دانشکده کشاورزي
گروه باغباني
پايان‌نامه جهت اخذ درجه کارشناسي ‌ارشد در رشته اصلاح گياهان باغي

بررسي صفات کمي و کيفي ژنوتيپ هاي ذرت شيرين و فوق شيرين با استفاده از تجزيه باي پلات

اساتيد راهنما:
دکتر محمود سلوکي
دکتر سعيد خاوري خراساني
استاد مشاور:
دکتر براتعلي فاخري
نگارش:
ارغوان شادلو

بهمن 1393

تقديم به:
پدرم به پاس عمري تلاش مادرم به جهت فداکاري هاي بيکران و به همه کساني که علمشان در خدمت سعادت بشري بوده است.

سپاسگزاري:
باسپاس بي کران به درگاه پروردگار جهان و درود فراوان به پژوهندگان راه علم و دانش، لازم ميدانم از تلاش ها و راهنمايي هاي خردمندانه اساتيد محترم آقايان دکترمحمود سلوکي، دکتر سعيد خاوري و استاد مشاور جناب آقاي دکتر براتعلي فاخري که با صبر و حوصله و ارائه نظرات ارزشمند شان دربررسي، تصحيح و ارتقاء کيفي پايان نامه کوشيده اند نهايت قدرداني و تشکر خود را ابراز دارم. در پايان از زحمات خانواده خوبم و سايرکساني که در تدوين اين تحقيق مرا ياري نمودند متشکرم و از خداوند منان سلامت و سعادت ايشان را خواستارم.

چکيده
ذرت شيرين با نام علمي (Zea mays L.var saccharata ) به عنوان يکي از سبزيجات مفيد و با ارزش غذايي بالا ميتواند در سبد غذايي خانوارها وارد و تثبيت گردد. برآورد تنوع ژنتيکي، وراثت پذيري و هتروزيس لاين ها و هيبريدهاي ذرت شيرين و فوق شيرين براي اهداف به نژادي اهميت زيادي دارد و مي تواند به تعيين استراتژي هاي اصلاحي کمک کند. اين تحقيق به منظور بررسي صفات کمي و کيفي ژنوتيپهاي ذرت شيرين و فوق شيرين در مرکز تحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي خراسان رضوي اجرا گرديد. در اين پژوهش 38 ژنوتيپ ذرت شيرين و فوق شيرين (شامل: 13 لاين، 18 هيبريد و 7 رقم تجاري جديد ذرت شيرين و فوق شيرين) در سه تكرار، در قالب طرح بلوکهاي کامل تصادفي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج تجزيه واريانس نشان داد تفاوت بسيار معني داري بين اکثر ژنوتيپ ها براي کليه صفات وجود داشت، دامنه تغييرات وراثت پذيري عمومي از 71/85 درصد تا 49/85 درصد متفاوت بود که به ترتيب مربوط به صفات تعداد کل برگ و عملکرد دانه بود. بر اساس مقايسات ميانگين هيبريد تجاري Passion بيشترين و لاين Harvest gold کمترين عملکرد دانه قابل کنسرو را داشتند. همچنين بالاترين درصد هتروزيس مربوط به صفت عملکرد دانه بود که در هيبريد Temptation × Chase با 92/446 درصد ديده شد. تجزيه به مولفه هاي اصلي نشان داد که 3 مولفه اول در مجموع 72 درصد از تنوع کل موجود در بين داده ها را توجيه مي نمايد. نتايج تجزيه باي پلات نيز نشان داد که در بين ژنوتيپ ها، هيبريد اميد بخش Harvest gold × Merit با توجه به نمودار چند ضلعي و نمودار ميانگين پايداري، از ارزش و پايداري بالايي براي اکثر صفات کمي برخوردار بوده. همچنين تجزيه خوشه اي ژنوتيپ هاي مورد مطالعه را به 3 گروه تقسيم بندي نمود. نتايج تجزيه صفات کيفي نشان داد که ژنوتيپ Harvest gold × Merit از نظر اکثر صفات کيفي که توسط تست پانل بررسي شد مي تواند با رقم شاهد که يک رقم صنعتي و وارداتي است قابل رقابت باشد. همچنين مي توان گفت که لينه هاي Harvst gold, Chase Temptation, باعث بهبود صفاتي چون عملکرد دانه، عمق دانه، تعداد دانه در رديف، طول بلال و ارتفاع بوته شده اند و ترکيب پذيري خوبي را نشان داده اند. بنابراين لاين هاي مذکور مي توانند در برنامه هاي اصلاحي آينده به عنوان لاينهاي اميد بخش مورد استفاده قرار گيرند.
کلمات کليدي: صفات زراعي، به نژادي، عملکرد، تجزه هاي چند متغيره

