ارزیابی برهمکنش ژنوتیپ در خاک‎ ورزی، عملکرد و پایداری ژنوتیپ‎های نخود با ترکیب ویژگی‎های روش‎هایAMMI و BLUP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،خرم آباد، ایران

2 مدیریت جهاد کشاورزی شهرستان کوهدشت، لرستان، ایران

3 مدیریت جهاد کشاورزی شهرستان دلفان، لرستان، ایران

4 بخش تحقیقات گیاهپزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، خرم‌آباد، ایران

چکیده

سابقه و هدف: امروزه کشاورزی حفاظتی در مناطق دیم به دلیل پتانسیل آن برای به حداقل رساندن خطرات اقلیمی، کاهش فرسایش خاک، بهبود کیفیت خاک و رطوبت بیشتر قابل دسترس، اهمیت زیادی پیدا کرده است. مطالعات کمی در مورد برهمکنش خاک‌ورزی × ژنوتیپ برای عملکرد نخود در زمین‌های دیم گزارش شده است. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارایی مدل‎های استفاده شده در تجزیه پایداری شامل شاخص‎های مختلف AMMI، ترکیب دو روش AMMI و BLUP، شاخص‎های WAASB و WAASBY و همچنین ترسیم نمودارهای مختلف برای درک بهتر اثر متقابل ژنوتیپ در خاک‎ورزی (محیط) و شناسایی ژنوتیپ‎های پر محصول نخود سازگار با شرایط آب و هوایی مناطق دیم در سیستم‎های مختلف خاک‎ورزی بود.
 
مواد و روشها: شانزده ژنوتیپ نخود تحت سه سیستم خاک‎ورزی شامل خاک‎ورزی معمولی با حذف کامل بقایا  (Conventional Tillage)،  کم‎خاک‎ورزی (شخم با گاوآهن قلمی داخل باقیمانده پوشش گیاهی در عمق 10 تا 15 سانتی متری خاک – Reduced Tillage) و بدون خاک‌ورزی با باقی ماندن پوشش گیاهی در سطح خاک (Conservation Agriculture) در مزارع کشاورز (پایگاه نوآوری) در شهرستان دلفان در استان  لرستان، طی دو سال زراعی (1398-1400) مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه‎های آماری برای تعیین پایداری ژنوتیپ‎ها در سیستم‎های مختلف خاک‎ورزی، با استفاده از بسته تجزیه آزمایش‎های چندمحیطی Metan و GGE در نرم‎افزار R انجام شد. از پارامترهای تجزیه AMMI و همچنین پارامترهای مبتنی بر تجزیه AMMI که شامل ASV،SIPC ، EV، ZA، SSI، WAASB و WAASBY بودند، روی ماتریس برهمکنش ژنوتیپ در محیط (خاک‎ورزی) حاصل از بهترین پیش‎بینی نااریب خطی (BLUP) استفاده شد.
 
نتایج و بحث: نتایج آزمون نسبت درست‎نمایی نشان داد که اثر ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ در خاک‎ورزی بر عملکرد دانه معنی‎دار بود. بنابراین، تجزیه بهترین پیش‎بینی خطی نااریب برای این داده‎ها مناسب تشخیص داده شد. بر اساس شاخص ارزش پایداری امی (ASV)، ژنوتیپ‎های 10، 4، 9، 14 و 12 دارای عملکرد پایدارتر بودند. شاخص انتخاب همزمان (SSIASV) بر اساس ASV، ژنوتیپ‎های 9، 4، 13، 10 و 6 را از نظر عملکرد دانه و پایداری عملکرد، به عنوان ژنوتیپ‎های برتر شناسایی کرد. نمودار بای‎پلات AMMI2 بر مبنای دو مؤلفه اصلی اول، ژنوتیپ‎های 11، 2 و 6 را به عنوان ژنوتیپ‎های دارای پایداری عملکرد شناسایی کرد. با توجه به اینکه در محاسبه بای‎پلات AMMI2، تمام مؤلفه‎های اصلی سهیم نیستند و فقط مؤلفه‎های اصلی اول و دوم با توجیه 18/47 و 25/26 درصد از برهمکنش ژنوتیپ در محیط به کار گرفته شده‎اند، از شاخص پایداری ژنوتیپی WAASBY استفاده شد که امکان تفسیر همزمان بر پایه میانگین عملکرد و پایداری عملکرد را در یک نمودار دو بعدی فراهم می‎آورد. بر اساس شاخص WAASBY مبتنی بر تجزیه BLUP، ژنوتیپ‎های 4، 5، 6، 8، 9، 11 و 15 پرمحصول با عملکرد پایدار شناخته شدند. نتایج نمودار موزائیکی نشان داد که سهم ژنوتیپ و برهمکنش ژنوتیپ در محیط (خاک‎ورزی) به ترتیب 38/5 و  62/94 درصد از تنوع کل بود.
 
