مطالعه روابط میان عملکرد و برخی از صفات زراعی لاین های خالص سویا با استفاده از تجزیه علیت

مقدمه

سویا (Glycine max L.Merr) به دلیل کیفیت فوق العاده آن یک محصول استثنایی می باشد. دانه سویا با داشتن 24-20 درصد روغن و 44-40 درصد پروتئین، 50 درصد تولید دانه های روغنی جهان را به خود اختصاص داده است(10). طبق آمار منتشره از سوی سازمان جهاد کشاورزی استان گلستان بیش از 55 هزار هکتار از اراضی گلستان در سال 1388 زیر کشت سویا بوده است(1). با توجه به جایگاه اقتصادی و اهمیت سویا در ایران و جهان، به منظور دستیابی به عملکرد بالاتر دانه در واحد سطح و افزایش درصد روغن دانه، علاوه بر افزایش سطح زیر کشت سویا، تحقیقات گسترده در اصلاح سویا صورت گرفته است (2). عملکرد دانه صفت پیچیده ای است که از لحاظ ژنتیکی توسط تعداد زیادی ژن کنترل می گردد (12). به این دلیل، انتخاب ژنوتیپ های مطلوب بر اساس عملکرد ممکن است بازدهی بالایی نداشته باشد. لذا شناسایی صفاتی که همبستگی بالائی با عملکرد دانه دارند و از وراثت پذیری بالائی برخوردار هستند برای اصلاحگران حائز اهمیت است(10). در سویا صفات بسیاری به طور مستقیم یا غیر مستقیم در عملکرد دانه سهیم هستند(11). بسیاری از محققان با تعیین همبستگی بین صفات و انجام تجزیه علیت، در جهت انتخاب ژنوتیپ هایی با عملکرد بالا اقدام نموده اند. خان و همکاران (2000) گزارش نمودند که تمامی صفات مورد بررسی در تحقیق شان به جزء طول غلاف با عملکرد همبستگی مثبت و معنی داری دارند. هنریکو و همکاران(2004) و اختر و اسنلر(1996) گزارش نمودند که صفت تعداد دانه در بوته همبستگی معنی داری با عملکرد دارد و هم چنین این صفت، بالاترین اثر مستقیم بر عملکرد را دارد و اعلام کردند که این صفت می تواند به منظور شاخص انتخاب غیر مستقیم ژنوتیپ هایی با عملکرد بالا در سویا استفاده گردد. اما شوکلا و همکاران (1998) تاثیر صفت تعداد دانه در بوته را بر عملکرد دانه ناچیز اعلام نمودند. سینگ و یاداوا (2000) گزارش کردند که عملکرد دانه در بوته با تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و وزن صد دانه همبستگی مثبت و معنی داری دارد و تعداد غلاف در بوته اثر مستقیم بالایی بر عملکرد دانه دارد. شیرواستاوا و همکاران (2001) از طریق تجزیه علیت گزارش کردند که بالاترین اثر مثبت و مستقیم بر عملکرد از طریق تعداد شاخه و پس از آن تعداد روز تا 50 درصد گل دهی، روز تا رسیدگی، ارتفاع گیاه، وزن صد دانه می باشد. سیاه سر و رضائی (1378) از طریق تجزیه رگرسیونی نشان دادند، که حداکثر تغییرات عملکرد دانه توسط صفات دانه در بوته، غلاف در بوته و وزن صد دانه توجیه می شود. تجزیه علیت نیز نشان دهنده این موضوع است که سه صفت مذکور اثر مستقیم روی عملکرد دانه دارند، که بیشترین اثر مربوط به تعداد غلاف در بوته می باشد. ایسلر و کلسیکان (1995) گزارش کردند که عملکرد دانه در بوته، ارتفاع اولین غلاف از سطح زمین، تعداد ساقه فرعی و ارتفاع بوته بیشترین رابطه همبستگی را با عملکرد دانه دارد و نتیجه گیری نمودند که این صفات می توانند به منظور شاخص انتخاب در اصلاح سویا برای عملکرد بالایی استفاده گردند. لقبال و همکاران (2003) نشان دادند که تعداد غلاف در بوته حداکثر اثر مستقیم مثبت بر عملکرد دانه در بوته را دارد و وزن صد دانه و تعداد دانه در غلاف در مراتب بعدی قرار دارند. آنها گزارش کردند ارتفاع بوته دارای اثر مستقیم منفی بر عملکرد می باشد.