فصل اول: مقدمه و کليات2
1-1-مقدمه2
1-2- اهميت جهاني ذرت3
1-3- منشا و تاريخچه4
1-4- گياه شناسي ذرت5
1-5- ارزش غذايي ذرت شيرين6
1-6- ارقام ذرت شيرين7
1-7- منابع ژنتيکي ذرت10
1-8- طبقه بندي ذرت شيرين از نقطه نظر ميزان شيريني آنها11
فصل دوم-مروري بر تحقيقات انجام شده
2-1-روش هاي اصلاح ذرت17
2-2-هيبريد ذرت17
2-3-اهداف اصلاح ذرت18
2-4-توراثت پذيري18
2-5-هتروزيس19
2-6- توليد واريته‎هاي هيبريد ذرت و قابليت تركيب‎پذيري23
2-7-تجزيه خوشه‌اي تجزيه خوشه‌اي25
2-7-1- روش هاي طبقاتي25
2-7-2- روش هاي تقسيم بندي26
2-8- تجزيه به مؤلفه‌هاي اصلي27
2-9-تجزيه به عامل‌ها29
فصل سوم -مواد و روشها
3-1-مشخصات طرح آزمايشي37
3-2-صفات مورد بررسي39
3-3- صفات مرفولوژيک39
3-3-1-عملکرد دانه و اجزائ عملکرد39
3-3-2-تعداد بوته هاي استقرار يافته39
3-3-3-ارتفاع بوته39
3-3-4-ارتفاع بلال40
3-3-5-تعداد کل برگ40
3-3-6-تعداد برگ بالاي بلال اصلي40
3-3-7-تعداد بوته برداشتي40
3-3-8-عملکرد دانه ناخالص40
3-3-9-عملکرد دانه خالص40
3-3-10-تعداد رديف دانه41
3-3-11-قطر بلال41
3-3-12-قطر چوب بلال42
3-3-13-عمق دانه42
3-3-14-طول بلال42
3-4- اندازه گيري صفات کيفي42
3-5-نحوه اندازه گيري هتروزيس43
3-5-1-هتروزيس نسبي43
3-5-2-هتروزيس استاندارد44
3-6-تعيين قند محلول با استفاده از معرف آنترون (Anthrone Reagent)44
3-6-1-روش کار45
3-6-2-خشک کردن45
3-6-3-استخراج46
3-6-4-واکنش رنگ سنج46
3-6-5-منحني استاندارد47
3-6-6-منحني استاندارد براي ميکروپليت49
3-7-محاسبه درصد ساکارز50
3-8-محاسبات آماري53
3-8-1-تجزيه واريانس ساده53
3-8-2-تجزيه به مؤلفه‌هاي اصلي54
3-8-3-تجزيه به عامل‌ها54
3-8-4-تجزيه خوشه‌اي54
3-9-نرم افزارهاي مورد استفاده در تجزيه هاي آماري54
فصل چهارم-نتايج و بحث
4-1-نتايج تجزيه واريانس57
4-2-مقايسات ميانگين59
4-2-1-ارتفاع بوته59
4-2-2-ارتفاع بلال59
4-2-3-طول تاسل60
4-2-4-طول بلال61
4-2-5-قطر ساقه61
4-2-6تعداد برگ63
4-2-7-تعداد برگ بالاي بلال اصلي63
4-2-8-عمق دانه66
4-2-9-تعداد رديف دانه در بلال66
4-2-10-تعداد دانه در رديف بلال67
4-2-11-عملکرد دانه67
4-3-وراثت پذيري68
4-4-هتروزيس و هتروبليتيوزيس70
4-5-تجزيه به مولفه هاي اصلي75
4-6-تجزيه به عامل ها77
4-7-تجزيه خوشه اي80
4-8-کيفي84
4-9-تجزيه بايپلات90
4-9-1- ارزيابي صفات در بين ژنوتيپها91
4-9-2- ارزيابي ژنوتيپها در بين صفات93
4-9-3- متوسط پايداري ژنوتيپها95
نتيجه گيري97
فصل 5-فهرست منابع99

جدول ‏3-1- مواد ژنتيکي مورد آزمايش38
جدول ‏3-2- معرفها45
جدول ‏3-3- مقياس پايين واکنش رنگ سنجي و توصيه هاي ويژه براي استفاده از ميکروپليت47
جدول ‏3-4- منحني استاندارد48
جدول ‏3-6- منحني استاندارد براي ميکروپليت (2)50
جدول ‏3-7- عيب يابي52
جدول ‏4-1- تجزيه واريانس صفات مورد بررسي58
جدول ‏4-2- مقايسه ميانگين صفات مورد بررسي لاين هاي ذرت شيرين62
جدول ‏4-3- مقايسه ميانگين، درصد هتروزيس و درصد هتروبليتيوزيس بر اساس بهترين والد64
جدول ‏4-4- مقايسه ميانگين صفات مورد بررسي هيبريدهاي تجاري ذرت شيرين68
جدول ‏4- 5- وراثت‌پذيري صفات مورد بررسي درژنوتيپ هاي ذرت شيرين69
جدول ‏4-6- واريانس هر يک از مولفه ها در روش تجزيه به مولفه هاي اصلي75
جدول ‏4-7- اجزاي تشکيل دهنده سه مولفه اول براي هر يک از صفات زراعي77
جدول 4-8- نتايج تجزيه به عامل ها با در نظر گرفتن کليه صفات79
جدول ‏4-4- جدول تجزيه واريانس صفات مورد بررسي.84
جدول ‏4-5- مقايسه ميانگين هاي صفات مورد بررسي89
جدول4-6- مقايسه ميانگين درصد ساکارز در بين برخي ژنوتيپ هاي ذرت شيرين90
جدول4-7- صفات مورد بررسي…………………………………………………………………………………………………………..97

شکل4-1- HARVEST GOLD × MERIT86
شکل4-2- شاهد87
شکل4-3- شفافيت شربت88

نمودار 4-1- سنگريزه اي80
نمودار4-2- دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه اي83
نمودار 4-3- ارزيابي صفات در بين 38 ژنوتيپ، لاين و هيبريد ذرت فوق شيرين92
نمودار 4-4- همبستگي بين صفات94
نمودار 4-5- رابطه بين ژنوتيپها با توجه به صفات مورد مطالعه 38 ژنوتيپ،95
نمودار 4-5- ميانگين پايداري عملکرد 38 ژنوتيپ، لاين و هيبريد ذرت فوق شيرين مورد مطالعه96