نتیجه گیری: در مجموع به نظر می‎رسد که استفاده از نمودار WAASBY با وزن‎دهی متغیر از صفر تا صد برای شاخص WAASB و میانگین عملکرد دانه می‎تواند به نتایج مطمئن‎تری از تجزیه پایداری با بهره‎گیری از تجزیه‎هایی مانند تجزیه عاملی، BLUP و AMMI در شناسایی ژنوتیپ‎های برگزیده بینجامد. با توجه به اینکه از مدل مختلط و همچنین تمام مؤلفه‎ها در محاسبه شاخص WAASBY استفاده شد، به نظر می‎رسد که این شاخص برتر از سایر شاخص‎ها باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Genotype × Tillage Interaction, Yield and Stability of Chickpea Genotypes by Combining the Features of AMMI and BLUP Methods

نویسندگان [English]

  • Payam Pezeshkpour 1
  • Reza Amiri 1
  • Mohammad Jafari 1
  • Ali Minapour 2
  • Sayed Farshad Babaie Mohammadi 3
  • Roshanak Ghorbani 4
1 Crop and Horticultural Science Research Department, Lorestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Khorramabad, Iran
2 Agricultural Jihad Management of Kuhdasht, Lorestan, Iran
3 Agricultural Jihad Management of Delfan, Lorestan, Iran
4 Plant Protection Research Department, Agricultural and Natural Resourses Research and Education Center, AREEO, Khoramabad, Iran
چکیده [English]

Introduction: Nowadays, conservation agriculture in dryland areas has gained great importance due to its potential to minimize climate hazards, reduce soil erosion, improve soil quality and increase available moisture. Few studies have been reported on genotype × tillage interaction for chickpea yield in dryland areas. The aim of this study was to evaluate the efficiency of the models used in stability analysis, including different AMMI indices, a combination of the two AMMI and BLUP methods, WAASB and WAASBY indices, and also to draw different diagrams to better understand the interaction of genotype × tillage (environment) and identify high-yielding chickpea genotypes adapted to the climatic conditions of rainfed regions in different tillage systems.
 
Materials and methods: Sixteen chickpea genotypes were evaluated under three tillage systems including conventional tillage with complete residue removal (CT), reduced tillage (ploughing with a chisel plough into the remaining vegetation cover at a depth of 10 to 15 cm of soil - RT), and no-till with vegetation remaining on the soil surface (CA) in farmer's fields in Delfan county, Lorestan province, during two cropping years (2019-2020). Statistical analyses were performed to determine the stability of genotypes in different tillage systems using the Metan and GGE multi-environmental experiment analysis packages in R software. AMMI statistical parameters as well as AMMI statistical-based parameters including ASV, SIPC, EV, ZA, SSI, WAASB, and WAASBY were used on the genotype × environment (tillage) interaction matrix obtained from the best linear unbiased prediction (BLUP).
 
Results and discussion: The results of the likelihood ratio test showed that the effect of genotype and genotype × tillage interaction was significant on grain yield. Therefore, the unbiased best linear prediction (BLUP) analysis was considered appropriate for these data. Based on the AMMI Stability Value Index (ASV), genotypes 10, 4, 9, 14 and 12 had more stable yield. The simultaneous selection index (SSIASV) based on ASV identified genotypes 9, 4, 13, 10 and 6 as superior genotypes in terms of grain yield and yield stability. The AMMI2 biplot diagram based on the first two principal components identified genotypes 11, 2 and 6 as genotypes with yield stability. Considering that not all principal components contribute to the AMMI2 biplot calculation and only the first-two principal components are used, accounting for 18.47 and 25.26 percent of the genotype × tillage (environment) interaction, the WAASBY genotypic stability index was used, which allows simultaneous interpretation based on average yield and yield stability in a two-dimensional graph. Based on the WAASBY index based on BLUP analysis, genotypes 4, 5, 6, 8, 9, 11, and 15 were identified as high-yielding with stable yield. The results of the mosaic plot showed that the contribution of genotype and genotype × tillage (environment) interaction was 38.5 and 62.94 percent of the total variation, respectively.
 
Conclusion: Overall, it seems that using the WAASBY chart with variable weighting from 0 to 100 for the WAASB index and average grain yield can lead to more reliable results from stability analysis using analyses such as factor analysis, BLUP, and AMMI in identifying selected genotypes. Considering that the mixed model and all components were used in calculating the WAASBY index, it seems that this index is superior to other indices.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Single value decomposition
  • simultaneous selection
  • heatmap
  • mosaic chart