فصل اول: مقدمه وکلیات 2

اهداف پژوهش 4

فرضیه 4

1-1- تاریخچه و منشأ فلفل 4

1-2- مشخصات گیاه‌شناسی 5

1-3- ارزش غذایی و دارویی 7

1-4-اهداف و برنامه‌های اصلاحی 8

1-5- اهمیت اقتصادی و سطح زیر کشت 8

1-6- تولید فلفل در جهان 8

1-7- تولید فلفل در ایران 9

2-1- بررسی اهمیت تنوع ژنتیکی 12

2-1-1- نشانگرهای مورفولوژیکی (ظاهری) 14

2-1-2- نشانگرهای سیتوژنتیکی 15

2-1-3- نشانگرهای مولکولی 15

2-2- تجزیه به مؤلفه‌های اصلی 15

2-3- تجزیه خوشه‌ای 16

2-4- انواع روش‌های تجزیه خوشه‌ای 17

2-4-1- روش مراتبی 17

2-4-2- روش تجزیه‌ای 17

2-5- ضریب همبستگی 18

2-6- تجزیه علّیت 18

فصل دوم: بررسی و مرور منابع 20

2-8- بررسی تنوع ژنتیکی فلفل در ایران 27

فصل سوم: مواد و روش‌ها 29

3-1- موقعیت و مشخصات محل اجرای آزمایش 29

3-2- مواد گیاهی فلفل 29

3-3- آماده‌سازی زمین و مواد آزمایشی 31

ج). خزانه و نشاکاری: 31

د). زمان نشاکاری: 31

ه). نحوه کاشت نشا: 31

 

3-4- عملیات زراعی 31

3-5- صفات مورفولوژیکی 32

3-7- روش اندازه‌گیری 33

3-6- صفات فیزیولوژیکی: 35

3-8- تجزیه و تحلیل‌های آماری 37

تجزیه واریانس و مقایسه میانگین 37

اجزای واریانس و ضرایب تغییرات 37

3-9- تجزیه به مؤلفه‌های اصلی 37

3-10- تجزیه خوشه‌ای 38

3-11- تجزیه علّیت ژنتیکی 38

فصل چهارم: نتایج و بحث 39

4-1-1- خصوصیات عادت رشد و عادت شاخه‌دهی 41

4-1-2- خصوصیات برگ، ساقه و موقعیت جام گل 41

4-2- نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین 43

4-3- آماره‌های توصیفی صفات مورد بررسی 49

4-4- وراثت‌پذیری 50

4-5- همبستگی 52

4-6- تجزیه به مؤلفه‌های اصلی 56

4-7- تجزیه خوشه‌ای 57

4-8- رگرسیون گام به گام 60

4-9- تجزیه علّیت ژنتیکی 60

4-5- نتیجه‌گیری کلی 63

4-11- پیشنهادات 65

4-12- منابع 66

 

 

فهرست جداول

جدول 1-1- سطح زیر کشت، میزان تولید و متوسط عملکرد فلفل 9

جدول 3-1- کد و نام ژنوتیپ­های فلفل 30

جدول 3-2- صفات اندازه‌گیری شده و علامات اختصاری آن‌ها 32

جدول 3-3- توصیف نامه صفات بررسی‌شده 36

جدول 4 –1- صفات توصیفی فلفل 42

جدول 4-2- تجزیه واریانس ویژگی‌های مورفولوژیکی 45

جدول 4-3- مقایسه میانگین ویژگی‌های مورفولوژیکی 46

جدول 4-4- مقادیر آماره­های توصیفی صفات 50

جدول 4-5- برآورد اجزای واریانس، ضریب تنوع و توارث­پذیری 52

جدول 4-6- ضرایب همبستگی بین صفات 55

جدول 4-7- نتایج مربوط به مؤلفه‌های اصلی 57

جدول 4-10- نتایج تجزیه علیت با استفاده از رگرسیون گام ‌به ‌گام 62

 

فهرست شکل‌ها

شکل 1-1- میزان تولید. 10

نمودار 1-1- سطح زیر کشت. 10

نمودار 1-2- عملکرد فلفل . 11

نمودار 1-3- میزان تولید فلفل. 11

شکل 4-1- نمودار دندوگرام. 60

شکل 4-2- شکل شماتیک تجزیه علیت. 63

 