فصل اول
مقدمه و کليات

1فصل اول: مقدمه و کليات
1-1- مقدمه
نياز به توليد بيشتر غلات در جهان رو به افزايش است و در مورد ذرت انتظار مي رود از نظر توليد در سال هاي آتي از گندم و برنج هم پيشي خواهد گرفت. بر اساس آمار و پيش بيني هاي سازمان جهاني غلات(FAO) و مرکز بين المللي تحقيقات گندم و ذرت(CIMMYT) توليد جهاني ذرت به مقدار 50 درصد از 558 مليون تن در سال 1995 به 837 مليون تن در سال 2020 خواهد رسيد و اين طور که به نظر مي رسد اين مقدار تا حدودي در سال 2010 به دست آمده است (UNDP GC FcilityMaize Scorpin. 2010).
ذرت شيرين (Zea mays l. var saccharata) يکي از مردم پسندترين سبزيهاي ايالات متحده آمريكا است وعلاقه به آن در آسيا و اروپا هم در حال افزايش است. ذرت شيرين به دليل وجود ژن يا ژنهايي كه سنتز نشاسته را در آندوسپرم تغيير داده و به آن قابليت مصرف تازه خوري ميدهند، به وجودآمده است (Kaukis and Davis, 1986).
ذرت از نظر تغذيه دام، فيبر، منبع سوختي تغذيه مستقيم انسان در جايگاه اقتصادي مهمي قرار گرفته است. اين گياه به عنوان جزئي از توليدات صنعتي به شمار مي رود که روي تغذيه جمعيت جهاني تاثير گذار است. روش هاي اصلاحي در مورد گياهان خودگشن و دگرگشن را مي توان در مورد ذرت به کار برد و از اين رو اصلاح ذرت آينده روشني خواهد داشت. اين تنوع در استفاده از روش هاي اصلاحي اجازه آزمايشهاي بيشتري را به اصلاح گران مي دهد. از اين روشها مي توان به عنوان محرکي به سمت پيشرفت جمعيتها، اينبرد لاينها و هيبريدهاي آنها جهت اهداف مختلف تجاري استفاده کرد. (Hallauer et al., 2010)
1-2- اهميت جهاني ذرت
در سال 2012سطح زير کشت ذرت شيرين در دنيا يک ميليون هکتار، با ميانگين توليد 8/5 تن در هكتار بوده است (FAO, 2013).
در ايران پيش بيني مي شود سطح زير کشت ذرت شيرين در سال 1393 به 15000 هکتار با متوسط عملکرد 10 تن بلال در هکتاربرسد.
ارزش کل ذرت شيرين در سال 2012، 12 ميليارد دلار بوده که از اين ميزان 69 درصد براي بازار تازه خوري و 31 درصد براي صنايع تبديلي بوده است. ميزان ارزش محصول ذرت شيرين براي صنايع تبديلي (منجمد و کنسروي) 2/9 ميليون تن به ارزش000/100/373 دلار در سال 2012 بوده است
(NASS, 2013).
ذرت به دليل ويژگي هاي بسيار زياد خود، به ويژه به دليل سازگاري با شرايط اقليمي گوناگون، بسيار زود در تمام دنيا گسترش يافت و مکان سوم را بعد از گندم و برنج از نظرسطح زيرکشت به خود اختصاص داد، در حال حاضر در بيش از 147 ميليون هکتار از اراضي دنيا کشت مي گردد (خاوري خراساني، 1388). تجربيات علمي و آزمايش هاي متعددي که در نقاط مختلف دنيا بر روي ذرت انجام گرفته، مشخص نموده است که ذرت علاوه بر آن که علوفه اي بسيار مطلوب براي دام مي باشد از نظر تأمين انرژي نيز بي نظير است، به همين دليل امروزه ذرت در تغذيه مرغ تخم گذار به عنوان يک غذاي پر انرژي، داراي اهميت بسيار زيادي بوده و مقام و ارزش بالايي را در مقايسه با ساير غلات دارا مي باشد (نورمحمدي و همكاران، 1380). ذرت بيشتر براي استفاده از دانه و علوفه کشت مي گردد. نزديک به 25-20 درصد از توليدات جهاني ذرت به صورت مستقيم در شکل هاي مختلف (آرد ذرت، شيريني، کنسرو، فرني ذرت) در تغذيه انسان و 75-60 درصد آن به صورت هاي مختلف مانند دانه، پودر، سيلو و…به مصرف غذاي دام مي رسد. به علاوه، حدود 5 درصد توليد ذرت نيز جهت فرآورده هاي صنعتي مورد استفاده قرار ‌‌‌مي گيرد (نورمحمدي و همكاران، 1380).
انتخاب روش اصلاحي مناسب براي بهره برداري از پتانسيل ژنتيکي صفات مختلف زراعي در يک گياه بستگي به نوع عمل ژن هاي کنترل کننده يک صفت و نحوه توارث آن ها دارد (Akhtar and Chowdhry, 2006).
1-3- منشا و تاريخچه
ذرت در حدود 7 تا 10 هزار سال قبل با استفاده از علف يکساله وحشي تئو سينته در مکزيک مرکزي اهلي شد (Galinat, 1988). تئوسينته مکزيکي يک ساله توسط ايل تين و دوبلي در دو زير گونه طبقه بندي شده است. (Ilti et al., 1980) Zea mays subsp Mexicana و Zeamays subsp parviglumis. تئوسينته هاي چند ساله عبارت اند از: Z. diploperennis و Z. pernis عضو چهارم جنسZea, z. luxurians, تئوسينته يکساله گواتمالايي است. تفاوت اصلي بين تئوسينته و ذرت مرفولوژي گل هاي ماده است (Galinat, 1988).
ذرت شيرين نه يک نژاد و نه زير گونه گونه هاي Z. mays است (Goodman and Brown, 1988). با حضور يک ژن و يا ژن هايي که بر ساخت نشاسته در اندوسپرم تاثير مي گذارد، از ميان انواع ذرت متمايز شده و کاربرد آن به عنوان سبزي را ممکن مي سازد. حدود سي سال قبل الل قندي بودنsu))sugary در روي کروموزوم 4 با عنوان ذرت شيرين تعريف شد. و امروزه حداقل هفت ژن ديگر که بر ساخت کربوهيدرات اندوسپرم اثر ميگذارد چه به صورت انفرادي و چه به صورت ترکيب در ارقام ذرت شيرين به کار مي رود. از ميان ژن هاي ديگر ژني که در وسيع ترين شکل به کار مي رود (چروکيدگي)shrunken- 2 (sh2) است. علاوه بر تفاوت هاي عمده ژن اندوسپرم، ذرت شيرين با بسياري از ژن ها چه بزرگ و چه کوچک که بر تمام مراحل رشد گياه اثر مي گذارد، از ساير انواع ذرت متمايز مي شود. اين ژن ها بر کيفيت سفره اي و يا خوراکي (طعم، نرمي و بافت)، ظاهر بلال و بوته اثر مي گذارد.

