویسندگان [English]

  • Ahmadreza Behrooz 1
  • Mohammad Mahdi Majidi 2
  • Marzieh Salimi Ghalehtaki 1
  • Mohammad Hadi Taleb 3
1 PhD Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
2 Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
3 Former PhD Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
چکیده [English]

Objective
Recurrent droughts and limited water resources pose a serious threat to forage production and turf quality in arid and semi-arid regions. Identifying genotypes with high post-drought recovery potential can serve as a key strategy for enhancing resilience and sustainability in breeding programs. This study aimed to evaluate genetic diversity and identify superior tall fescue (Festuca arundinacea Schreb. syn. Lolium arundinaceum (Schreb.) Darbysh.) genotypes based on their recovery following drought stress.
Materials and Methods
A total of 108 tall fescue genotypes were evaluated under field conditions from 2018 to 2022 under two irrigation regimes (normal and severe drought stress). In the fourth year, irrigation was withheld for 60 days during the summer and subsequently resumed. The assessed traits included green and dry forage recovery, leaf height recovery, crown diameter recovery, and an overall recovery score. Data were analyzed using analysis of variance (ANOVA), correlation, and principal component analysis (PCA).
Results
The results of ANOVA revealed that irrigation regime, genotype, and their interaction significantly affected all measured traits (P < 0.01). Severe drought stress significantly reduced performance, with mean dry forage recovery under stress decreasing by approximately 24 percent compared to normal conditions. Nevertheless, substantial genetic variation was observed among genotypes. The average recovery score declined from 6.0 under regular irrigation to 4.4 under severe drought, indicating a significant impairment of recovery capacity.  Strong positive correlations were observed between green forage recovery and other key traits: dry forage recovery (r = 0.96), leaf height recovery (r = 0.92), and crown diameter recovery (r = 0.81). PCA showed that the first two principal components collectively explained for 90 percent of the total variance. Based on this analysis, several genotypes exhibiting high recovery scores and adequate agronomic performance were identified as promising candidates for use as parents in breeding programs.
Conclusion
Post-drought recovery serves as a reliable and effective indicator for identifying drought-tolerant tall fescue genotypes. Genotypes exhibiting high recovery scores demonstrated not only enhanced restoration of performance following stress but also superior morphological characteristics. Therefore, incorporating post-drought recovery as a key screening criterion presents an effective strategy for improving turf quality and resilience under prolonged drought conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cool-season grasses
  • Drought
  • Persistence
  • Regrowth
  • Summer dormancy