Iranian Journal of Seed Research

fa غربالگری ژنوتیپ‌های سیاه‌دانه (Nigella sativa L.) از نظر تحمل به تنش خشکی در مرحله جوانه‌زنی با استفاده از تجزیه چندمتغیره Screening of Nigella sativa Genotypes for Drought Stress Tolerance at Germination Stage Using Multivariate Analysis سایر موضوعات General پژوهشي Research هدف: این تحقیق، ارزیابی اثر سطوح مختلف تنش خشکی ناشی از پلی اتیلن گلیکول بر مولفههای جوانهزنی، رشد گیاهچه و بنیه بذر 24 ژنوتیپ سیاهدانه به منظور شناسایی ژنوتیپهای متحمل و حساس به تنش خشکی است. روش تحقیق: این پژوهش در قالب آزمایش فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه فیزیولوژی گیاهان زراعی دانشگاه شهرکرد اجرا شد. فاکتورهای آزمایش  شامل 24 ژنوتیپ سیاهدانه (داخلی و خارجی) و پنج سطح تنش خشکی ناشی از پلیاتیلن گلیکول، سطح صفر (آب مقطر)، 2/0-، 3/0-، 4/0- و 6/0-  مگاپاسکال بودند. صفات درصد، سرعت و متوسط زمان جوانهزنی، طول ریشهچه، ساقهچه و گیاهچه، وزن تر و خشک گیاهچه و همچنین بنیه بذر اندازهگیری شدند. یافتهها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر ژنوتیپ، خشکی و اثر متقابل آنها، برای تمام صفات مرتبط با جوانهزنی و رشد اولیه گیاهچه معنیدار گردید. بیشترین همبستگی مثبت و معنیدار بین بنیه بذر و طول گیاهچه، طول گیاهچه و طول ریشهچه و همچنین بین بنیه بذر و طول ریشهچه بهدست آمد. تجزیه به مؤلفههای اصلی روی ۹ صفت جوانهزنی نشان داد که سه مؤلفه اول با مقادیر ویژه بیشتر از یک، در مجموع 91/87 درصد از واریانس کل را توجیه کردند. بر اساس بای‌پلات مؤلفههای اول و دوم و تجزیه خوشه‌ای به روشWard ، ژنوتیپها به سه گروه متحمل (۳، ۸، ۱۱، ۲۴)، نیمه‌متحمل (۱، ۲، ۹، ۱۲، ۱۴، ۱۷) و حساس (۱۴ ژنوتیپ دیگر) تقسیم شدند. نتایج آزمون‌های چندمتغیره (اثر پیلای، لاندای ویلک، اثر لاولی-هتلینگ و بزرگترین ریشه روی) اختلاف بسیار معنیداری بین گروه‌ها در سطح احتمال یک درصد نشان داد که تأییدکننده اعتبار گروه‌بندی انجامشده بود. نتیجهگیری: یافته‌های این پژوهش حاکی از تفاوت معنی‌دار بین ژنوتیپ‌های مورد بررسی سیاهدانه از نظر صفات مرتبط با جوانه‌زنی و رشد گیاهچه‌ای تحت تنش خشکی است که بیانگر تنوع ژنتیکی قابل توجه در میان این ژرم‌پلاسم می‌باشد. ژنوتیپ‌های 3، 8، 11 و 24 عملکرد برتری از نظر صفات مرتبط با جوانه‌زنی نشان دادند، بنابراین می‌توان از این ژنوتیپ‌ها در برنامه‌های اصلاحی آینده بهره گرفت. علاوه بر این، گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها بر اساس پاسخ به تنش خشکی، امکان انتخاب والدین با فاصله ژنتیکی بیشتر برای تلاقی را فراهم می‌آورد که می‌تواند به تحلیل ژنتیکی مکانیسم‌های تحمل به خشکی و بهبود صفات مرتبط کمک نماید.   <div style="text-align: justify;">Objective: This study evaluated the effects of polyethylene glycol (PEG)-induced drought stress on germination traits, seedling growth, and seed vigor across 24 Nigella sativa genotypes to identify drought-tolerant and -sensitive genotypes. Method: The experiment was a factorial arrangement based on a completely randomized design (CRD) with three replications, conducted at the Crop Physiology Laboratory of Shahrekord University. The factors comprised 24 N. sativa genotypes and five drought levels induced by PEG at osmotic potentials of 0 (distilled water, control), -0.2, -0.3, -0.4, and -0.6 MPa. Measured traits included germination percentage and rate, mean germination time, root and shoot length, seedling length, seedling fresh and dry weight, and seed vigor. Results: Analysis of variance (ANOVA) revealed that genotype, drought, and their interaction significantly affected all germination and early seedling growth traits. The strongest positive correlations were observed between seed vigor and seedling length, seedling length and root length, and seed vigor and root length. Principal component analysis (PCA) of the nine traits identified three components with eigenvalues >1, accounting for 87.91% of the total variance. Based on the PCA biplot and Ward's hierarchical cluster analysis, the genotypes were classified into three groups: tolerant (genotypes 3, 8, 11, 24), semi-tolerant (genotypes 1, 2, 9, 12, 14, 17), and sensitive (the remaining 14). Multivariate tests (Pillai's trace, Wilks' lambda, Hotelling-Lawley trace, and Roy's largest root) confirmed highly significant differences among the three groups (p < 0.01), validating the classification robustness. Conclusions: The findings reveal significant genetic diversity among N. sativa genotypes under drought stress. Genotypes 3, 8, 11, and 24, which showed superior germination performance, are recommended for future breeding programs. Furthermore, clustering enables the selection of parental lines with greater genetic distance (e.g., tolerant genotype 3 and sensitive genotype 5) for hybridization, facilitating the genetic analysis of drought tolerance mechanisms and supporting trait improvement efforts. Highlights: <ul> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Rapid, cost-effective PEG screening replaces field selection</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Root length as a reliable indicator of seed vigor</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Identifying 4 superior Nigella genotypes for drought tolerance</li> </ul> </div> تجزیه خوشه ای, تجزیه به مولفه های اصلی, تنش خشکی, جوانه زنی, سیاه دانه Black cumin (Nigella sativa), Cluster analysis, Drought stress, Germination, Principal component analysis 201 221 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-687-1&slc_lang=fa&sid=1 Akram Oraki اکرم اورکی oraki_a@yahoo.com 100319475328460013426 0009-0008-7523-6014 No Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahrekord University دانشگاه شهرکرد Ehsan Shahbazi احسان شهبازی eh_shahbazi@sku.ac.ir 100319475328460013427 100319475328460013427 Yes Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahrekord University دانشگاه شهرکرد Keramatollah Saeidi کرامت اله سعیدی saeedi@sku.ac.ir 100319475328460013428 100319475328460013428 No Department of Horticulture Science, College of Agriculture, Shahrekord University دانشگاه شهرکرد Fariba Rafiei فریبا رفیعی Fariba.rafiei@sku.ac.ir 100319475328460013429 100319475328460013429 No Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, Shahrekord University دانشگاه شهرکرد