ذرت هاي داراي اندسپرم su در آمريکاي مرکزي و جنوبي در دوره ي قبل از کريستف کلمپ موجود بوده اند(Grobman et al., 1961). انواع بومي ذرت شيرين آمريکاي جنوبي به مجموعه ي چولپي تعلق دارد (Goodman and Brown, 1988). گروب مان و همکاران چولپي را به عنوان نژادي قديمي با منشا پرو طبقه بندي و تاکيد کرد که مرکز تراکنش چولپي سيرا در جنوب پروست که در آن ذرت در ارتفاع 2400 تا 3400 متر از سطح دريا مي رويد. چولپي در خالص ترين شکل خود داراي بلالي کوتاه بسيار پهن و تخم مرغي با تعداد زيادي رديف دانه در هر بلال است (Grobman et al., 1961).
دو نژاد ديگر ذرت شيرين تصور مي رود که داراي منشا قبل از کريستف کلمپ باشند عبارت اند از: Mayz dulce و Ducillodel noroeste است که هر دو بومي مکزيک هستند (Wellhausen et al., 1952).
تا شروع قرن بيستم تقريبا تمام ارقام ذرت شيرين مهم داراي دانه هاي سفيد بودند. در 1902 رقم گلدن بانتام توسط شرکت بورپي معرفي گرديد. گلدن بانتام داراي کيفيت عالي، سازگاري وسيع و مقاومت به بيماري خوب بود و به سرعت تعصب هاي قديمي عليه ذرت زرد را به هم ريخت. گلدن بانتام به صورت شاهد درآمد و بسياري از ارقام سفيد مردم پسند از طريق تلاقي با گلدن بانتام تبديل به ارقام زرد شدند (Galinat, 1971). در نتيجه بيشتر لاين هاي اينبرد و دورگه هاي زرد امروزي، مقداري گلدن بانتام را در شجره خود دارند (Huelson, 1954).
1-4- گياه شناسي ذرت
ذرت گياهي است يک پايه و دگر گشن که گلهاي نر و ماده جدا از هم ولي روي يک بوته قرار دارند. آرايش گل ذرت که گل تاجي يا گل شاخي ناميده مي شود به صورت گل آذين خوشه آزاد و در قسمت بالاي ساقه از طويل شدن مريستم انتهايي ساقه و نمو طرح اوليه گا تاجي به وجود مي آيد. روي گل تاجي سنبله هاي فرعي به صورت جفتي قرار داشته و هر سنبله ي فرعي داراي دو گل نر مي باشد که هر گل نر از سه پرچم فعال و يک مادگي که نمو آن متوقف شده، تشکيل يافته است. گل آذين نر در شرايط مطلوب مي تواند تا 25 ميليون دانه گرده توليد کند. در شرايط مناسب عمر دانه گرده 18 تا 24 ساعت مي باشد (1375، کريمي). گل آذين ماده يا بلال که در قسمت هاي وسطي ساقه قرار گرفته، خوشه ايست فشرده با محوري قطور موسوم به چوب بلال که سنبله هاي فرعي ماده پهلوي هم به صورت جفتي روي آن قرار دارند. هر سنبله فرعي ماده نيز داراي دو گل فاقد اندام نر مي باشد که فقط يکي بارور و ديگري (گل پايين) عقيم مي باشد. هر گل ماده بارور داراي يک تخمدان مي باشد که از آن، مجموعه خامه و کلاله به صورت رشته نازک و طويلي موسوم به کاکل يا ابريشم خارج مي شود. کاکل از موهاي ريز چسبناکي که دانه هاي گرده را به خود مي گيرند، پوشيده شده است. طول عمر کاکل ها 5- 10 روز مي باشد (1373، پور صالح). خروج کاکل از ميان غلاف هاي بلال را نشانه ي آماده بودن مادگي براي دريافت گرده و لقاح مي باشد، اصطلاحا مرحله کاکل دهي يا توليد تارهاي ابريشمي مي نامند. طول اين کاکل ابريشم مانند که به تعداد دانه هاي موجود در بلال نمايان مي شوند، ممکن است به 50-70 سانتيمتر برسد. از لحاظ همزماني رشد و نمو اندام هاي نر و ماده، ذرت گياهي پروتاندر(Protandry) است (يعني گرده افشاني سه روز زودتر از خروج کاکل شروع و چندين روز ادامه مي يابد). گرده افشاني به صورت طبيعي توسط باد صورت مي گيرد. بنابراين حدود 95 درصد گل هاي ماده يک پايه بايد بطور دگرگشن و 5 درصد به صورت خودگشن تلقيح شوند. عمل لقاح 12- 28 ساعت پس از جايگير شدن دانه گرده روي کاکل ذرت صورت مي گيرد. با انجام عمل لقاح، رنگ زرد کاکل به قرمز قهوه اي تغيير يافته و تدريجا کاکل خشک مي شود (پور صالح، 1373؛ شبستري، 1370).
1-5- ارزش غذايي ذرت شيرين
