SUPERVISOR
Mostafa Mobli,Parviz Ehsanzadeh,Seyed ali mohammad MirmohammadyMaibody,Ahmad Arzani
مصطفی مبلی (استاد مشاور) پرویز احسان زاده (استاد مشاور) سیدعلی محمد میرمحمدی میبدی (استاد مشاور) احمد ارزانی (استاد راهنما)
STUDENT
Mahmoud Akrami
محمود اکرمی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
TITLE
Genetic Analysis of Salinity Tolerance in Some Melon (Cucumis melo L.) Cultivars
Melon (cantaloupe), Cucumis melo L. is one of the most economically important species of Cucurbitaceae, which is mostly cultivated in arid and semi-arid regions of the world, where the challenging abiotic stresses such as salinity are present. To our knowledge, there has not been yet any reported comprehensive study on salinity tolerance of indigenous cultivars and genetics of salinity tolerance in melon under field conditions. The present study was conducted to evaluate genetic and physiology of the economically important and salinity tolerance related traits. In the first experiment, 16 native melon cultivars collected from different regions of Iran and one exogenous cultivar (‘Galia’) were evaluated in terms of agronomic and physiological characteristics under the open normal and saline field conditions at the Lavark Research Station, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran during two-growing seasons. Salinity treatment was applied through irrigation with saline water (EC w =14 dSm -1 ). The results revealed high genotypic variation for the evaluated traits, including morphological, agronomic, phenological, quality and salinity tolerance related traits. Most of the studied traits were significantly affected by salinity stress. The results of principal component analysis showed the factors that contribute to higher yield under salinity include lower yield loss, low concentration of Na + , high concentration of K + and high K + /Na + ratio. ‘Sabouni’ and ‘Shahabadi-1’ cultivars were found to be the most salinity-tolerant cultivars. These tolerant cultivars also had the highest relative water content (RWC), membrane stability index (MSI), salinity tolerance index (STI), and the lowest malondialdehyde content (MDA), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and salinity susceptibility index (SSI) under stress conditions. Therefore, they can be used as suitable cultivars for production under saline conditions or as parents in salinity tolerance breeding programs. The results of multiple regression analysis showed that the main components of yield (fruit weight and fruit number), MDA content and leaf Na + concentration were the most important factors in salinity tolerance. The second experiment was carried out with intercrossing 11 selective melon cultivars with different levels of tolerance using a 11 × 11 half diallel design. The resultant hybrids along with parents (55 hybrids and 11 parents) were planted in a simple rectangular lattice design for each normal and saline field conditions and various agronomic and physiological traits were evaluated. High genetic variation was observed for all of the studied traits. The results of diallel analysis based on Griffing and Jinks-Hayman methods showed that both additive and non-additive gene effects are involved in the controlling the traits. According to the genetic ratio, additive and dominance variances, and also heritability estimates, non-additive effects were more important in governing the traits except fruit weight, fruit width, seed cavity width, flesh thickness and total soluble solids in normal conditions. In saline condition, all the traits with the exception of fruit crown length, days to maturity, fruit width, seed cavity width and flesh thickness were controlled by a much higher non-additive gene action. ‘Rishbab’, ‘Sabouni’, ‘Till-Toroq’ and ‘Dastjerdi’ parents in normal conditions and ‘Shahabadi’, ‘Dastjerdi’, ‘Sabouni’, ‘Savehie’ and ‘Rishbaba’ parents in saline conditions were the superior general combiners for the major economic traits, fruit quality and salinity tolerance related physiological traits. These parents can be employed to improve the traits by accumulating alleles with additive gene effects in a recurrent selection program. The hybrids Shahabadi × Dastjerdi, Magasi × Majidi-Abarkouh, Till-Toroq × Savehie and Savehie × Sabouni in normal conditions and Shahabadi × Dastjerdi, Magasi × Dastjerdi, Magasi × Majidi-Abarkouh and Till-Toroq × Savehie in saline conditions showed the highest specific combining ability (SCA) and heterosis for most of the traits. In the third experiment, fruit sugar components of selected parents and their hybrids grown in normal and saline conditions were assessed using high performance liquid chromatography (HPLC) method. The results showed that salinity stress caused a significant increase in sucrose, glucose and fructose concentrations leading to higher fruit sweetness viz fruit sugar and total soluble solids. In addition, the high heritability estimates for total soluble solids and sugar components revealed the high impact of additive gene effects in controlling these traits. Key words: Melon, Sugar components, Physiological traits, Diallel analysis, Gene action, Heritability.
