Assessment barley genotypes using stress tolerance indices in normal and drought stress conditions

Subject Areas : Journal of Plant Ecophysiology

Rasoul Ahmadzadeh ¹ , Hassan Pakniyat ² , Elahe Tavakol ³ , sadegh shahrasbi ⁴

1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد، بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 - عضو هیات علمی بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
3 - عضو هیات علمی بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
4 - عضو هیات علمی بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

Received: 2016-11-24 Accepted : 2017-01-21 Published : 2019-05-22

Keywords: Yield, Drought stress, barley, Drought tolerance Indices,

Abstract :

To evaluate the drought tolerance of barley, eight foreign genotypes and two Iranian cultivars were studied in two drought and irrigated conditions during 2013-14 in a RCB design with three replications. The results showed that the highest grain yield under irrigated conditions were belonged to genotypes 79 (9274.7 kg.ha-1), 95 (9421.7 kg.ha-1) & 120 (9362.3 kg.ha-1) and Yousef cultivar (9353.7 kg.ha-1) and under drought conditions belonged to genotypes 95 (8197.7 kg.ha-1) and 120 (8487.7 kg.ha-1). In both conditions, the lowest yield was found in genotype 21 (2270 kg.ha-1). There was not correlation between the results obtained by two group indices (sensitive evaluation indices vs. tolerance evaluation indices) in identification of tolerant genotypes, so that based on TOL, LOS and SSI genotypes 21, 97 & 125 and Reyhan cultivar were sensitive and low yielding genotypes, while based on MP, STI, GMP and HAR, genotypes 95 & 120 and Yousef cultivar had highest drought tolerance. To selection and introduce the best criteria of drought tolerance, the correlation of above indices with yield under normal and drought stress was evaluated. According to the results of the correlation between stress indices MP, GMP, HMP, YI and STI had significant correlation with yield under both normal and stress conditions, which indicating that using these criteria for evaluation of drought tolerance will be more desirable in breeding programs. According to these indices and high yield of genotypes under both environmental conditions, genotypes 95 and 120 were found to be the best genotypes.

References:

اشکانی، ج؛ و ح. پاک نیت. 1382. بررسی ژنتیکی شاخص‌های کمی مقاومت به خشکی در گلرنگ بهاره (Carthamus tinctorius L.). مجله علوم و صنایع کشاورزی. دوره 17، شماره 1: 35-31.

حیدری، ب. 1389. تنوع ژنتیکی و بهره ژنتیکی ناشی از انتخاب در گندم نان. مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی. دوره 3، شماره 3: 246-239.

خزایی، ع.، م. مقدم و س. نور محمدی. 1390. ارزیابی تنوع ژنتیکی توده های بومی جو پاییزه غرب ایران. مجله علوم زراعی ایران. دوره 13، شماره 4: 683- 671.

زاهدی، م. ب. 1391. ارزیابی معیارهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی مرتبط باتحمل خشکی در جو (Hordeum vulgare L) پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شیراز.

زکی­زاده، م.، م. اسماعیل‌زاده مقدم و د. کهریزی. 1389. بررسی تنوع ژنتیکی و روابط بین صفات مختلف  عملکرد دانه در ژنو تیپ‌های گندم نان (Triticum aestivum L.) سنبله بلند با استفاده از روش‌های آماری چند متغیره. مجله علوم زراعی ایران. دوره 12، شماره 1: 20-18.

زهراوی، م.، ا. تقی­نژاد.، ا. افضلی فر.، م. بی همتا.، ج. مظفری و س. شفاءالدین. 1390. ارزیابی تنوع ژنتیکی صفات آگرومورفولوژیکی در ژرم پلاسم جو اسپانتانئوم (Hordeum spontaneum L.) ایران. فصلنامة علمی-پژوهشی تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران. دوره 19، شماره 1: 70-55.

سی و سه مرده، ع. و ع. احمدی. 1382. روابط بین شاخص‌های رشد، مقاومت به خشکی و عملکرد در کولتیوارهای گندم اصلاح شده برای اقلیم‌های مختلف ایران در شرایط تنش و عدم تنش خشکی. مجله علوم کشاورزی ایران. دوره 34، شماره 3: 667 -679.

فرشادفر، ع. 1376. کاربرد ژنتیک کمی در اصلاح نباتات. انتشارات طاق بستان. دانشگاه رازی کرمانشاه. 95 صفحه.

گلستانی، م. و ح. پاک نیت. 1386. ارزیابی شاخص‌های تحمل به خشکی در لاین‌های کنجد. مجله علوم آب و خاک-علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. دوره 11، شماره 41: 150-141.

نوروزی، ا. 1393. مطالعه تنوع ژنتیکی ارقام جو (.Hordeum vulgare L) برای تحمل به خشکی. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شیراز.

واعظی، ب و ا. احمدی­خواه. 1389. ارزیابی تحمل دوازده ژنوتیپ اصلاح­شده جو در برابر تنش خشکی در شرایط خشک و گرم. پژوهش­های تولید گیاهی. دوره 17، شماره 1: 44-23

Akash, M.W., Al-abdallat, A.M., Saoub, H.M., and Ayad, J.Y. 2009. Molecular and field comparison of selected barley cultivars for drought tolerance. J. New Seeds, 10: 2. 98-111.