دانه ذرت شيرين داراي ارزش غذايي بالايي مي باشد كه شامل مقدار زيادي از پروتئين ها و ويتامين ها و مواد ريزمغذي است. هم چنين ذرت شيرين غني از قندها است. ذرت شيريني كه به مصرف مستقيم مي رسد داراي رسيدگي مناسب در مرحله شيري و نرم بوده و حاوي 74-76 درصد آب مي باشد. واريته هاي ذرت بين 6-14 درصد بسته به نوع واريته، قند دارندكه تشكيل شده از حدود 8/73 درصد ساكارز، 2/10 درصد گلوكز، 3/15 درصد فروكتوز و رافينوز نيز به مقدار كمي در دانه تجمع مي يابد .(Zhu et al., 1992)
هم چنين ديگر تركيبات مفيد دانه ذرت شيرين عبارتند از ريزمغذي هايي مثل سلنيوم، كروم، روي، مس، نيكل و آهن. دررابطه با سلنيوم بايد توجه خاصي داشت، زيرا سلنيوم همراه با ويتامين E و بتا كاروتن فعاليت متابوليكي ژن هاي سرطان زا را كاهش داده و دفع مواد سمي كه براي بدن انسان مضر مي باشند را تسهيل مي نمايند.
نقش مهم ديگر ذرت نيز به دليل وجود سلولز است كه باعث افزايش حركات پريستاليتيك (مارپيچي) روده شده و درنتيجه عبور مواد غذايي و جذب آن در دستگاه گوارش راحت تر گرديده، هم چنين با جذب كلسترول و گلوكز، سطح آنها درخون كاهش مي يابد. بنابراين نقش جلوگيري كننده ازتصلب شرايين را بازي مي كند.
در دانه هاي ذرت شيرين گلوتن وجود ندارد. بنابراين در رژيم هاي غذايي كه بايد عاري از گلوتن باشد يك ماده غذايي مؤثر و با اهميت است و ماده اصلي محصولات نانوايي عاري از گلوتن و ماده مغذي كودكان مبتلا به سوء تغذيه آرد تهيه شده از ذرت شيرين مي باشد (Sprague et al., 1988)
1-6- ارقام ذرت شيرين
انتخاب واريته مناسب يك موضوع مهم در توليد ذرت شيرين و تجارت و فرآوري آن مي باشد و بستگي به شرايط اکولوژيکي و ويژگيهاي بازار پسندي هر منطقه و انتظارات ما از آن واريته دارد.
به طور کلي امروزه ذرت شيرين براي چهار منظور- فرآوري، مصارف تازه، بازار محلي و صادرات -توليد مي شود که هر يک موارد مصرف و نيازهاي خاص خود را دارند و عملکرد و ضخامت پريکارپ دانه در هر مورد متفاوت مي باشد (Boyer et al., 1984).
واريته هايي براي فرآوري (تهيه کنسرو و فر آورده هاي انجمادي) مناسب مي باشند که داراي خصوصيات زير باشند: عملکرد بالا، رسيدگي يکسان و يکنواخت، توليد بلالهاي بزرگ، توليد دانه هاي زرد رنگ با کيفيت (طعم و شيريني) بالا، عدم توليد پنجه، بلالهايي با پو شش (غلاف) کم و بالاخره مقاوم به خشکي و آفات و امراض. واريتههايي که درصد قندشان زياد مي باشد بيشتر در صنايع تبديلي مصرف مي شوند، زيرا اين واريتهها علاوه بر درصد زياد قند، طعم و مزه خوبي براي منجمد کردن بلالهاي سالم دارند. واريتههاي مناسب براي صنايع تبديلي با توجه به نوع فرآوري (انجماد- کنسرو سازي و…. ) با يکديگر متفاوت مي باشند ((Rogers et al., 1988.
واريتههاي ذرت شيرين که به صورت تازه مورد استفاده قرار مي گيرند، بايد هم از نظر خصوصيات ظاهري بلال (تعداد دانه در رديف، انباشتگي دانه در نوک بلال، نظم و ترتيب رديفها) و هم از نظر طعم ومزه (شيريني) از کيفيت بالايي برخوردار باشند. همچنين بلالهايي با پوست زياد و براق و داشتن دانههاي کاملا پر شده داراي اهميت ميباشند.
جهت بازارهاي محلي اولين و مهم ترين صفت، طعم (شيريني) ذرت مي باشد. از خصوصيات ديگر مي توان از رسيدگي يکنواخت بلالها، زياد بودن تعداد بلالهاي قابل استفاده در هکتار (در اين مورد وزن بلالها اهميت ندارد) و داشتن بلالهايي با پوشش سبز و براق، نام برد. انواع سفيد و بي رنگ ذرت شيرين براي فروش در بازار هاي محلي، مصرف مي گردد (Boyer et al., 1984).
واريته هاي ذرت شيرين معمولاً از 3جهت زير دسته بندي مي شوند:
1-رنگ دانه 2- زمان رسيدن به بلوغ 3- ميزان شيريني طبيعي
علاوه بر موارد فوق ميزان بازدهي محصول، شكل بلال و اندازه دانه نيز از مواردي هستند كه هنگام انتخاب مد نظر مشتريان قرار مي گيرند.
دسته بندي ذرت شيرين از نظر رنگ دانهها
واريته هاي ذرت شيرين از نظر رنگ دانهها در يكي از 3 گروه زير قرار مي گيرند:
الف) واريتههاي داراي دانههاي زرد همانند:
Jubilee, Marti, Gold cup, Bodacious, Meracle, Calumet, Bonaza, Candy corn, Capitan Cedible, Sweetie, Merit
ب) واريتههاي داراي دانههاي سفيدرنگ همانند:
