SUPERVISOR
محمدرضا سبزعلیان دستجردی (استاد راهنما) نعمت اله اعتمادی شلمزاری (استاد مشاور) محمدحسین اهتمام (استاد راهنما)
STUDENT
Mehran Torkian
مهران ترکیان ولاشانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Self and Open-pollination Effects on Some Characteristics of Ryegrass (Lolium perenne L.) with and without Endophyte (Epichloe festuca) Infection
Forage plants and turfgrasses are economically very important. Prennial ryegrass ( Lolium perenne ) from Poacea family is one of the most important turfgrasses in the world which is found as a range plant in Iran. This genus is naturally cross pollinated with a high degree of gametophytic self incompatibility. Therefore, seed production through self-pollination could have a plenty of breeding and economic benefits. Perennial ryegrass has symbiotic relationship with endophyte fungi from the species Epichloe Festuca . The fungus has many positive effects on the host plant. Therefore, this study was performed to examine the effect of endophyte on seed production via self-pollination and to assess the possible inbreeding depression from self-pollination in Iranian populations of Lolium perenne obtained via self and open pollination. This study was done in two years during 2014-2015 in research farm of Isfahan University of Technology located at Lavark, Isfahan. Genetic materials included 16 populations infected with endophytic fungi (E+) and 4 non-infected populations (E-) accompanied with two control genotypes planted according to a randomized complete block design with three replications. Results of analysis of variance in the first and second years showed that population effect was significant for most of the traits indicating the importance of plant genotype in expression of the traits. The effect of endophyte was significant for some traits including heading date, the number of panicles per plant, the percentage of erected panicles, and the number of seeds in panicle, 1000-seed weight and seed yield per plant. In evaluation of inbreeding depression, it was shown that endophyte infected plants had superiority over endophyte free ones regarding all the traits excluding plant fresh and dry weights and 1000-seed weight. It means that endophyte decreased inbreeding depression. In principle component analysis, populations were divided into 3 groups in the first year and the two first components could justify 51.8% of variance among the treatments but the separation could not be interpreted. In the second year, populations were separated into 4 groups so that E+ and E- populations were divided and about 56% of the variance among the treatments was justified by the two components. The result of cluster analysis in two years confirmed the results of principle component analysis. In the second year, populations were assorted into 4 groups so that all Iranian endophyte free populations were placed in the third group. The first group could be used as turf based on the plant characteristics, in the second group, plants had intermediate characteristics between turf and forage, the third group was suitable for forage production and the forth group which included two populations are suggested for seed production or utilization in polycrosses. Generally, endophytic fungus improved many characteristics of Iranian ryegrass as some of Iranian populations were competitive with control genotypes even in self-pollinated populations. These effects improved turf and forage characteristics but decreased seed yield except for some populations. Therefore, the prerequisite for production of seeds through self-pollination in symbiotic plants is appropriate interaction between plant and the fungus. The populations of S10 and S9 with production of the highest seed yield via selfing may show an example of suitable interaction between the fungus and plant and they might be suggested for either forage production or as turf. Otherwise, endophyte free populations of ryegrass are preferred since they have higher seed yield. Keywords: Perennial rygrass, Endophytic fungi, Selfing, Cross pollination, Self incompatibility, Inbreeding depression.
گیاهان علوفه ای و چمنی از اهمیت اقتصادی زیادی برخوردار هستند. چچم چند ساله با نام علمی ( Lolium perenne L. ) از خانواده گندمیان از مهمترین گیاهان چمنی در جهان است که در ایران به صورت مرتعی نیز یافت می شود. این جنس به طور طبیعی آزادگرده افشان و دارای نرخ بالایی از خودناسازگاری گامتوفیتیک می باشد. تولید بذر خودگشن در این گیاه می تواند مزایای زیادی از لحاظ اقتصادی و بهنژادی داشته باشد. این گیاه، همزیست با قارچ اندوفایت Epichloe festuca بوده و با توجه به آثار گسترده ای که این قارچ بر گیاه میزبان دارد، این مطالعه برای بررسی اثر قارچ اندوفایت بر تولید بذر خودگشن و پسروی ناشی از آن با استفاده از جمعیت های حاصل از خودگشنی و آزادگرده افشانی چچم چندساله ایرانی و همچنین مقایسه با ژنوتیپ های شاهد خارجی اجرا گردید. این پژوهش در دو سال 1395-1394 در مزرعه تحقیقاتی لورک دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. مواد ژنتیکی شامل 16 جمعیت حاوی و 4 جمعیت عاری از اندوفایت بود که با دو شاهد در یک آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا گردید. نتایج تجزیه واریانس در سال اول و دوم معنی دار شدن عامل جمعیت را در بیشتر صفات نشان داد که نشان دهنده نقش مهم ژنوتیپ در بروز خصوصیات چچم چندساله ایرانی است. عامل اندوفایت برای صفات روز تا خوشه دهی، تعداد خوشه در بوته، درصد خوشه های افراشته، تعداد دانه در خوشه، وزن هزار دانه و عملکرد دانه در بوته معنی دار بود. در بررسی میزان پسروی ناشی از خودگشنی، گیاهان حاوی اندوفایت بجز در صفات وزن تر و خشک و وزن هزار دانه در همه صفات نسبت به جمعیت های عاری از اندوفایت برتری داشتند. به این مفهوم که اندوفایت تاثیر پسروی ناشی از خویش آمیزی را کاهش داد. در تجزیه به مولفه های اصلی در سال اول جمعیت ها به سه گروه تقسیم شدند و دو مولفه اول توانست 8/51 درصد از واریانس بین تیمارها را توجیه نماید ولی تفکیک قابل تفسیری ارائه نشد. در سال دوم جمعیت ها در 4 گروه به خوبی تفکیک شدند به گونه ای که جمعیت های حاوی و عاری از اندوفایت جدا شدند و نزدیک به 56 درصد از واریانس بین تیمارها توسط دو مولفه اول توجیه شد. نتایج تجزیه خوشه ای در هر دو سال موید نتایج تجزیه به مولفه های اصلی بود. گروه بندی جمعیت ها در سال دوم در چهار گروه انجام شد، به گونه ای که تمام جمعیت های ایرانی عاری از اندوفایت در گروه سوم جای گرفتند. گروه اول به دلیل ویژگی های گیاهی برای مصرف چمنی، گروه دوم با حالت حد واسط برای مصرف علوفه ای یا چمنی، گروه سوم برای مصارف علوفه ای و گروه چهارم که تنها دو جمعیت را شامل می شد، برای تولید بذر و یا شرکت در تلاقی های پلی کراس پیشنهاد می گردد. به طور کلی قارچ اندوفایت باعث ارتقای بسیاری از صفات در چچم های ایرانی شد به گونه ای که برخی از جمعیت های ایرانی حتی در حالت خودگشنی قابل رقابت با ژنوتیپ های شاهد بودند. این اثرات عمدتا موجب ارتقای ویژگی های زینتی و علوفه ای چچم چندساله شد ولی عملکرد دانه را بجز در برخی از جمعیت ها کاهش دادند. در نتیجه لازمه استفاده از همزیست های قارچی در راستای تولید بذر خودگشن اثر متقابل مناسب بین ژنوتیپ گیاه و قارچ خواهد بود. جمعیت هایی مثل S10 و S9 با تولید بالاترین میزان بذر خودگشن، نمونه ای از اثرات متقابل مناسب بین قارچ و گیاه بودند و با داشتن خصوصیات متنوع، برای هر دو مصرف چمنی و علوفه ای پیشنهاد می گردند. در غیر اینصورت جمعیت های عاری از اندوفایت در چچم های ایرانی از لحاظ تولید بذر برتری خواهند داشت. واژه های کلیدی: چچم چندساله، قارچ اندوفایت، خودگشنی، دگرگشنی، خودسازگاری، پسروی ناشی از خویش آمیزی