   

 

 

چکیده

فلفل با نام علمی (L. Capsicum annuum) Pepper، از جمله مهم‌ترین سبزیجات به شمار می‌رود که علاوه بر مصارف غذایی، دارای مصارف دارویی نیز می­باشد. آزمایش حاضر به منظور بررسی تنوع مورفولوژیکی و تعیین خصوصیات 42 ژنوتیپ فلفل با استفاده از صفات مورفولوژیکی در مرکز تحقیقات آذربایجان غربی انجام شد. تجزیه واریانس داده­ها بر اساس طرح لاتیس مستطیل 6*7 در 6 تکرار با استفاده از نرم‌افزارهای SAS، SPSS و MINITAB انجام گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده­ها برای ویژگی‌های مورفولوژیکی نشان داد که بین ژنوتیپ­های مورد مطالعه، در سطح احتمال 1% اختلاف‏‏‏ معنی­داری وجود داشت. برخی از صفات مانند طول ساقه، ضخامت دیواره میوه، فتوسنتز و ارتفاع گیاه دارای ضریب تغییرات بالا در بین ژنوتیپ‌ها می‌باشند. بیش­ترین میزان وراثت­پذیری مربوط به طول میوه، عرض میوه، ضخامت دیواره میوه، طول دم میوه، وزن تر و خشک میوه و عملکرد بود و کم­ترین مقدار وراثت­پذیری به فتوسنتز خالص، ارتفاع گیاه و پهنای چتر میوه اختصاص داشت. در بررسی همبستگی صفات کمی، بیش‌ترین همبستگی بین وزن تر میوه با وزن خشک میوه (**958/r=)، و وزن تر میوه با ضخامت دیواره میوه **834/r=)، به دست آمد. بر اساس نتایج تجزیه به مؤلفه‌های اصلی، حدود 95 درصد از واریانس کل در بین ژنوتیپ­ها توسط 10 مؤلفه اول توجیه شد. گروه‌بندی صفات مورفولوژیک 42 ژنوتیپ فلفل، با استفاده از تجزیه خوشه‌ای نشان داد نمودار دندوگرام به 3 خوشه و هر خوشه به 3 زیر خوشه تقسیم شده است. ژنوتیپ­های ارومیه، لردگان و اورفای ترکیه در تجزیه خوشه­ای دارای عملکرد بیشتری نسبت به بقیه ژنوتیپ­ها بودند. نتایج تجزیه علیت ویژگی‌های مورفولوژیکی نشان داد که وزن خشک تأثیر مستقیم و مثبت بالایی در عملکرد دارد. به طور کلی نتایج بدست آمده از این پژوهش بیانگر وجود اختلاف و تنوع بین ژنوتیپ­های مورد ارزیابی از لحاظ ویژگی‌های مورد بررسی بود که کار گزینش ژنوتیپهای برتر از این طریق را بهبود می‌بخشد. این امر بر قابل‌دسترس بودن این منابع ژنتیکی برای برنامه‌های اصلاحی آینده، گروه‌‌بندی و تفکیک ژنوتیپ‌های فلفل نیز، کمک می­نماید.

کلمات کلیدی: تنوع ژنتیکی، صفات مورفولوژیکی، عملکرد، فلفل، همبستگی.

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول 

مقدمه و کلیات
 

 

مقدمه وکلیات
فلفل یک گیاه با ارزش از خانواده Solanaceae است که تنوع وسیعی از نظر شکل میوه و تندی دارد و بر اساس شرایط آب و هوایی ممکن است یک ساله یا چند ساله باشد یعنی در صورت وجود سرما به صورت گیاه یک ساله رشد می­کند (بکینقام و سیمور[1]، 1984). فلفل در بیشتر کشورهای دنیا کشت می‌شود و میزان مصرف آن برای استفاده‎های ادویه‎ای و به عنوان سبزی از سال 199۴ تا به امروز بیش از 21% افزایش داشته است (بوسلند و وتاوا[2]، 1999).