Sterling silver, Seneca, Snow, Silver queen, Silver streak, White lightning, Comet
ج) واريتههاي دورنگ (Bi-Color) يعني روي يك بلال هم دانه سفيد مشاهده مي شود و هم زرد مثل:
Candy stor, Sweet sal, Calico belle, Harmony
تفاوت واريتههاي زرد و سفيد ذرت شيرين به جز طعم در ارزش غذايي آنها است به طوري كه واريته هاي زردرنگ حاوي كاروتنوئيدهاي بيشتري همانند بتاكاروتن (Betacaretone) و گزانتين (Zeaxanthrin) مي باشند.
اصلاح گران ذرت به دنبال ارقامي هستند که بتوانند در شرايط مختلف آب و هوايي رشد کنند. بعضي گونه هاي ذرت داراي ارتفاع حدود 70 سانتي متر و دوره رشدي 50 روزه و بعضي ديگر داراي ارتفاع 4 متر و دوره رشدي يک ساله هستند. اين طيف وسيع در گياه و دانه ذرت باعث بوجود آمدن گونه هاي متفاوتي شده است. انواع ذرت را مي توان به گروه هاي زير تقسيم بندي کرد:
1- ذرت دندان اسبي1
2- ذرت سخت2
3- ذرت آردي3
4- ذرت شيرين4
5- ذرت آجيلي يا بو داده5
6- ذرت غلاف دار6
7- ذرت مومي7
لازم به ذکر است که بيش از 95 درصد ذرت مورد کاشت، ذرت دندان اسبي مي باشد که عمدتا در تغذيه طيور و دام ها مورد استفاده قرار مي گيرد و ساير انواع ذرت نظير ذرت هاي شيرين و فوق شيرين و نيز ذرت آجيلي براي مصرف مستقيم انسان به صورت تازه خوري و يا کنسرو و يا فراورده هاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند (خاوري و خراساني، 1388).
1-7- منابع ژنتيکي ذرت
ذرت گياهي با تنوع ژنتيکي فراوان است و بيشترين آناليزهاي گياهي در حوزه ي مورفولوژيکي و ملکولي روي آن انجام شده است(Anderson and Cutler, 1942; Buckler et al., 2006).
درجه بالاي پلي مورفيسم در ذرت مشاهده شده و اين تنوع باعث انتخاب صفات مفيد توسط کشاورزان براي چندين هزار سال گرديده است (Wych et al., 1988).
تنوع صفات فنوتيپي مشاهده شده، بستگي به تنوع طبيعي آلل ها و يا موتاسيون القا شده در ژنوم دارد که باعث افزايش اطلاعات مربوط به بيولوژي ذرت و در نهايت منجر به پيشرفت هاي اگرونوميک ميشود (Coe et al., 1988; Neuffer et al., 1968, 1997).
منابع ژنتيکي ذرت به 2 دسته تقسيم مي شود:
1- ذخيره ژنتيکي
2- ژرم پلاست الحاق شده
(Bretting and Widrlechner 1995).
MGCSC مرکزي است که تنها در مورد ذخيره ژنتيکي ذرت فعاليت مي کند. ديگر ذخاير ژنتيکي ذرت و ژرم پلاست ذرت هاي وحشي در ايستگاه NCRPIS در آمس لووا نگهداري مي شود. ژرم پلاست هاي ذرت را نيز مي توان از طريق مرکز بين المللي تحقيقات گندم و ذرت (CIMMYT) در مکزيک به دست آورد. اين مرکز تخصص خود را روي ژرم پلاست هاي ذرت و گندم نواحي گرمسيري قرار داده است. ذخاير ژنتيکي از اين 3 مرکز، همگي در مرکز بين المللي حفاظت از منابع ژنتيکي (NCGRP) در فورت کوليز کلورادو، جمع آوري و نگهداري مي شود. ذخاير ژنتيکي شامل يک آلل يا ژن مخصوص (شامل ذخيره ژنتيکي طبيعي گياه يا ژن هاي الحاقي توسط موتاسيون)، ترکيب خاصي از موتاسيون که فنوتيپ خاصي را به وجود مي آورد، دسته اي از آلل هاي جهش يافته که به ژنهاي طبيعي گياه متصل شده اند، صفات مختلف سيتوپلاسمي، انحرافات کرومزومي (ترانس لوکاسيون و وارونه سازي)، آنيوپلوييدي تري سومي و تترا پلوييدي مي باشد . (Molecular Genetic Approaches To Maize Improvement, 2009)
ذخاير ژنتيکي همچنين شامل اينبرد لاين ها براي رديابي محل و نقشه کشي ژن ها و لاين هاي داراي عناصر ترانس پوزاسيون فعال براي موتانت هاي جديد است. محل هاي نگهداري ژرم پلاست ها که در بالا نام برده شد همچنين شامل لاين ها، نسل ها، واريته هاي با گرده افشاني آزاد، گونه هاي خارجي، گونه هاي وحشي مرتبط (Coix, Tripsacum, Teosinte)، کولتيوار ها و بقيه ذخاير اصلاحي است. اين گونه ژرم پلاسم ها حاوي تنوع نا شناخته اي هستند که ممکن است منابع با ارزشي جهت انجام کار هاي اصلاحي توسط اصلاح گران در آينده باشد (Molecular Genetic Approaches To Maize Improvement, 2009).

