نوع مقاله : علمی پژوهشی - اصلاح و بیوتکنولوژی

نویسندگان

• نادر مقدم ¹
• حسن حاج نجاری ²
• سعید پیری ³
• عیسی ظریفی ⁴

¹ دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ابهر، زنجان، ایران

² دانشیار، پژوهشکده میوه های معتدله و سردسیری، مؤسسه تحقیقات علوم باغبانی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

³ دانشیار، گروه کشاورزی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ابهر، زنجان، ایران

⁴ دانشیار، تحقیقات ژنتیک و بانک ژن گیاهی ملی ایران، مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، کرج، سازمان تحقیقات،آموزش و ترویج کشاورزی،

چکیده

انتخاب دانهال‌های تصادفی سیب و تکثیر به روش پیوند به 1560 سال قبل از میلاد مسیح در چین باز می‌گردد. جریان ژنی از قرقیزستان زیستگاه اصلی سیب با گذر از ایران در مسیر جاده ابریشم منجر به ایجاد مراکز مختلف تنوع این‌گونه شده است. ژنوتیپ‌های بومی حاصل انتخاب طبیعی و حامل ژن‌های تحمل به تنش‌های زیستی و غیرزیستی رایج در منطقه هستند. شاید ارقام قدیمی بومی سیب که هنوز به‌صورت لکه‌ای کشت و کار می‌شوند در مقایسه با ارقام تجاری جدید اندازۀ میوه کوچک‌تر و عملکرد پایین‌تری داشته باشند؛ ولی به طور یقین از تحمل بیشتری به آفات، بیماری‌ها و سازگاری با ریز اقلیم‌ها برخوردارند. ارزیابی تنوع ژنتیک از طریق فنوتایپینگ براساس گیاه‌شناسی سیستماتیک روشی بنیادین در شناسایی گونه و تمایز رقم با اهداف ارزیابی، جلوگیری از انقراض و حفظ در کلکسیون‌ها، ثبت در دفتر ملی ارقام و بهره‌گیری در برنامه‌های به‌نژادی است. به این منظور صفات فنو‌مورفولوژیک، میوه‌شناسی، ویژگی‌های فیزیکی میوه، سفتی بافت، وزن و آزمایش‌های بیوشیمیایی میوه، به‌علاوه ناهنجاری زنگار برگرفته از درختان ۱۴ساله 48 رقم سیب بومی بر پایه MM111 مستقر در ایستگاه تحقیقات باغبانی کمال‌شهر کرج- ایران طی 1399-1400 مورد ارزیابی قرار گرفتند. تمامی صفات کمی و کیفی میوه با استفاده از توصیفگر بین‌المللی سیب UPOV)) منطبق بر دستورالعمل‌ ملی تمایز، یکنواختی و پایداری (D.U.S) سیب اندازه‌گیری شد. براساس نتایج تجزیه واریانس و مقایسات میانگین، بین ارقام و ژنوتیپ‌های سیب از نظر صفات کمی تفاوت آماری معنی‌داری ثبت گردید. بین ارقام بومی قدیمی و ژنوتیپ‌های امیدبخش مورد مطالعه بین صفات ظاهری و خصوصیات مورفولوژیک به‌ویژه اندازه و وزن میوه اختلاف معنی‌دار، و نیز بین برخی صفات همبستگی معنی‌داری وجود داشت. صفات کیفی مورد مطالعه از نظر شاخص شانون، تنوع بالایی را نشان داد. تجزیه خوشه‌ای نشان‌دهندۀ خویشاوندی ژنتیک ارقام و ژنوتیپ‌های مورد مطالعه است. در تجزیه به عامل‌ها، چهار عامل اصلی به ترتیب شامل وزن و اندازۀ میوه، سفتی بافت گوشت، نسبت طول به قطر و ویژگی‌های ظاهری میوه، 67 درصد از تفاوت بین داده‌ها را تبیین کردند، به این ترتیب ارقام بومی و ژنوتیپ‌های مورد مطالعه به سه گروه اصلی تقسیم شدند که با استفاده از تجزیه و تحلیل عملکرد تشخیصی این طبقه-بندی با دقت 100 درصد تأیید گردید. رده‌بندی زمان رسیدن براساس توصیف‌گر 20 رقم بسیار دیررس و در قطب مخالف 9 رقم بسیار زودرس بودند. در رده‌های میانی به ترتیب 7، 4، و8 رقم زودرس، میان‌رس و دیررس بومی قرار گرفتند. 31، 7 و 2 رقم به ترتیب رقم بدون زنگار لپ، با زنگارکم و خیلی زیاد بودند. نتایج دلالت بر وجود تحمل عالی ارقام بومی به این ناهنجاری است. ارقام اردبیل 2 ترش‌مزه با پوست ضخیم، پاییزه زرد مشهد و شربتی بسیار شیرین با پوست بسیار نازک حساس به زنگار نشان دادند. بررسی‌های توصیفی صفات، آنالیز واریانس و مقایسات میانگین، همبستگی صفات، تجزیه به عامل‌ها، تجزیه خوشه‌ای و رسم نمودار بای پلات انجام شد. اطلاعات به‌دست آمده گام مهمی برای شناسایی علمی، تمایز ارقام با هدف جلو‌گیری از انقراض ژرم‌پلاسم بومی سیب و ثبت در دفتر ملی ارقام کاربرد دارد. شناسایی سطح بیان ژن صفت‌های مورد مطالعه بستر لازم برای اهداف مختلف در برنامه‌های به‌نژادی را تسهیل می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

• ارقام بومی
• تنوع ژنتیکی
• تمایز
• صفات کمی و کیفی
• میوه‌شناسی

موضوعات

• A: فیزیولوژی گیاهان زراعی

عنوان مقاله [English]

Assessment of Pheno-morphological and pomological traits of 48 native apple cultivars for registration, genetic improvement and food security

نویسندگان [English]

• Nader Moghaddam ¹
• Hassan Hajnajari ²
• Saeed Piri ³
• Eissa Zarifi ⁴

¹ Ph.D. Candidate of Biotechnology, Department of Horticulture, Abhar Branch, Islamic Azad University, Abhar, Iran.

² Associate Prof. Temperate Cold Fruit Research Center, Horticultural Sciences Research Institute, (AREEO) Karaj, Iran.

³ Associate Professor, Department of Horticulture, Abhar Branch, Islamic Azad University, Abhar, Iran

⁴ Associate Professor, Department of Genetic Research and National Plant Gene Bank of Iran, Seed and Plant Breeding Research Institute, (AREEO) Karaj, Iran.

چکیده [English]

The selection of local chance seedling of apple and autochthonous genotypes propagated by cuttings or grafting (True to Type) goes back to 1560 BC in China. The gene flow from Kyrgyzstan, the main habitat of apples, passing through Iran on the way of Silk Road, has led to the creation of different centers of apple diversity. Native genotypes as the result of natural selection carry resistance genes to the ruling a/biotic adversities in the region. May the native old genotypes of apple still cultivated a stain have small fruit and low productivity compared to new commercial cultivars but they surely present higher sustainability in front of pest, diseases and uneven climate adversities in diverse microclima. The collection of old indigenous varieties, as valuable genetic resources is assumed the bankroll of food security at the national level. Evaluation of genetic diversity through phenotyping based on systematic botany is still a fundamental method in identifying species and varieties. These research activities are aimed at preventing germplasm extinction and preservation in the collections, registration in the National Office of Cultivars and use in breeding programs. In absence of such plant material the fruit breeding researches would lose significance. Rich germplasm collection hides itself those resistance genes when and where climate change causes the unexpected advent of pest and fungal or bacterial diseases. That is why the more breeders have frequently studied the wild apple habitat in Kazakhstan and Kyrgyzstan confined with China to collect the desired genotypes (Tian et al., 2022) since the collapse of the Soviet Union.

Materials and Methods

Pheno-morphological and pomological traits, fruit physical characteristics, flesh firmness, weight and biochemical tests, plus russet disorder, harvested from 14-year-old trees spindle form onto MM111 of 48 local apple varieties were assessed plus 2 imported cultivars, all located in Kamalshahr Horticultural Research Station in 2020-2021Karaj-Iran. The quantitative and qualitative traits of the fruit were measured using the international apple descriptor (UPOV) according to the national guidelines for differentiation, uniformity and stability (D.U.S) of apple. Descriptive surveys of traits, multivariate analyzes including factor analysis, cluster analysis and drawing biplots were performed.

Results and Discussion

Based on the ANOVA and mean comparisons results, the assessed traits significant differences were found between cultivars and genotypes in terms of quantitative traits. Significant differences were also registered between the old native cultivars and the studied promising genotypes for the external fruit traits as the color, the morpho-botanical characteristics, especially the physical attributes of fruit weight and flesh firmness, as well as significant correlations between some traits. The studied qualitative traits showed high diversity in terms of the Shannon index. Cluster analysis shows the varietal genetic relationship. In the factor analysis, four main and independent factors of fruit size, flesh firmness, length/diameter and external traits explained 67% of the difference between the data, so the native apples and the studied genotypes were divided into three main groups, using the analysis of the diagnostic performance, this classification was confirmed with 100% accuracy.

Conclusion

The obtained information may be applied for scientific identification, differentiation and registration of the native varieties and promising genotypes impeding in Seed and Plant Certification and Registration Institute (SPCRI), impeding erosion of the native apple germplasm. The clear results of the gene expression level of the studied traits facilitate the necessary platform for a group of different goals in breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

• Distinction
• Genetic diversity
• Native cultivars
• Pomology
• Quantitative and qualitative traits