هدف از این پژوهش شناسایی مهمترین و موثرترین صفات موثر بر عملکرد دانه سویا و معرفی آنها به عنوان معیارهای گزینش جهت اصلاح عملکرد دانه سویا استفاده نمود.

مواد و روش ها

این آزمایش به منظور بررسی عملکرد دانه و برخی صفات مهم زراعی سویا و ارتباط آنها با عملکرد دانه که حاصل دورگ گیری بین والدین در سال 1380 در ایستگاه های تحقیقات کشاورزی گرگان و کرج انجام شده است نسل های F1 تا F7 نیز از سال 1381 تا 1387 در همان دو ایستگاه مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت به خلوص رسیدند. لاین های خالص (F7) در سال 1387 انتخاب شدند (3) و در سال زراعی 1388 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی گرگان (واقع در عرضی جغرافیایی 36 درجه و 54 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 54 درجه و 25 دقیقه شمالی) در قالب طرح آزمایش لاتیس ساده 12×12 با دو تکرار اجرا گردید. شخم اولیه زمین در فصل پاییز انجام شد. و در فصل بهار (فروردین) آماده سازی زمین تکمیل شد. قبل از کشت آزمون خاک گرفته شد. نتیجه که خاک محل آزمایش دارای بافت سیلتی رسی با هدایت الکتریکی 5/1 -1 دسی سیمنس بر سانتی متر و 8-5/7 =PH بوده عمق خاک زراعی 30 سانتی متر، ارتفاع از سطح دریا 5 متر و متوسط بارندگی سالیانه 450 میلی متر می باشد. تاریخ کشت 23 خرداد ماه 1388 بوده کود مورد نیاز براساس آزمون خاک به زمین داده شد بذور قبل از کشت با باکتری مخصوص ریزوبیوم جاپانیکوم آغشته و بصورت هیرم کاری کاشته شد الگوی کشت شامل هر کرت آزمایش دارای 4 خط 5 متری با فاصله 50 سانتی متر بوده در طول دوره رشد آبیاری، مبارزه با علف های هرز و مبارزه شیمیایی بر علیه آفات و بیماری های سویا براساس شرایط معمول در منطقه گلستان انجام پذیرفت. در طول دوره رشد صفات: تعداد روز تا گلدهی و تعداد روز تا رسیدگی و در پایان مرحله برداشت صفات: ارتفاع بوته، تعداد شاخه، تعداد گره، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در بوته و وزن دانه در بوته، درصد پروتئین و درصد روغن اندازه گیری شد. توزین نمونه ها با ترازوی حساس با دقت 1% گرم انجام شد. اندازه گیری صفات از دو خط وسط هر کرت بر طبق روش اندازه گیری صفات و مراحل رشدی سویا( فهر و همکاران 1980) انجام شد. اندازه گیری درصد روغن و پروتئین با استفاده از نمونه های 100 گرمی بذور آسیاب شده به وسیله دستگاه N.M.R[1] (مدل ZX50) که بر مبنای تابش نور مادون قرمز نزدیک کار می کند میزان روغن و پروتئین بصورت دیجیتالی مشخص شده در بخش تحقیقات دانه های روغنی موسسه اصلاح و نهال و بذر کرج بدست آمد. در افزایش عملکرد دانه از تجزیه رگرسیون گام به گام استفاده شد. تجزیه علیت بر روی عملکرد به عنوان متغیر وابسته بر اساس متغیرهایی که دارای ضریب همبستگی معنی داری با آن بودند و هم چنین وارد مدل رگرسیون شده بودند، به عنوان متغیر مستقل برای مطالعه رابطه علت و معلولی بین صفات بر اساس روش دوی ولو (1959) انجام شد. برای محاسبات آماری از نرم افزار SAS و Path استفاده شد.