1-8- طبقه بندي ذرت شيرين از نقطه نظر ميزان شيريني آنها
ذرت هاي معمولي (علوفه اي) در مرحله شيري حاوي حدود 4 درصد ساكارز هستند درصورتيكه انواع استاندارد ذرت شيرين در مرحله شيري حاوي بيش از 6 درصد ساكارز ميباشند. مقدار قند يا شيريني ذرت شيرين تحت تأثير دو مطلب است: خواص ژنتيكي، مديريت زراعي و برداشت محصول، به نحوي كه مقدار قند آن در سطح مطلوب حفظ گردد. در واقع شيريني ذرت متأثر از ميزان قند و نشاسته آندوسپرم دانه است. آندوسپرم منطقه بهبود ژنتيكي ذرت شيرين و دربرگيرنده جهشي است كه باعث توليد قند بالا دردانه مي شود. امروزه دررابطه با بيوسنتز نشاسته و اصلاح ژنتيكي كربوهيدرات هاي آندوسپرم تحقيقات و بازنگري هاي زيادي صورت گرفته است.
چندين ژن آندوسپرم در بهبود ذرت شيرين شناسايي شده اند كه ميزان قند را افزايش داده و مقدار نشاسته را كاهش مي دهند. 3 جهش ژني كه مفيدترين آنها مي باشند و واريته هاي اصلي ذرت شيرين به نام آنها خوانده مي شوند عبارتند از:‌
– shrunken2 ( (sh2
– Sugary1 (su)
– Enhancer1 (se)
sh2 دركروموزوم 3 قرار گرفته و به عنوان جهش نوع 1 طبقه بندي مي شود. اين جهش دربرگيرند? كاهش نشاسته و افزايش قند به مقدار زياد بوده است.
su1 و se به ترتيب در كروموزوم 4 و 2 قرارگرفته اند و به عنوان جهش نوع 2 طبقه بندي مي گردند. در اين نوع، بيوسنتز نشاسته ديرتر اتفاق افتاده و انواع و مقدار پلي ساكاريدهاي ذخيره شده در آندوسپرم تغيير مي يابند.
توليدكنندگان ذرت شيرين با دستكاري روي ژن هاي آندوسپرمي به روي يك ژن به تنهايي يا به صورت تركيبي واريته هاي ذرت شيرين با ميزان قندهاي متفاوت را پرورش مي دهند.
بدين ترتيب امروزه واريته هاي زيادي از ذرت شيرين بر اساس ميزان شيريني آن ها وجود دارد كه عمدتاً در 3 گروه اصلي به شرح زير قرار مي گيرند:
I. ذرت شيرين استاندارد يا نرمال(SU) Sugary1 شيريني زياد Sugar Enhancer(SE)
II. ذرت فوق شيرينSuper Sweet يا Shrunken(SH2) و در بعضي منابع واريته هاي اصلاح شده ديگري راكه ازتركيب ارقام فوق به دست آمده است را ذكر كرده اند مثل:
III. واريته هاي Synergistic(SY) مثل :Triple Sweet
شيرين افزا يا فوق شيرين(Agumented Super Sweet) حال به بررسي مشخصات هريك از اين ارقام پرداخته خواهد شد.
در اين راستا شناسايي و معرفي هيبريدهاي سينگل کراس ذرت شيرين و فوق شيرين از اولويتهاي تحقيقاتي کشور محسوب مي شود و نظر به اين که در کشور فقط يک رقم ذرت شيرين به نام دانه طلائي(KSC403su) وجود دارد، بنابراين شناسايي و معرفي هيبريدهاي پرمحصول و جديد ذرت شيرين و فوق شيرين از اهميت ويژه اي برخوردار ميباشد.
بالطبع براي شناسايي هيبريدهاي جديد ذرت نظير هر گياه دگرگشن ديگر ابتدا بايستي ترکيبات مختلف بين لاينهاي خويش آميخته انجام شود و سپس برترين ترکيب شونده هاي عمومي و خصوصي به لحاظ صفات مورد بررسي بويژه عملکرد دانه شناسايي شوند و در صورت برتري نسبت به هيبريدهاي تجاري رايج در آزمايشات مقايسه عملکرد شناسايي و معرفي گردند. بالطبع بالا بودن درصد هتروزيس يا قدرت هيبريد نسبت به ميانگين والدين و نيز درصد هتروبليتيوزيس(هتروزيس نسبت به والد برتر) ميتواند تا حدودي شايستگي والدين را در ترکيب هيبريد به اثبات برساند و همچنين، تعيين ميزان ترکيب پذيري عمومي و خصوصي لاينها مي تواند منجر به شناسايي برترين والدين جهت توليد هيبريدهاي جديد ذرت شيرين و فوق شيرين گردد. اين تحقيق نيز با هدف غربالگري و شناسايي برترين والدين (رگهها) و ترکيبات هيبريد (دو رگها) ذرت شيرين و فوق شيرين انجام پذيرفت.