Bagheri, A., and Heidari SharifAbad, H. 2007. Effect of drought and salt stresses on yield, yield components, and ion content of hull-less barley (Hordeum sativum L.). J. New Agric. Sci. 3: 7. 3-8

Blum, A. 2001. Wheat cellular thermo tolerance is related to yield under heat stress. Emph. 117: 117-123.

Bensemane, L., H. Bouzerzour, A. Benmahammed and H. Mimouni. 2011. Assessment of the phenotypic variation within two-and six-rowed barley (Hordeumvulgare L.) breeding lines grown under semi-arid conditions. Advance. Environ. Bio. 5: 1454-1460.

Ceccarelli, S., S. Grando, M. Maatougui,  M. Michael, M. Slash, R. Haghparast, M. Rahmanian, A. Taheri, A. Al-Yassin, A. Benbelkacem, M. Labdi, H. Mimoun, M. Nachit. 2010. Plant breeding and climate changes. J. Agric. Sci. 148: 1–11

Eivazi, A. R., S. Mohammadi, M. Rezaei, S. Ashori and F. H. Pour. 2013. Effective selection criteria for assessing drought tolerance indices in barley (Hordeum vulgare L.) accessions. International J. Agron. Plant Produc. 4: 813-821.

Falconer, D. S. 1996. "Introduction to Quantitative Genetics (3) Wiley." New York (1989): 139-144.

Fernandez, G.C.J. 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. Proceeding of a Symposium. Taiwan. 257-270.

Fisher, R.A and R. Maurer. 1978. Drought resistance in spring wheat cultivars. Grain yield response. Aust. J. Agric. Res. 29: 897-912.

Lin, C.S., M.R. Binns and L.P. Lefkovitch. 1986. Stability analysis: where do we stand? Crop Sci. 26: 894-900.

Michael, A. M. and T. P. Ojha. 1987. Principles of agricultural engineering. Vol. ΙΙ. New Delhi Jain Brothers Publisher. 320 pp.

Moll, R.H., F.H. Robinson and C.C. Cockerham. 1960. Genetic variability in advanced generation of a cross of two open-pollinated varieties of Corn. Agron. J. 52:171-173.

Moghaddam, A and M. H. Hadizadeh. 2002. Response of corn (Zea mays L.) Hybrids and their parental lines to drought using different stress tolerance indices. Seed. Plant. Improv. J. 18: 255-272.

Nazari, L and H. Pakniyat. 2010. Assessment of drought tolerance in barley genotypes. J. App. Sci.10: 151-156.

Novoselovic, D., M. Baric, G. Drezner, J. Gunjaca and A. Lalic. 2004. Quantitative inheritance of some wheat plant traits. Genetics. Molecul. Bio, 27:1. 92-98.

Ortiz, R., Ekanayake, I., Mahalakshmi, V., Kamara, A., Menkir, A., Nigam, S.N., Singh, B.B., and Saxena, N.P. 2001. Breeding of drought resistant and water stress tolerant crops. Patancheru, India, 321p.

Ritzza, F., F.W. Badeck, L. Cattivelli, O. Lidestri, N. D. Fozo and A.M. Stanca. 2004. Use of a water stress index to identify barely genotypes adapted to rain fed and irrigated conditions. Crop Sci. 44: 2127-2137

Royo, C., M. Abaza, R. Blanco and L.F. Garcia Del Moral. 2000. Triticale grain growth and morphometry as affected by drought stress, late sowing and simulated drought stress. Aust. J. Plant Physiol. 27: 1051-1059.

Rodrigues, O., J. C. B. Lhamby, A. D. Didonet and J. A. Marchese. 2007. Fifty years of wheat breeding in Southern Brazil: yield improvement and associated changes. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 42: 817-825.

Rosielle, A.A. and J. Hamblin. 1981. Theoretical Aspects of Selection for Yield in Stress and Non-stress Environments. Crop Sci. 21: 943-946.

Singh, R. K and B. D. Chaudhary. 1985. Biometrical methods in Quantitative Genetic analysis. Kalyani Publishers, New Delhi India pp. 253-260.

Shukla, S., A. Bhargava, A. Chatterjee, J. Sirivastava, N. Singh and S. P. Singh. 2006. Mineral profile and variability in vegetable amaranth (Amaranthus tricolor). Pl. Foods Hum. Nut. 61. 23-28.

Tambussi, E.A., Nogu´es, S., Ferrio, J.P., Voltas, J., and Araus, J.L. 2005. Does a higher yield potential improve barley performance under Mediterranean conditions? A case study. Field Crop Res. 91: 149-160.

Tondelli, A., and Stanca, A.M. 2008. Drought tolerance improvement in crop plants: An integrated view from breeding to genomics. Field Crop Res. 115: 1-14.

Zare, M. 2012. Evaluation of drought tolerance indices for the selection of Iranian barley (Hordeum vulgare L) cultivars. African Journal of Biotechnology, 11(93): 15975-15981.