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس ( جدول -1) صفات عملکرد کل، تعداد روز تا گلدهی، تعداد روز تا رسیدگی، ارتفاع بوته، تعداد گره در بوته، درصد روغن و پروتئین در سطح احتمال 1 درصد و سایر صفات تعداد شاخه در بوته، تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در بوته در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شده است که نشان دهنده این است که، بین لاین ها اختلاف معنی داری وجود دارد و بیانگر وجود تنوع ژنتیکی در بین لاین ها می باشد.

جدول 1---------------

 شناخت رابطه بین عملکرد دانه و سایر صفات در اجرای برنامه های گزینش اهمیت زیادی دارد، مقادیر ضرایب همبستگی ساده (جدول 2) بین صفات را نشان می دهد. بالاترین همبستگی بین عملکرد دانه در واحد سطح به ترتیب با روز تا گلدهی (**42/0r=) ، تعداد غلاف در بوته (**41/0r=) و تعداد دانه در بوته
(**40/0r=) به دست آمد، نتایج به دست آمده با مطالعه انجام شده توسط چیفتچی و همکاران(2004) ،
تاکر (2004) ، مسعودی و بی همتا (1387) منطبق است. رابطه ای بین روز تا رسیدگی، تعداد گره و عملکرد دانه مشاهده نشد. صفات روز تا گلدهی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن دانه در بوته و درصد پروتئین با عملکرد دانه رابطه همبستگی مثبت و معنی داری در سطح یک درصد وجود دارد. صفت درصد روغن با عملکرد دانه رابطه همبستگی منفی و معنی داری نشان داد که بعبارت دیگر ارقام زود رس دارای درصد روغن دانه بیشتری بودند. تعداد غلاف در بوته با درصد پروتئین رابطه مثبت و غیر معنی دار و با تعداد شاخه در بوته، بیشترین رابطه مثبت و معنی دار نشان داد به نظر می رسد که هرچه تعداد شاخه های گیاه بیشتر باشد احتمال تشکیل شدن گل ها و نهایتاً غلاف بر روی آن بالاتر خواهد بود(3) به همین دلیل بین تعداد غلاف در بوته و تعداد شاخه در گیاه رابطه مثبت و معنی دار وجود دارد. ذکر این نکته ضروری به نظر می رسد که رابطه همبستگی صفات در آزمایش تابعی از شرایط محیطی بوده و اهمیت صفات و نحوه تاثیر آنها بر روی عملکرد تغییر پیدا می کند. نتایج مشابهی توسط شیواشانکار و سیوانتاها (1989) و تاروار و همکاران(1998) برای تعداد غلاف در بوته و توسط اختر و واسنلر(1996) برای تعداد دانه در بوته گزارش شده است.

سینگ و یادوا(2000) گزارش کردند که عملکرد دانه در بوته با تعداد غلاف در بوته و وزن صد دانه ارتباط مثبت و معنی داری دارد. با انجام تجزیه رگرسیون گام به گام نشان دادند  که صفت تعداد غلاف در بوته نسبت به سایر صفات، تاثیر بیشتری بر روی افزایش عملکرد دانه داشته است. ویلن و من دتائو (1997) نیز اظهار داشتن صفت تعداد دانه در بوته و تعداد غلاف در بوته تاثیری بیشتری بر عملکرد دانه دارد