اهمیت این گیاه بر اساس خاصیت اشتهاآور، هضم غذا، مقدار کاروتن و به ویژه ویتامین ث آن است. مقدار ویتامین ث در میوه‌های نارس 60 تا 70 و در رسیده بین 120 تا 140 میلی­گرم در 100 گرم میوه تازه است، کاروتن و ویتامین ث این گیاه در تنظیم فشارخون موثرند. نیاز بدن انسان به ویتامین ث یک نیاز ضروری می‌باشد و نیاز ویتامین ث انسان بالغ، روزانه 45 تا 80 میلی‌گرم می‌باشد و حدود 60 درصد این ویتامین از طریق مصرف سبزی و میوه تأمین می‌گردد (پیوست، 1388).

تعیین میزان تنوع ژنتیکی موجود در ژنوتیپ، گام اساسی و مهمی در انتخاب صحیح والدین برای ادامه برنامه­های اصلاحی در نسل­های بعدی خواهد بود. در بیشتر مواقع لازم است قبل از انتخاب برای صفت خاصی، آن را به اجزاء دیگری تقسیم نمود و این اجزاء از نظر نحوه توارث پذیری مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. از آنجا که همواره عملکرد یکی از مهم‌ترین اهداف اصلاحی است، تشخیص اینکه کدام متغیر، بیش‌ترین عامل مؤثر بر تنوع عملکرد ارقام مختلف است، بدون شک کار برنامه‌های اصلاحی و انتخاب نتایج را آسان تر خواهد ساخت (اسکوئن و براوون[3]، 1991).

تنوع ژنتیکی در بحث اصلاح گیاهان حائز اهمیت است و لازمه بروز هر نوع تغییر در ساختار ژنتیکی گیاهان، وجود تنوع، اطلاع داشتن از سطح و نوع تنوع موجود در ژرم پلاسم است تا بتوان از این تنوع، با توجه به اهداف اصلاحی مورد نظر بهره برد (وجدانی[4]، 1993).

در زمینه بررسی تنوع ژنتیکی، نشانگرهای مورفولوژیکی از این نظر که هزینه انجام پایین دارند و نیاز به تکنیک‎های مولکولی یا بیوشیمیایی خاصی ندارند، مورد توجه هستند و کمک شایانی به تحقیقات اصلاحی می‎کنند (فارسی و ذولعلی[5]، 2003). تحقیقات متعددی برای ارزیابی تنوع ژنتیکی با استفاده از صفات مورفولوژیکی انجام شده است (گلتا [6]و همکاران، 2005).

تنوع ژنتیکی، تنوع قابل توارث درون و بین جمعیت‌های موجودات زنده را بیان می‌کند (براوون[7]، 1983). انتخاب خصوصیات مطلوب در گیاهان و بهبود آن‌ها برای صفات مورد نظر مستلزم وجود تنوع ژنتیکی کافی درون جمعیت‌ها و یا بین آن‌ها است. از طرفی استفاده از تنوع ژنتیکی درون یک جمعیت می‌تواند به عنوان راهکاری مناسب برای مقابله با آسیب‌پذیری ژنتیکی در گیاهان به کار رود، بنابراین، حفظ و یا ایجاد تنوع ژنتیکی برای رفاه حال و آینده‌ی انسان ضروری است (کاننبرگ فالک[8]، 1995). معمولاً تنوع ژنتیکی گیاهان در زمان و مکان تغییر می‌کند (اسکوئن و براوون،1991).

تنوع ژنتیکی در گیاهان زراعی پیش‌نیاز برنامه‌های اصلاح نباتات و از اجزای مهم پایداری نظام­های بیولوژیکی می‌باشد (سینگ و لبانا[9] ، 1990). آگاهی از تنوع ژنتیکی در گونه­های گیاهی برای انتخاب والدین در راستای حصول هیبریدهای مناسب و پیش‌بینی بنیه هیبریدها به ویژه در گیاهانی که هیبرید آن‌ها ارزش تجاری دارد، مهم است (محمدی و پرسانا ، 2003). ارزیابی تنوع ژنتیکی و اطلاع از شباهت­های ژنتیکی بین ژنوتیپ‌ها باعث سازمان‌دهی موثر مجموعه­های ژرم پلاسمی و افزایش بهره وری از آن‌ها در راستای بهبود ژنتیکی گیاهان می‌گردد (جلتا و همکاران ، 2005(.

