پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,200 |
| تعداد مقالات | 77,257 |
| تعداد مشاهده مقاله | 157,666,899 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 118,693,752 |
ارزیابی تنوع فنوتیپی و تعیین نوع نرعقیمی سیتوپلاسمی در برخی هیبریدهای تجاری ذرت علوفهای مورد کشت در ایران با استفاده از صفات ریختشناسی- زراعی و نشانگرهای PCR | ||
| به زراعی کشاورزی | ||
| دوره 28، شماره 2، تیر 1405، صفحه 169-197 اصل مقاله (2.1 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jci.2026.409816.2972 | ||
| نویسندگان | ||
| محسن همتی کمره1؛ سیدمحمد مهدی مرتضویان* 2؛ مریم گل آبادی3؛ فاطمه امینی4 | ||
| 1گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت. ایران | ||
| 2گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت، ایران | ||
| 3گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اصفهان (خوراسگان) | ||
| 4گروه علوم زراعی و اصلاح نباتات، دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت. ایران. | ||
| چکیده | ||
| هدف: هیبریدهای تجاری ذرت علوفهای رایج در ایران، علاوه بر استفاده مستقیم در تولید علوفه، میتوانند بهعنوان منابع اولیه برای شناسایی نرعقیمی سیتوپلاسمی (CMS) و تشکیل جمعیتهای تفکیکشونده در برنامههای اصلاحی آینده مورداستفاده قرار گیرند. این پژوهش با هدف ارزیابی تنوع فنوتیپی و وضعیت مولکولی سیتوپلاسمی هفت هیبرید تجاری ذرت علوفهای و تعیین نوع CMS با استفاده از نشانگرهای اختصاصی PCR انجام شد. همچنین، همخوانی نتایج مولکولی با فنوتیپ تاسل، تولید دانه گرده و پاسخ به خودگشنی بررسی شد. روش پژوهش: آزمایش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. صفات اندازهگیریشده شامل عملکرد علوفه تر و ماده خشک، اجزای عملکرد بلال (تعداد ردیف دانه، تعداد دانه در ردیف، طول و قطر بلال)، صفات مورفولوژیک (ارتفاع بوته، تعداد برگ، طول و عرض برگ و قطر ساقه) و صفات فنولوژیک (روز تا گلدهی نر و ماده، فاصله گلدهی نر و ماده و روز تا رسیدگی خمیری) بودند. ارزیابی مولکولی در نسلهای F₁ و F₂ با استفاده از نشانگرهای اختصاصی CMS انجام شد. یافتهها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد بهجز قطر بلال، تمامی صفات در سطح احتمال یک درصد بین هیبریدها اختلاف معنیدار داشتند که بیانگر وجود تنوع فنوتیپی قابلتوجه میان آنها بود. مقایسه میانگینها نشان داد هیبرید P5 (مغان 704) در بیشتر صفات عملکردی برتری داشت. نتایج همبستگی و تجزیه علیت نشان داد عملکرد ماده خشک بیشترین اثر مستقیم را بر عملکرد علوفه تر داشته و صفاتی مانند ارتفاع بوته و تعداد برگ بالای بلال بیشتر از طریق اثرات غیرمستقیم بر عملکرد تأثیرگذار بودند. تجزیه عاملی 85/88 درصد از تغییرات کل صفات را تبیین کرد و تجزیه خوشهای هیبریدها را در سه گروه فنوتیپی قرار داد. برآورد پارامترهای ژنتیکی نیز نشان داد بیشتر صفات دارای وراثتپذیری عمومی بالایی هستند. بررسی مولکولی با استفاده از نشانگرهای اختصاصی PCR نشان داد پنج هیبرید (P2، P4، P5، P6 و P7) دارای سیتوپلاسم نرعقیم نوع C و دو هیبرید (P1 و P3) و دارای سیتوپلاسم نرمال (N) بودند. نتایج مولکولی با ارزیابی فنوتیپی تاسل، بررسی دانه گرده و آزمون خودگشنی در نسلهایF₁ و F₂ مطابقت کامل داشت. نتیجهگیری: هیبریدهای تجاری موردبررسی از نظر صفات مورفولوژیک، زراعی، فنولوژیک و نوع سیتوپلاسم دارای تنوع قابلتوجهی بودند. شناسایی سیتوپلاسم CMS-C در بخشی از هیبریدها اطلاعات ارزشمندی برای غربالگری اولیه منابع نرعقیمی سیتوپلاسمی در برنامههای اصلاحی ذرت فراهم کرد. با اینحال، استفاده از این مواد ژنتیکی برای استخراج لاینهای مادری نرعقیم، لاینهای نگهدارنده و والدین هیبریدهای جدید، نیازمند تشکیل جمعیتهای تفکیکشونده، استخراج لاینهای اینبرد، ارزیابی پایداری نرعقیمی و بررسی قابلیت ترکیبپذیری در نسلهای بعدی است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تجزیههای چند متغیره؛ تنوع فنوتیپی؛ نشانگر PCR؛ نر عقیمی سیتوپلاسمی؛ هیبریدهای تجاری ذرت | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Assessment of phenotypic diversity and determination of cytoplasmic male sterility types in some commercial forage maize hybrids cultivated in Iran using morphological–agronomic traits and PCR markers | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohsen Hemmati-Kamerh1؛ Seyed Mohammad Mahdi Mortazavian2؛ Maryam Golabadi3؛ fatemeh amini4 | ||
| 1Department of Agronomy and Plant Breeding Sciences, Faculty of Agricultural Technology (College of Aburaihan), University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 2Department of Agronomy Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Technology of Aburaihan, University of Tehran, Pakdasht, Iran | ||