فصل دوم
مروري بر تحقيقات انجام شده
فصل 2- مروري بر تحقيقات انجام شده
هدف کلي هر برنامه به نژادي اين است که ارقامي ايجاد شود که به نوعي بهتر از آن چه قرار است جانشين آن شود بوده و از نظر ساير جنبه ها حداقل مشابه رقم قبلي باشد. ليکن اهداف اختصاصي به مصرف پاياني و ناحيه استفاده از دو رگه جديد بستگي دارد. به طور مثال در حالي که عملکرد همواره اهميت دارد، معناي اين اصطلاح بسته به بازار تغيير مي کند. در حالي که تعداد بلال در هکتار در منجمد کردن بلال سالم و بازار ذرت هاي تازه اهميت دارد، در ذرت هاي کنسروي، تن در هکتار و تعداد قوطي در هر تن مطرح است. در بعضي از بازارهاي معين پارامتر مهم ممکن است وزن، طول و يا محيط بلال باشد. برخي از به نژادگران ذرت شيرين در مقابل استفاده از ژرم پلاسم غير شيرين مقاومت کرده اند و درباره مشکلات مربوط به حفظ عوامل کيفي و مهم سفره اي هشدار داده اند (Huelson, 1954). ليکن آشکار است که بعضي از برنامه هاي به نژادي تجارتي به شدت بر ژرم پلاسم غير شيرين تکيه مي کنند، در حالي که ديگران از اين امر اجتناب مي کنند. يک آزمايش از شجره ذرت شيرين موجود نشان مي دهد که استفاده از ژرم پلاسم غير شيرين در اصلاح ذرت شيرين در بعضي موارد بسيار موفقيت آميز بوده است. ژرم پلاسم غير شيرين نيز يک منبع براي افزايش مقاومت به برخي بيماري ها و آفات ويژه است.
با توجه به ارزش اقتصادي ذرت، ماهيت ديپلوئيد و سهولت تلاقي آن، ژنتيک کمي و روش شناختي به نژادي در ذرت بسيار پيشرفت کرده است (Hallauer and Miranda, 1981). روش هاي برآورد اثرات ژنتيکي و واريانس و وراثت پذيري صفات کمي به خوبي قابل توجيه اند و در بعضي موارد استادانه عمل مي شود. اين پارامترها براي بيشتر صفات مورد نظر اقتصادي در بسياري از جوامع مختلف برآورد شده اند. طي چند مطالعه وراثت صفات پلي ژنيک در ذرت شيرين را آزمايش کرده اند. ليکن به طور کلي نتايج مطالعات مزرعه اي ذرت زراعي براي ذرت شيرين هم بايد قابل کاربرد باشد. مطالعه صفات داراي اهميت ويژه در ذرت شيرين نشان مي دهد که بيشتر اين صفات توارث پلي ژنيک نشان مي دهند و معمولا داراي اثرات متقابل معني دار محيط × ژنوتيپ هستند (Huelson, 1954).
يکي ديگر از صفات کيفي که به نظر مي رسد به صورت پلي ژني کنترل مي شود، بو و تردي است. در حالي شيريني يک جز مهم طعم در ذرت شيرين است (Flora and Wiley, 1974)، طعم همچنين با بو تعيين مي شود. در تجزيه هاي ذرت پخته، فلوراو ويلي دريافتند که هفت ترکيب بو را تشکيل مي دهد که يکي از آن ها دي متيل سولفايد است که به عنوان (corny) توصيف مي شود. بوي بسياري از اين ترکيبات در حالت خالص خود زننده هستند ولي در ترکيب با يکديگر بوي مطبوعي تشکيل مي دهند (Flora and Wiley, 1974). دي متيل سولفايد به نظر مي رسد که جزء مسلط و تعيين کننده بو در ذرت پخته باشد. کنترل ژنتيکي اين اجزا ناشناخته است ولي ارقام از نظر مقدار دي متيل سولفايد و هيدروژن سولفايد متفاوت هستند (Dignan and Wiley, 1976). بو از جمله عطر ذرتي مي تواند در خلال برنامه به نژادي از طريق آزمايش طعم انتخاب شود.
اصلاح ذرت را مي توان به عنوان يکي از موفق ترين مسيرهاي تکاملي توسط اصلاح گران نام برد. در طي 150 سال گذشته اصلاح گران ذرت توانسته اند ارقام و گونههاي جديدي را که مطابقت بيشتري با شرايط آب و هوايي مختلف دارند و ميزان مطلوبي از عملکرد در آنها حاصل شده است را به وجود آورند و اين روند هم اکنون نيز در حال پيشرفت مي باشد. اصلاح ذرت به صورت مدرن از اوايل قرن 20 تجلي پيدا کرد و در 100 سال گذشته توانست در توليد هيبريد هاي گوناگون موثر باشد ( Hallauer et al., 2010)
توسعه صنعت بذور هيبريد يکي از دستاوردهاي مهم اصلاح نباتات به شمار مي آيد که با استقبال از سوي کشاورزان رو به رو شده است. با توجه به افزايش استفاده از ارقام مختلف ذرت، روش هاي اصلاحي اکثرا به سمت اصلاح صفات کمي در شرايط مختلف آب و هوايي گرايش پيدا کرده است و در اين راستا اصلاح گران به اين نتيجه خواهند رسيد که کدام رقم در چه نوع محيطي داراي بالاترين بازده خواهد بود. صفاتي که ژن هاي آن ها تحت تاثير محيط قرار نمي گيرند، مي توانند درکارهاي اصلاحي موفق تر ظاهر شوند. بيشتر صفاتي که از نظر اقتصادي مورد توجه اصلاح گران مي باشند (عملکرد، مقاومت به خشکي و… )، به صورت کمي مي باشند که محيط روي آنها تاثير مي گذارد و اثر محيط روي صفات مختلف بستگي به پيشينه ژنتيکي هر هيبريد کشت شده دارد(Hallauer et al., 2010).
2-1- روش هاي اصلاح ذرت
روش هايي که براي اصلاح ذرت و ساير گياهان دگر گشن به کار مي رود عبارتند از:
1- سلکسيون
2- تهيه واريته هاي هيبريد(دورگ)
3- سلکسيون متناوب
4- تهيه واريته هاي مصنوعي يا سنتتي
2-2- هيبريد ذرت
در حال حاضر هيبريد هايي که مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از هيبريد هاي ساده (SC) يا سينگل کراس که از تلاقي دو لاين خالص به دست مي آيد. دابل کراس ها يا هيبريدهاي مضاعف (DC) که از تلاقي دو هيبريد سينگل کراس بدست مي آيد و همچنين هيبريد هاي تري وي کراس يا سه طرفه که از تلاقي يک لاين خالص و يک سينگل کراس بدست مي آيد (يزدي صمدي و عبد ميشاني، 1383). سينگل کراس ها معمولا در شرايط آبي و دابل کراس ها براي شرايط اراضي ديم در اروپا مناسب مي باشند. هيبريدهاي ساده نسبت به ساير هيبريد ها عملکرد بيشتري دارند. اين هيبريد ها به طور متوسط 40- 50 درصد بيشتر از گونه هاي معمولي افزايش توليد دارند، ولي اين افزايش تا موقعي که شرايط محيطي مناسب براي بهره برداري از قدرت بالقوه توليدي هيبريد ها وجود داشته باشد.



قیمت: تومان


پاسخ دهید