تا همین اواخر ایجاد محصولات بومی، یک ترکیب ضروری و پویای تنوع زیستی کشاورزی بودند که تنها به عنوان منبع صفاتی که می‌تواند در برنامه های علمی اصلاحی و بهبود بهره وری ارقام جدید مورد استفاده قرار گیرند ارزشمند شمرده می شدند. مقایسه نشانگرهای مولکولی، همانند ریخت‌شناسی گل و میوه در فلفل ساده‌ترین روش برای بررسی و کشف ژنوتیپ‌ها و تشخیص تنوع ژنتیکی است. هرچند آنالیز با نشانگرهای مولکولی همانند دی ان آ به وسیله بزرگ بودن تعداد و عدم تأثیر از شرایط محیطی، قابلیت تولید مجدد و بالا سودمند­تر می­باشد بنابراین هدف از تجزیه مورفولوژیکی برای تعیین شباهت بین ژنوتیپ­ها می‌باشد (بالستر و ویسنت[10]، 1998). به همین منظور نشانگرهای مولکولی در کامل کردن خصوصیات مورفولوژیکی برای تعیین تنوع ژنتیکی قابل‌استفاده می‌باشند. همچنین با دسترس داشتن به مراکز تنوع و تغییرات ژنتیکی، برای بهبود و اصلاح محصولات اغلب قابل ‌استفاده می‌باشند (گیلبرت[11] و همکاران، 1999).

حفظ ژرم­پلاسم گیاهان از اولین وظایف هر دستگاه تحقیقاتی است. ذخایر ارزشمند ژنتیکی می‌تواند به عنوان ابزار مهمی در اصلاح نباتات مورد استفاده اصلاح­گران قرار گیرد. علاوه بر حفظ ژرم­پلاسم داخلی، استفاده و معرفی ژرم­پلاسم خارجی می‌تواند برای کارهای اصلاحی و استفاده از تنوع ژنتیکی موجود، در آینده مورد استفاده قرار گرفته و حائز اهمیت باشد.

تنوع آب و هوایی بالا در ایران، کشورمان را به عنوان یکی از مراکز مهم انتشار و پراکنش بسیاری از گونه­های گیاهی قرار داده است. بنابراین برنامه­ریزی صحیح به منظور شناسایی دقیق ذخایر توارثی ملی و طبقه­بندی آن‌ها بایستی از جمله اولویت­های اساسی باشد که در سیاست­های کشاورزی کشور در نظر گرفته می­شود.

از آن جا که افزایش عملکرد همواره از مهم­ترین اهداف برنامه­های اصلاحی در فلفل است، تجزیه علیت عملکرد و تعیین مقادیر معنی­دار واریانس اجزاء عملکرد مشخص خواهد کرد که کدام روش اصلاحی می‌تواند موفقیت­آمیز باشد. تشخیص این­که کدام متغیر، مهم­ترین عامل مؤثر بر عملکرد ارقام مختلف است، بدون شک کار پروسه­های اصلاحی و گزینش نتایج را آسان­تر خواهد ساخت.

اهداف پژوهش
بررسی تنوع ژنتیکی و روابط ژنتیکی در بین ژنوتیپ‌های فلفل­های بومی ایران
تجزیه علیت عملکرد، تعیین ضرایب همبستگی و تعیین اثرات مستقیم و غیرمستقیم صفات بر عملکرد
بررسی کارایی خصوصیات مورفولوژیکی در متمایز کردن ژنوتیپ‌های فلفل
فرضیه
بین صفات مورفولوژیکی و عملکرد اختلاف وجود ندارد.
تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های مختلف فلفل وجود ندارد.
بین صفات اندازه‌گیری شده هیچ رابطه‌ای وجود ندارد.
خصوصیات مورفولوژیکی قادر به متمایز کردن ژنوتیپ‌ها و بررسی تنوع ژنتیکی نیستند.
1-1- تاریخچه و منشأ فلفل
فلفل گیاهی بومی مکزیک و آمریکای مرکزی است. تاریخ مصرف این گیاه به 7 هزار سال پیش از میلاد مسیح برمی­گردد، زمانی که سرخ‌پوستان آمریکایی ساکن پرو و مکزیک به عنوان ادویه از آن استفاده می­کردند. تا اینکه طی قرون 15 و 16 میلادی، کاشفان آمریکایی این سبزی خوش‌رنگ و نگار را به اروپا و از آنجا به آسیا و آفریقا آوردند و این‌گونه فلفل وارد برنامه غذایی شد (طباطبایی، 1376). در حال حاضر کشت این گیاه در مناطق گرمسیر و نیمه گرمسیر در فضای آزاد و در اروپا اغلب در گلخانه و یا زیر پوشش انجام می‌شود. تا قرن نوزدهم پرورش انواع تند آن رواج داشت، ولی در دهه‌های اخیر کشت انواع شیرین آن که فاقد کاپسایسین[12] است رواج یافته است (پیوست، 1381).

1-2- مشخصات گیاه‌شناسی
یک طبقه‌بندی مطلوب گیاه‌شناسی گونه­ها برای مدیریت مناسب ژنوتیپ­ها ضروری می‌باشد. یک شناسایی نادرست گونه­های نگهداری شده در بانک ژن می‌تواند منجر به از دست دادن ازدیاد و حفاظت ناکافی واریته­ها برای تحویل گم شدگی مواد ژنتیکی به مؤسسات دیگر شده و در نتیجه موجب اتلاف وقت و منابع مالی می‌شود (گوتور [13]و همکاران، 2008).

فلفل شیرین با نام انگلیسی (Green papper)، گیاهی است از خانواده بادمجانیان و جنس کپسیکوم و گونه خوراکی آن Capsicum annum می‌باشد (طباطبایی، 1376). جنس‌های فلفل به واسطه صفات مورفولوژیکی یا صفات وابسته شناسایی شده اند. مورفولوژیکی گل شامل رنگ گل، فشردگی کاسه­گل و تعداد گل در هر محور گل، اغلب برای توصیف رده‌بندی گل در فلفل استفاده می‌شود (اینسه [14]و همکاران، 2009؛ موسکون [15]و همکاران، 2007؛ پیکرسجیل[16]، 1971). فلفل گیاهی است یک ساله که برگ­های آن به صورت ساده، منفرد، بیضی شکل و متناوب روی ساقه قرار دارند. برگ فلفل از نظر اندازه، رنگ و شکل متنوع است. بیشتر برگ­ها می­توانند نرم و بدون کرک و در مواردی کرک دار باشند. تعداد روزنه در برگی که در نور خورشید رشد کرده است 120 – 190 روزنه در هر سانتی‌متر مربع و برای برگی که در سایه رشد کرده 35-70 روزنه در هر سانتی­متر مربع می­باشد (اسکاج[17]، 1972). بوته فلفل دارای ساقه محکم ایستاده می­باشد و ارتفاع آن در شرایط معمول مزرعه به 30-50 سانتی­متر می­رسد. ساقه اصلی بعد از پیدایش اولین غنچه گل به دو شاخه و هر شاخه نیز به نوبه خود، بعد از ظهور غنچه گل به دو شاخه تقسیم می‌شود. بر همین اساس بوته آن شاخه‌های فرعی زیادی تولید می­کند که به گیاه شکل چتری می­دهد (مبلی و پیراسته، 1377). ریشه­های فلفل­ها فیبری می­باشد و رشد رویشی، اعم از صاف، زبر و برگ‌های ساده بیشتر به صورت فشرده و بیشتر راست تر از گوجه‌فرنگی‌ها هستند (بوسلند و تاوا، 2012).