| 3Department of Agronomy and Plant Breeding, Islamic Azad University, Khorasgan Branch, Isfahan, Iran | ||
| 4Department of Agronomy Sciences and Plant Breeding, Faculty of Agricultural Technology of Aburaihan, University of Tehran, Pakdasht, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Objective: Commercial forage maize hybrids widely cultivated in Iran may serve not only as important materials for forage production but also as potential germplasm resources for identifying cytoplasmic male sterility (CMS) sources and developing breeding populations for future hybrid breeding programs. This study aimed to evaluate the phenotypic diversity and cytoplasmic status of seven commercial forage maize hybrids cultivated in Iran and to determine their CMS type using CMS-specific PCR markers. In addition, the agreement between molecular identification and phenotypic observations, including tassel characteristics, pollen production, and self-pollination response, was investigated. Methods: The experiment was conducted in a randomized complete block design (RCBD) with three replications. Agronomic, morphological, phenological, and yield-related traits were recorded, including fresh forage yield, dry matter yield, plant height, stem diameter, leaf length, leaf width, number of leaves, days to tasseling, days to silking, anthesis–silking interval (ASI), days to milk-stage maturity, ear length, ear diameter, number of kernel rows per ear, and number of kernels per row. Analysis of variance, mean comparison, correlation analysis, path analysis, cluster analysis, factor analysis, principal component analysis (PCA), and estimation of genetic parameters were performed. CMS-specific PCR markers were used to identify cytoplasmic types, and molecular results were compared with field observations and self-pollination tests. Results: Significant differences (P≤0.01) were observed among the hybrids for most measured traits, indicating substantial phenotypic diversity within the evaluated germplasm. Mean comparison identified hybrid P5 (Moghan 704) as the superior genotype for several agronomic and yield-related traits. Correlation and path analyses revealed that dry matter yield exerted the greatest direct effect on forage yield, whereas plant height and the number of leaves above the ear influenced forage production mainly through indirect effects. Cluster analysis classified the hybrids into three phenotypic groups, with hybrid P7 forming a distinct cluster because of its unique morphological and phenological characteristics. The Kaiser–Meyer–Olkin (KMO) value of 0.63 confirmed the adequacy of the data for factor analysis, and four factors explained 85.88% of the total phenotypic variation. Principal component analysis further summarized trait variability within the first two principal components. Broad-sense heritability estimates were high for most traits, suggesting that a large proportion of the observed variation was genetically controlled. Molecular analysis revealed that hybrids P2, P4, P5, P6, and P7 possessed CMS-C cytoplasm, whereas P1 and P3 carried normal (N) cytoplasm. These molecular findings were consistent with tassel phenotype, pollen production, and self-pollination responses observed in both F₁ and F₂ generations. Conclusion: The evaluated commercial forage maize hybrids exhibited considerable variation in agronomic, morphological, phenological, and cytoplasmic traits. The identification of CMS-C cytoplasm in several hybrids provides valuable preliminary information for the selection of potential CMS sources in maize breeding programs. Nevertheless, the development of male-sterile lines, maintainer lines, and new hybrid parents requires further studies involving segregating populations, inbred line development, CMS stability assessment, and combining ability evaluation across subsequent generations. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Cytoplasmic male sterility, Maize commercial hybrids, Multivariate analysis, PCR markers, Phenotypic diversity | ||
| مراجع | ||
|
اکبری، علیرضا؛ قاسمی، سید حامد؛ صارمیراد، علی و شجاعی، سید حبیب (1397). مطالعه تنوع ژنتکی ژنوتیپهای ذرت (Zea mays L.) از نظر صفات مورفو-فیزیولوژیک تحت تنش خشکی. مجله علمی- پژوهشی زراعت و اصلاح نباتات، 2، 23-9.
