SUPERVISOR
محمدرضا سبزعلیان دستجردی (استاد مشاور) سیدامیرحسین گلی (استاد مشاور) محمد مهدی مجیدی (استاد راهنما)
STUDENT
Reza Shiravand
رضا شیراوند
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Evaluation of Genetic Diversity Within and Between Some Species of Carthamus and Interspecific Hybridisation Between Two Wild Relatives and Carthamus tinctorius
Wild species of cultivated plants carry useful genes which can be used for breeding programs. This research was conducted on safflower in three separate studies during 2010 and 2011. The first study was performed to investigate genetic variation in 46 genotypes from five cultivated and wild species of Carthamus genus and to evaluate their drought tolerance under field conditions. For this purpose genotypes were evaluated under normal and deficit irrigation according to a completely random blocks design. In the second study the hybridization of cultivated species ( C. tinctorius ) and three wild species C. glaucus, C. oxyacanthu and C. palaestinus (direction and reciprocal crosses) were assessed. The F 1 hybrids were confirmed using morphological and SRAP markers. In the third study drought tolerance of three species (including a cultivated species and two wild species of C. palaestinus , C. oxyacanthus ) and F 2 progeny were evaluated in germination and seedling stage using four level of PEG treatments. Results of first study showed that drought stress significantly reduced days to ripening, seed number per head, head diameter, one thousound seed weight, head yield and seed yield per plant. Water stress caused more reductions in the seed yield of cultivated species as compared with wild species. The wild species C. palaestinus had higher head yield per plant, head diameter, head number per plant and seed number per head than other wild species resulting to more seed yield in both moisture conditions. Also the highest oil percent was belonged to this species in both moisture conditions. Results of step wise regresion and path analysis indicated that seed number per head, head number per plant and one thousound seed weight justified more variation of seed yield and can be used for indirect selection of grain yield in safflower breeding programes. Factor analysis revealed four factors which explained more than 82 and 85 percent of variance in non stress and stress conditions, respectively. The importance of identified facors in two moisture environments were different which should be considered in breeding for drought tolerance. Cluster analysis of 46 investigated genotypes based on agro-morphological traits indicated that three species C. tinctorius, C palaestinu and C. oxyacanthus had the most similarity among studied species. Based on drought susceptibility indices (SSI and TOL) three species of C. lanatus, C. oxyacanthus and C. glaucus had the lowest susceptibility. On the other hand drought tolerance indices (MP,GMP and STI) showed that the species C. palaestinus followed by cultivated species had the highest tolerance which was confirmed by principle commponents analysis. Results of the second study indicated that there is high hybridization among C. tinctorius with two species of C. palaestinu, C. oxyacanthus . High hybridization was also observed between the two wild species (C. oxyacanthus , C. palaestinus). In the cross of C. glaucus with C. tinctorius and C. palaestinus no fertile hybrids was observed. Results of the third study using 3 graph and biplot of principle components analysis indicated that wild species ( C. palaestinus and C. oxyacanthus ) and their respective F2 progeny had more drought tolerance in seedling stage which may be due to heterosis. As a whole, in respect to high hybridization of two main safflower relatives specially C. palaestinus ( because high similarity to C. tinctorius species) and their high tolerance to drought stress, they are suitable source for transferring drought tolerance genes to C. tinctorius species. Keywords:Safflowers, wild species, hybridization ,drought stress, droght tolerance index
گونه های وحشی و خویشاوندان گیاهان زراعی حامل ژن های مفیدی هستند که می توان از آنها در برنامه های اصلاحی بهره برد. در این راستا این پژوهش طی سال های 1389 و1390 در قالب سه مطالعه بر روی گلرنگ انجام گردید. مطالعه اول با هدف بررسی تنوع ژنتیکی 46 ژنوتیپ از پنج گونه وحشی و اهلی جنس Carthamus و ارزیابی تحمل یه خشکی آنها در مزرعه صورت گرفت. ژنوتیپ ها در دو محیط رطوبتی (تنش و عدم تنش خشکی) به صورت تجزیه مرکب در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در مطالعه دوم به بررسی تلاقی پذیری گونه اهلی ( C. tinctorius ) و سه گونه وحشی C. palaestinus ، C. oxyacanthus و C. glaucus (مستقیم و معکوس) و تایید هیبرید های حاصله از طریق نشانگر های مورفولوژیک و مولکولی SRAP پرداخته شد. سپس در مطالعه سوم تحمل به خشکی سه گونه (شامل گونه اهلی و دو گونه وحشی C. palaestinus و C. oxyacanthus ) و نتاج F 2 در سطح گیاهچه با چهار تیمار خشکی بررسی شد. نتایج مطالعه اول نشان دادکه تنش خشکی کاهش معنی داری برصفات زمان رسیدگی، تعداد دانه در غوزه، قطر غوزه، وزن هزار دانه، عملکرد غوزه وعملکرد دانه در بوته داشت. در مجموع درصد کاهش عملکرد در اثر تنش خشکی در گونه های وحشی نسبت به گونه زراعی کمتر بود. گونه C. palaestinus به علت دارا بودن مقادیر بالای صفات عملکرد غوزه در بوته، قطر غوزه، تعداد غوزه و تعداد دانه در غوزه در هر دو شرایط رطوبتی از نظر عملکرد دانه در بوته نسبت به سایر گونه ها برتری داشت. همچنین بیشترین درصد روغن در هر دو شرایط رطوبتی به گونه C. palaestinus اختصاص داشت. در بررسی روابط صفات نتایج روش رگرسیون مرحله ای و تجزیه مسیردر هر دو شرایط عدم تنش و تنش حاکی از آن بودکه سه صفت تعداد دانه در طبق، تعداد طبق در بوته و وزن هزار دانه به ترتیب از اهمیت نسبی بیشتری در تعیین عملکرد دانه برخوردار بودند که می تواند در انتخاب غیر مستقیم برای عملکرد دانه در برنامه های اصلاحی مورد استفاده قرار گیرند. نتایج تجزیه به عامل ها نشان داد که چهار عامل اول در شرایط عدم تنش و تنش به ترتیب 82 و 85 درصد از واریانس را توجیه کردند. براساس تجزیه به عامل ها اهمیت عوامل شناسایی شده در دو محیط رطوبتی تا حدودی متفاوت بود که این امر بایستی در اصلاح برای تحمل به خشکی مد نظر قرار گیرد. تجزیه خوشه ای 46 ژنوتیپ مورد بررسی براساس صفات مورفولوژیک و زراعی نشان داد که در هر دو شرایط عدم تنش و تنش سه گونه C. tinctorius ، C. palaestinus و C. oxyacanthus دارای کمترین فاصله نسبت به هم و دارای بیشترین فاصله نسبت به دو گونه وحشی دیگر بودند. براساس شاخص های حساسیت به خشکی (SSI و TOL) سه گونه C. lanatu s ، C. oxyacanthus و C.glaucus کمترین حساسیت را دارا بودند. براساس شاخص های تحمل به خشکی (MP،GMP و STI) گونه C. palaestinus و پس از آن گونه زراعی بیشترین مقدار را داشتند که تجزیه بای پلات مولفه های اصلی نیز آن را تایید کرد. نتایج مطالعه دوم نشان داد که تلاقی پذیری بالایی بین گونه زراعی با دو گونه C. palaestinus و C. oxyacanthus وجود دارد. همچنین بین دو گونه وحشی C. palaestinus و C. oxyacanthus تلاقی پذیری مشاهده گردید. در تلاقی C. glaucus با گونه C. tinctorius و C. palaestinus هیبرید بارور تولید نشد. نتایج مطالعه سوم با استفاده از ترسیم نمودار سه بعدی و بای پلات مولفه های اصلی نشان داد که گونه های وحشی ( C. palaestinus و C. oxyacanthus ) و نتاج F 2 حاصل از تلاقی گونه ها نسبت به والدین تحمل به خشکی بیشتری در مرحله گیاهچه دارا بودند که می تواند ناشی از پدیده هتروزیس باشد. در مجموع با توجه به تحمل به خشکی بالای دو خویشاوند اصلی گلرنگ و بویژه گونه C. palaestinus بدلیل شباهت خیلی زیاد و نداشتن صفات نامطلوب دیگر گونه های وحشی و نیزتلاقی پذیری بالای آن با گونه زراعی می توان از آنها برای انتقال صفات مقاومت و اصلاح گونه زراعی استفاده کرد.