جدول 2----------------------

در مورد اهمیت صفات وارد شده در مدل از طریق تجزیه علیت و محاسبه اثرات مستقیم و غیر مستقیم آنها بر عملکرد دانه اقدام گردید. بیشترین اثر مستقیم بر عملکرد دانه به ارتفاع بوته (26/0) و تعداد غلاف در بوته (29/0) و تعداد روز تا گلدهی (11/0) بود که با ضرایب همبستگی به ترتیب 29/0 ، 41/0 و 22/0 همخوانی داشت و در یک راستا بودند و سایر صفات در مراتب بعدی اهمیت قرار داشتند جدول(3). بنابر این نیتجه گیری شد که برای افزایش عملکرد سویا گزینش لاین های پا بلند و با تعداد غلاف بیشتر موثر است. کمترین اثر مستقیم بر عملکرد مربوط به درصد پروتئین(26/0-) بود، صفت تعداد غلاف در بوته، ارتفاع بوته و روز تا گلدهی به دلیل اثر مستقیم مثبت و بالا بر عملکرد، اثر غیر مستقیم ناچیز بر صفات دیگر و معنی دار بودن همبستگی آن با عملکرد می تواند به عنوان معیار گزینش جهت اصلاح و بهبود عملکرد در نظر گرفته شود، پندی و توری، داس و همکاران و آمارانتات و ویسوانتاها در بررسی های که روی سویا انجام دادند، با استفاده از روش تجزیه علیت نشان دادند که شمار غلاف در بوته، بیشترین اثر را در عملکرد دانه دارد. گزارش های سایر محققین در مورد تجزیه علیت و تعیین معیار گزینش برای اصلاح عملکرد سویا متفاوت می باشد.

جدول 3----------------------

بال و همکاران(2001) از طریق تجزیه علیت نشان دادند، تعداد دانه در بوته اثر مثبت و مستقیم بر عملکرد خواهد داشت. شیراستاوا و همکاران(2001) از طریق تجزیه علیت گزارش کردند که بالاترین اثرات مثبت و مستقیم بر عملکرد دانه به ترتیب از طریق صفات وزن صد دانه، تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در بوته می باشد. هم چنین گزارشات بسیاری از محققان دلالت دارد بر این که تعداد دانه در بوته اثر مستقیم بالایی بر عملکرد دارد که می‌تواند به عنوان معیاری جهت انتخاب ارقام با عملکرد بالا در سویا استفاده می شود( 4،8، 13 و 15).

تجزیه خوشه ای بر اساس روش UPGMA و با فاصله اقلیدوسی به عنوان معیار تشابه باعث گروه بندی 144 لاین و رقم در چهار گروه متمایز گردید( جدول- 4). براساس نتایج حاصل

1. کلاستر اول شامل 66 لاین بود این کلاستر از نظر صفت عملکرد دانه، تعداد روز تا گلدهی، تعداد شاخه در بوته، تعداد گروه در بوته، تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در بوته دارای مقدار بیشتری بودند ولی از نظر تعداد روز تا رسیدگی، وزن دانه در بوته کمترین مقدار را نسبت به میانگین سایر دارا بودند اکثر این
   لاین های منشا دو رگ گیری داخلی می باشند .
2. کلاستر دوم شامل 64 لاین بود که این کلاستر از نظر صفت عملکرد دانه بیشترین و از نظر ارتفاع بوته کمترین بود.
3. کلاستر سوم شامل 6 لاین خالص که از نظر صفت تعداد روز تا رسیدگی و ارتفاع بوته بیشترین
   می باشد.
4. کلاستر چهارم شامل8 لاین که از نظر تعداد گره در بوته بیشترین و از نظر صفات تعداد روز تا گلدهی، تعداد روز تا رسیدگی، تعداد شاخه در بوته، وزن دانه در بوته و تعداد غلاف کمترین می باشد.

نتیجه گیری حاصل از تجزیه کلاستر نشان داد، گروه اول از نظر اکثر صفات مربوط به عملکرد دانه و اجزای آن بیشترین مقادیر را داشتند و بیشترین واریانس درون گروهی و متوسط از مرکز کلاستر یک و کمترین واریانس درون گروهی و متوسط فاصله از مرکز کلاستر 3 می باشد.

مقایسه میانگین ها حاصل آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام شده بوده (با توجه کثرت تعداد لاین ها ) برای سهولت بر اساس نتایج کلاسه بندی کلاستر لاین ها مشخص گردید (جدول 5) که لاین های
 LBK × K778 (2) دارای( 09/25 درصد) و T1SRF (4) LBK × دارای( 49/24 درصد) بیشترین درصد روغن هستند و از نظر پروتئین همین لاین ها به ترتیب دارای کمترین رتبه درصد پروتئین به ترتیب (91/29 و 39/32 درصد) بودند که با رابطه همبستگی منفی بین درصد روغن و پروتئین مطابقت دارد.

لاین Hamilton × DPX (1)بیشترین عملکرد تک بوته را به میزان 95/63 گرم دارد و لاین
 Sahar × Hamilton (5) دارای بیشترین تعداد شاخه (7 عدد) ، تعداد غلاف در بوته (121 عدد) و تعداد روز تا گلدهی (59 روز) بود که رابطه همبستگی عملکرد دانه و اجزای آن و همچنین با طول دوره رشد بالا کاملاً مطابقت دارد (جدول 5) .

 لاین Sepideh (3) Sahar × با میانگین 43/5 گرم کمترین عملکرد تک بوته داشته که این امر ناشی از تعداد شاخه کم (1 عدد) و کمترین تعداد غلاف در بوته (80/16 عدد) می باشد. رقم  DPX(کتول)
و لاین Sepideh × K778 (4) به ترتیب بیشترین و کمترین عملکرد کل به خود اختصاص داده است که از نظر درصد روغن اختلاف معنی داری نداشتند. این امر ممکن است نشان دهنده آن باشد که درصد روغن دانه کمتر تحت تاثیر عملکرد و تک بوته می باشد (جدول 5).

جدول 6--------------------------

نتیجه گیری نهایی

 نتایج کلی حاصل از این تحقیق به این صورت می توان خلاصه کرد برخی از لاین ها تنوع قابل ملاحظه ای برای صفات مختلف نشان دادند، به عنوان مثال از نظر عملکرد دانه، بیشترین و کمترین به ترتیب مربوط به رقم DPX (کتول) و لاین Sepideh × K778 (4) با عملکرد به ترتیب 4360 و 1447 کیلوگرم در هکتار بوده است همچنین با بررسی تجزیه علیت نشان که صفت تعداد غلاف در بوته، ارتفاع بوته اثر مستقیم و بالایی بر عملکرد داشته و می توان در این تحقیق آنها را به عنوان بهترین و مهم ترین صفات موثر بر عملکرد معرفی کرد و به عنوان معیارهای گزینش جهت اصلاح عملکرد دانه سویا استفاده نمود.

سپاسگزاری:

در پایان برخود وظیفه می دانم از کارکنان ایستگاه تحقیقات کشاورزی گرگان در اجرای این طرح همکاری صمیمانه با ما را داشتند تشکر می نماییم.

منابع

1-      آمار نامه کشاورزی استان گلستان، سال زراعی 88-1387 ، سازمان جهاد کشاورزی استان گلستان

2-   مسعودی، ب.، بی همتا، م.ر.، ح.ر.، و پیغمبری، س.ع. 1387. ارزیابی تنوع ‍ژنتیکی برای صفات زراعی، مورفولوژیکی و فنولوژیکی در سویا. نهال و بذر 24: 427-413.

3-      سیاه سر، ب. و ع. رضائی. 1378. تجزیه و تحلیل همبستگی و ضرایب مسیر صفات مورفولوژیکی و فنولوژیکی مرتبط با  عملکرد در سویا. مجله علوم کشاورزی ایران 30: 685-695.

4-      کوهکن، ح. (1389) بررسی تنوع ‍ژنتیکی لاین های خالص سویا در استان گلستان. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه آزاد اسلامی کرج.            

1-       . Akhter, M. and Smeller, C.H. 1996. Yield and yield components of early maturing soybean genotypes in the hid south. Crop Sci. 36: 866-882pp.

2-      Amarantath, K. C. and Viswantaha, S. R. 1990. Path coefficient analysis for some quantitative characters in soybean .J. Agric. Sci. 24(3): 312-315pp.

3-       Ball, R. and et al. 2001. Path analysis of population density effects on short eason soybean yield Agron. J. 93: 187-195pp.

4-       Dewey, J. R. and Lu. K. H. 1959. A correlation and path coefficient analysis of components of crested wheat seed production. J. Agron. 51: 515-518pp.

5-       Das, M. L., A. Ramin and A. J. Miah. 1989. Correlation and path coefficient and regression studies in soybean, Bangladesh J. Agrie. Res. 14(1): 27-29.

6-      Fehr, W.R. and E. Caviness. 1980. Stage of soybean development. Low Agric. Exp. Sta.St.80.

7-       Henrique, S. B., Cludio, G. P. 2004. Path analysis under multicollineararity in soybean Brezilian Archives of Biol and Technol. 47: 669- 676pp.

8-       Khan, A. and Hatam. M., 2000. Heritability and interrelationship among yield determining components of soybean varieties. Pakistan J. Agri. Res. 116: 5-8pp.

9-      Lqbal, S., and Sarwar. M. 2003. Path coefficient analysis in different genotypes of soybean. Pak. J. Biol. Sci. 1084-1087pp.

10-    Lsler, N. and Caliskan. M. E. 1998. Correlation and path coefficient analysis for yield and some yield components of soybean grown in South Eastern Anatolia. Turk. J. Agric. 22: 1-15pp.

11-    Jackson, J. E. 1991. A user’s guide to principal components. John Wiley and Sons Pub, New York. 14-19 pp.

12-    Jadhav, A. S., and Bachbave. S.M. 1995. Correlation and path coefficient analysis in soy bean. J. Meharashtra Agric.Univ. 20(1): 150-151pp.

13-    Pandey, J. P. and Torrie. J. H. 1973. Path coefficient analysis of seed yield components in soybeans (Glycin max (L) Merr). Crop Sci. 13: 504-507pp.

14-    Sarkar, R. k. 1990. Correlation and path analysis of certain morphophysiologycal characters in soybean. Physol. J. 33(1): 83-84pp.

15-    Seiler, G. J. and Stafford. D. E. 1985. Factor analysis of component of yield in Guar. Crop Sci.25: 905-908pp.

16-    Shirastava, M. K., and Shukla. R. S. 2001. Path coefficient analysis in diverse genotype of soy bean (Glycin Max) Adv. In plant Sci.4: 47-51pp.

17-    Singh. J. and Yadava. H. S. 2000. Factors determining seed yield in early generation of soy bean. Crop Res. Hisser. 20: 239-243pp.

18-    Singh, S. B. and Labana. K. S. 1990. Correlation and path analysis in sunflower. Corn lmpr. Dept. In plant Breeding, Punjab Agricultural University and Ludhiana, India 17: 49-53pp.

19-    Shivashankar, G. and Visvantaha, S. R 1989. Soy bean introduction and improvement in Karnataka state of India. Paper presented at 4 conference Mundial de Investigation en soja, Buenos Aires. 156-168 pp.

20-    Shukla, S. and Singh, K. 1998. Correlation and path analysis coefficient analysis of yield and its components in soybean. Soybean Genet New setter 25:67-70pp.

21-    Steel, R and Torrie. J. H. 1980. Principals and procedure of statistic. 2^nd Ed. MeGraw Hill Book, Co. Inc London. 121-127pp.

22-    Taware, S. P., Halvanker, G. B. 1997. Correlation and path analysis in soybean hybrids Soybean Genet Newsletter 24: 96-98pp.