خاوری خراسانی؛ سعید (1387). ذرت، تهران: انتشارات دانشگاه تهران. ۹۵.
قنبری، احمد؛ احمدیان، احمد؛ میر، بهروز و رزمجو، الیاس (1389). بررسی اثر زمان برداشت بر صفات کمّی و کیفی علوفه ذرت (Zea mays L.). بومشناسی فیزیولوژی محصولات زراعی، 15، 54-41.
مجیدی مهر، احمد و خوشچهره، حنانه (1394). مطالعه ژنوتیپهای مختلف برنج با استفاده از تحلیل چندمتغیره. بهنژادی گیاهان زراعی، 77، 198
Akbari, A.R., Ghasemi, S.H., Saremi-Rad, A., & Shojaei, S.H. (2018). Genetic diversity study of corn (Zea mays L.) genotype for morpho-physiological traits under drought stress. Journal of Agronomy and Plant Breeding, 14(2), 9-23. (In Persian). Ali, Z., Ali, A., Khan, B. A., Nadeem, M. A., Asif, M., Ashraf, A., Safdar, M. E., Inayat, I., Nijabat, A., & Hussain, R. (2023). Evaluation of sunflower-maize silage for yield and quality traits. Pakistan Journal of Agricultural Research, 36(3), 263-269. Amin, M. R., Rahman, M. M., & Hossain, M. S. (2020). Multivariate analysis and clustering of maize (Zea mays L.) genotypes based on morphological traits. Journal of Crop Science and Biotechnology, 23(4), 359-368. Amin, M., Zare, M., & Mohammadi, S. A. (2020). Multivariate analysis of agronomic traits in maize hybrids. Journal of Agricultural Science and Technology, 22, 1345-1358. Aslam, M., et al. (2023). Multivariate analysis for assessing genetic diversity and trait associations in maize. Plants, 12, 765. Badu-Apraku, B., Akinwale, R. O., Franco, J., Oyekunle, M., & Talabi, A. O. (2015). Genetic variability and relationships among traits of extra-early yellow maize inbreds under contrasting environments. Crop Science, 55(1), 1-14. Becket, M. (1971). Discovery of CMS-C cytoplasm in maize and its resistance to Bipolaris maydis. Crop Science, 11(2), 128-134. Cao, S., Chen, F., & Zhang, X. (2024). Advances in understanding cytoplasmic male sterility in maize. BMC Biology, 22(1), 45. Chelarkar, P. S., Khandelwal, V., & Bahadure, D. M. (2017). Genetic variability and character association studies in maize (Zea mays L.) hybrids. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6(11), 3281-3289. Chen, L., Wang, Y., & Li, X. (2021). Multivariate analysis of maize traits reveals key factors influencing yield stability under different environmental conditions. Crop Science, 61(3), 1532-1544. Dogar, M. W., Hussain, Z., Ashraf, M. I., & Naveed, M. (2023). Evaluation of genetic variability in maize (Zea mays L.) based on yield and its attributed traits. Asian Journal of Biotechnology and Genetic Engineering, 6(2), 200-210. Dube, S. P., Sibiya, J., & Kutu, F. (2023). Genetic diversity and population structure of maize inbred lines using phenotypic traits and single nucleotide polymorphism (SNP) markers. Scientific Reports, 13, 17851. El-Sayed, A. A., Hassan, A. A., & Mahmoud, M. A. (2024). Classifying new maize inbred lines into heterotic groups using three methods. Egyptian Journal of Plant Breeding, 28(1), 135-154. Falconer, D. S. (1996). Introduction to quantitative genetics. Pearson Education India. Fan, H., Li, Y., Zhang, X., et al. (2025). Molecular and genetic characterization of newly released CIMMYT inbred maize lines. Plants, 14(24), 3866. Farinati, S., et al. (2023). Cytoplasmic-nuclear interactions underlying male sterility in plants. Plant Reproduction, 36, 201-213. Fayazi, H. , Zeinali, E. , soltani, A. and Torabi, B. (2022). Estimating the potential and yield gap of forage maize in Iran based on the Global Yield Gap Atlas Protocol. Iranian Journal of Field Crop Science, 53(3), 233-247. Forde, B. G., Liver, E. A., & Leaver, C. J. (1978). Differential synthesis of polypeptides by mitochondria from normal and cytoplasmic male-sterile maize. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 75(8), 3841-3845. Ghanbari, A., A. Ahmadian, B. Mir, and E. Arazmjo. 2010. Study of the effect harvest time on quantitative and qualitative characteristics of corn (Zea mays) forage. Journal of Crop Ecophysiology, 15, 41-54. (In Persian). Gracen, E. A., Jenkins, G. S., & Tinsley, I. R. (1979). Discovery of cytoplasm S in maize and its use in hybrid seed production. Journal of Agricultural Science, 61(4), 451-460. Gyawali, A. (2025). Cytoplasmic male sterility: Genetic innovation driving hybrid breeding and crop improvement. Acta Scientifica Malaysia, 9(2), 104-109. Harada, H., et al. (2009). Morphological variability and phenotypic diversity in maize hybrids. Journal of Crop Science, 45(3), 221-229. Hassan, A. A., Abdikadir, M., Hasan, M., Azad, A. K., & Hasanuzzaman, M. (2018). Genetic variability and diversity studies in maize (Zea mays L.) inbred lines. IOSR Journal of Agriculture and Veterinary Science, 11(11), 69-76. Ignjatović-Micić, D., Nikolić, A., Mladenović-Drinić, S., Vančetović, J., & Lazić-Jančić, V. (2006). Identification of sterile cytoplasm (CMS) in maize by using specific mtDNA primers. Field Crops Research, 98(2-3), 136-142. Kemble, R. J., & Bedbrook, J. R. (1980). Mitochondrial DNA diversity distinguishes N, T, C and S cytoplasms in maize. Theoretical and Applied Genetics, 57(2), 101-104. Khavari Khorasani, S. (2008). Maize. Tehran University Press. 95p. (In Persian). Khodarahmpour, Z. (2012). Morphological Classification of Maize (Zea mays L.) Genotypes in Heat Stress Condition. Journal of Agricultural Science, 4(5), 31-42. Li, G., et al. (2021). Evaluation of maize hybrids using PCA under variable environments. Field Crops Research, 271, 108266. Liu, Z., et al. (2002). A PCR assay for rapid discrimination of sterile cytoplasm types in maize. Crop Science, 42(2), 566-569. Mackenzie, S. M., Thompson, W. P., & Williams, R. L. (2004). The role of cytoplasmic male sterility in hybrid seed production. Crop Science, 44(2), 482-487 MajidiMehr, A., & Khoshchereh, H. (2015). Study of different genotypes of rice using multivariate Mohammadi, S.A. and Prasanna, B.M. 2003. Analysis of genetic diversity in crop plants-salient statistical tools and considerations. Crop Science, 43(4), 1235-1248. Moharramnejad, S. & Shiri, M. (2024). Genetic diversity of early maturing corn hybrids based on phenological and agronomic traits using multivariate statistical methods. Cereal Biotechnology and Biochemistry, 3(1), 95-109. Nourinejad, H., Alami Saeid, K., & Sadat, S. (2024). A study on genetic diversity, heritability, genetic advance, and factor analysis of trait yields and yield components in promising maize lines. Unpublished manuscript. Pal, S., Zunjare, R. U., & Muthusamy, V. (2018). Identification of sterile cytoplasm (CMS) in maize by using specific mtDNA primers. Molecular Biology Reports, 45(6), 2389-2399. Patel, R., Memon, J., Kumar, S., Patel, D. A., Sakure, A. A., & Roychowdhury, R. (2024). Genetic