ریشه‌های این گیاه بیشتر سطحی هستند و به طور معمول وزن ریشه 10 درصد وزن کل گیاه می­باشد. در گیاهان جوان وزن ریشه نسبت به قسمت هوایی بیشتر است و این نسبت با افزایش سن کاهش می­یابد (بوسلند و تاوا، 2000). ریشه این گیاه به انتقال نشاء بسیار حساس می­باشد و وقتی نشاء از جعبه کاشت منتقل می‌شود و یا با یک لایه سخت در مزرعه روبرو می‌شود ریشه آن آسیب می­بیند (دلی و تیسن[18]، 1969).

گل‌ها در این گیاه هرمافرودیت و مضربی از 5 می­باشند که دارای 5-7 گلبرگ با طول 10-20 میلی­متر و 10-15 میلی­متر قطر گل می­باشند. گل­ها به صورت منفرد در زاویه شاخه­ها رویش می­کنند (بوسلند و گنزالز[19]، 1994). معمولاً بیش از 100 گل در هر گیاه رشد می­کند (بوسلند، 2000). فلفل گیاهی است خود گرده‌افشان (الارد[20]، 1960) که البته مقداری هم قابلیت دگرگرده افشانی دارد (حدود15%) و در دگرگرده افشانی حشرات نقش مهم­تری نسبت به باد دارند (تانکسلی و الیواس[21]، 1984). در اکثر ارقام گل­ها به صورت افقی یا آویزان قرار می­گیرند، بنابراین گرده می‌تواند بر روی سطح کلاله بچسبد. احتمالاً در مزرعه حشرات به انتقال گرده و افزایش میوه بستن کمک می­کنند (شکاری، 1388).

گل فلفل در روز گل دهی، از ابتدای سپیده دم شروع به باز شدن می­کند و بیشتر گل­های جدید در ساعت 8 باز می­شوند. باز شدن بساک­ها عموما با یک تاخیر 1 تا 2 ساعته بعد از باز شدن گل­ها صورت می­گیرد ولی در برخی ارقام گزارش شده است که این وضع تا حدود 4 ساعت بعد از باز شدن گل به تاخیر می­افتد (شکاری، 1388).

میوه فلفل از نظر گیاه‌شناسی سته است و به رنگ­های مختلف دیده می‌شود که دارای تعداد زیادی بذر است (پیوست، 1388). گاهی روی یک بوته تمام انواع میوه با حفره­های مختلف دیده می‌شود. شکل میوه بسیار متغیر است و به صورت کشیده، نوک تیز، گرد و کروی، مخروطی و یا استوانه­ای مشاهده می­گردند. رنگ میوه نارس سبز است و در طی مراحل رسیدن تغییر رنگ داده و در مرحله نهایی رسیدن به رنگ­های زرد، قرمز و یا قهوه­ای ظاهر می‌شود (دانشور، 1379). میوه در دمای زیر 16 و بالای30 درجه سانتی‌گراد تشکیل نمی­شود. وقتی دمای شب بیش از 24 درجه باشد گل­ها ریزش دارند. مناسب­ترین دما برای بالا بردن میزان گل دهی 16 تا 21 درجه می­باشد. طول دم میوه در رقم­های مختلف فرق می­کند و از 10-20 میلی­متر متفاوت می­باشد. میوه‌های کوچک معمولا دم میوه بلندتری دارند (بوسلند و تاوا، 1999). تشکیل میوه در فلفل با گوجه فرنگی و کدو متفاوت است. به این معنی که در آن‌ها در زمان باز شدن گل شکل تخمدان، شواهد اندکی از شکل نهایی میوه را نشان می­دهد. شکل خوشه­ای تخمدان در زمان گلدهی ممکن است باعث تشکیل یک میوه تخم‌مرغی یا کشیده در فلفل شود. بنابراین تغییرات در شکل سلول و طرح و اندازه تقسیم سلولی باعث تأثیر عمیقی بر روی اندازه نهایی میوه می‌شود (شکاری، 1388).

فل

1 – Beckingham and Seymour

2 – Bosland and Votava

3 – Schoen and brown

4 – Vojdani

5 – Farsi and Zolali

6 – Geleta

1 – Brown

2 – Kannenberg and Falk

3 – Sing and Labana

5 – Ballester and Vicente

[11] – Gilbert

[12] – Capsaicin

[13] – Gotor

[14] – Ince