طالبی ( Cucumis melo L.) یکی از گونههای مهم و اقتصادی خانواده کدوئیان است که بیشتر در مناطق خشک و نیمه خشک دنیا، دارای معضل تنشهای غیرزنده از جمله تنش شوری کشت و کار میشود. اطلاعات در زمینه تحمل شوری ارقام بومی طالبی و ژنتیک صفات مرتبط با تنش شوری در شرایط مزرعه در طالبی محدود است. پژوهش حاضر به مطالعه ژنتیکی و فیزیولوژیک صفات مهم اقتصادی و نیز صفات مرتبط با تحمل تنش شوری پرداخته است. در مطالعه اول 16 رقم بومی طالبی جمعآوری شده از مناطق مختلف ایران و یک رقم خارجی (‘Galia’) طی دو سال در محل مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان واقع در لورک نجفآباد مورد ارزیابیهای زراعی و فیزیولوژیک تحت شرایط معمول و تنش شوری قرار گرفتند. تیمار تنش شوری از طریق آبیاری با آب با هدایت الکتریکی dS m -1 14 در مرحله رشد رویشی انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که تنوع ژنتیکی بالایی بین ارقام از نظر صفات مورد بررسی از جمله صفات مورفولوژیک، زراعی، فنولوژیک، کیفیت میوه و نیز صفات فیزیولوژیک مختلف مرتبط با تحمل شوری وجود دارد. اغلب صفات مورد مطالعه بطور معنیداری تحت تأثیر تنش شوری قرار گرفتند. بر اساس نتایج تجزیه به مؤلفه های اصلی و با در نظر گرفتن عملکرد میوه بالاتر در شرایط تنش شوری به همراه افت عملکرد پایینتر، همچنین کم بودن غلظت سدیم و بالا بودن غلظت پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم، ارقام صابونی و شاهآبادی-1 بعنوان متحملترین ارقام شناخته شدند. همچنین این ارقام متحمل دارای بیشترین محتوای آب نسبی برگ (RWC)، شاخص پایداری غشاء (MSI)، شاخص تحمل تنش (STI) و کمترین میزان مالون دی آلدهید (MDA)، پراکسید هیدروژن (H 2 O 2 ) و شاخص حساسیت به تنش(SSI) در شرایط تنش بودند. بنابراین میتوان از آنها بعنوان ارقام قابل توصیه برای کاشت در شرایط شوری و یا بعنوان والدین برای اصلاح تحمل شوری استفاده نمود. نتایج حاصل از رگرسیون چندگانه نشان داد که اجزای اصلی عملکرد (وزن میوه و تعداد میوه) محتوای مالون دیآلدهید و غلظت سدیم برگ مهمترین عوامل دخیل در تحمل شوری بودند. مطالعه دوم با انجام تلاقی بین 11 رقم انتخابی طالبی با سطوح متفاوت تحمل در قالب طرح ژنتیکی دایآلل 11×11 بصورت یکطرفه اجرا شد. در اردیبهشت 1394، ژنوتیپها (شامل 55 تلاقی مستقیم و 11 والد) در قالب یک طرح لاتیس مستطیل ساده و جداگانه برای محیط معمول و شوری در شرایط مزرعه کشت گردیدند و صفات مختلف زراعی و فیزیولوژیک ارزیابی شد. تنوع ژنتیکی بالایی بین والدین و هیبریدها از نظر تمام صفات مورد بررسی وجود داشت. تجزیه دایآلل به روشهای گریفینگ و جینکز-هیمن انجام گردید. نتایج نشان داد که هر دو آثار افزایشی و غیرافزایشی ژنها در اداره ژنتیکی این صفات در دو محیط دخالت داشتهاند. بر اساس نسبت ژنتیکی، واریانسهای افزایشی و غالبیت و نیز برآوردهای وراثتپذیری خصوصی در محیط معمول در اداره تمامی صفات به جز وزن میوه، عرض میوه، عرض حفره میوه، ضخامت گوشت و مواد جامد محلول اهمیت آثار غیرافزایشی بیشتر بوده است. در محیط تنش شوری همه صفات به جز فاصله تشکیل میوه از طوقه، روز تا رسیدگی، عرض میوه و عرض حفره میوه و ضخامت گوشت میوه با تأثیر بیشتر جز غیرافزایشی اداره میشدند. اثر معنیدار غالبیت در اداره صفات بیانگر سودمند بودن ایجاد هیبرید و بهرهبرداری از هتروزیس میباشد. نتایج حاصل از روش جینکز و هیمن نشان داد که در محیط معمول به جز صفات قطر طوقه، تعداد شاخه اصلی و عملکرد که با فوق غالبیت ژنی اداره میشدهاند سایر صفات تحت کنترل غالبیت ناقص ژنها بودند. در محیط تنش صفات قطر طوقه، طول برگ و وزن میوه با فوق غالبیت ژنها و سایر صفات تحت کنترل غالبیت ناقص ژنها قرار داشتند. از نظر صفات کلیدی اقتصادی، کیفیت میوه و فیزیولوژیک مرتبط با تنش شوری، والدین ریشبابا، صابونی، تیلطرق و دستجردی در محیط معمول و والدین شاهآبادی، دستجردی، صابونی، ساوهای و ریشبابا در محیط تنش شوری بهترین ترکیب شوندههای عمومی بودند. استفاده از این والدین میتواند به افزایش سهم واریانس افزایشی و افزایش بازده انتخاب منجر شود. هیبریدهای شاهآبادی × دستجردی، مگسی × مجیدی ابرکوه، تیل طرق × ساوهای و ساوهای × صابونی در محیط معمول و شاهآبادی × دستجردی، مگسی × دستجردی، مگسی × مجیدیابرکوه و تیلطرق × ساوهای در محیط تنش شوری بیشترین ترکیبپذیری خصوصی و هتروزیس را برای صفات کلیدی در بین تلاقیها داشتند. در مطالعه سوم اجزای قند میوه والدهای انتخابی و هیبریدهای آنها با روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) در محیط معمول و تنش شوری مورد مطالعه قرار گرفته و معلوم گردید که ساکارز، گلوکز و فروکتوز در اثر تنش شوری افزایش چشمگیری داشتهاند که محتوای بالای قند و مواد جامد محلول میوه را موجب شدهاند. همچنین بالا بودن برآورد وراثتپذیری برای محتوای مواد جامد محلول و اجزای قند میوه سهم بیشتر آثار افزایشی را در ادار? این صفات آشکار نمود. واژههای کلیدی : طالبی، اجزای قند، تنش شوری، صفات فیزیولوژیک، تجزیه دایآلل، عمل ژن، وراثتپذیری