diversity and population structure of maize (Zea mays L.) inbred lines in association with phenotypic and grain qualitative traits using SSR genotyping. Plants, 13(6), 823. Pring, D. R., Levings, C. S., & Cox, R. E. (1977). Mitochondrial plasmid identification in maize cytoplasms. Theoretical and Applied Genetics, 51(2), 56-63. Qin, P., et al. (2020). Molecular markers associated with cytoplasmic male sterility in maize. Plant Molecular Biology Reporter, 38(3), 282-293. Rhoades, M. (1933). Cytoplasmic male sterility in maize. Journal of Agricultural Research, 47(1), 69-77. Rogers, D. J., & Edwardson, J. (1952). Discovery of T cytoplasm in maize and its significance in hybrid seed production. Plant Breeding Review, 12(1), 45-56. Ruiz, M., & Daniell, H. (2005). Cytoplasmic male sterility and its use in hybrid seed production. Plant Science, 168(3), 539-546. Ruzbehani, A., Bsaki, T., Karami, S., & Azizi, F. (2018). Evaluation of promising forage maize hybrids under Markazi province climatic condition. Applied Field Crops Research, 31(1), 87-92. Sangoi, L. (2001). Understanding plant density effects on maize growth and development: An important issue to maximize grain yield. Ciência Rural, 31(1), 159-168. Sankar, M. K., Karthikeyan, M., & Kannan, S. (2006). Genetic variability and heritability in maize. Journal of Plant Breeding, 121(2), 139-144. Schnable, P. S., & Wise, R. P. (1998). The genetics of mitochondrial DNA in maize: Cytoplasmic male sterility and its control. Plant Cell, 10(6), 123-134. Singh, P., Chaudhary, D. P., Kumar, R., et al. (2023). Genetic structure analysis and identifying key founder inbred lines in diverse elite sub-tropical maize inbred lines. Scientific Reports, 13, 13892. Singh, R. K., Chaudhary, B. D., & Patnaik, P. K. (2011). Biometrical methods in quantitative genetics. Kalyani Publishers. Sofi, P. A., Rather, A. G., & Wani, S. A. (2007). Genetic and molecular basis of cytoplasmic male sterility in maize. Communications in biometry and crop science, 2(1), 49-60 Stehr, N. (2024). Molecular tools for hybrid seed production in cereals. Frontiers in Plant Science, 15, 1275. Studer, A. J., Wang, H., & Doebley, J. F. (2017). Selection during maize domestication targeted a gene Su, X., et al. (2016). Identification of molecular markers linked to S-type CMS in maize. PLOS ONE, 11(9), e0163489. Tollenaar, M., & Lee, E. A. (2002). Yield potential, yield stability and stress tolerance in maize. Field Crops Research, 75(2-3), 161-169. Xiao, Y., et al. (2022). Comparative mitochondrial genomics of maize cytoplasmic male sterile lines. BMC Plant Biology, 22, 321. Yali, W. (2022). Review of the genetic variability in maize genotypes (Zea mays L). Plants, 10(1), 1-7. Yan, W. (2014). Interpretation of multivariate data in plant breeding using biplots. Crop Science, 54, 1-15. Yang, H., et al. (2022). Characterization of atp6c gene in C-type cytoplasmic male sterile maize. Plant Science, 15, 1275. Zhang, H., Liu, J., & Gao, Q. (2023). Principal component analysis for phenotypic traits in maize: Implications for breeding programs. The Plant Genome, 16(1), e20234.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 67 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 24 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب