文摘

埃塞俄比亚不是自给自足的、以满足其日益增长的国内生产小麦的需求一定程度上是由于缺乏改进的种子。努力开展来填补这一缺口通过使用补充淡季生产小麦灌溉和现代品种适应干旱地区。这项研究进行了评估的遗传变异性和适应性15埃塞俄比亚面包小麦基因型在不同农业生态学Wolaita Dawuro区,埃塞俄比亚。在三个地点进行了现场试验,使用随机完全区组设计有三个复制在2019/2020主要种植季节。基于11个形态农艺性状的方差分析和两个主要的小麦疾病透露,有高度显著差异( )基因型之间的所有特征研究在每个位置和组合的位置。三大品种即Alidoro、Galema和Honqolo表现出更高的平均产量(GY)为4.54吨/公顷,4.36吨/公顷,和4.0吨/公顷,分别结合位置。八个特征(72.73%)表现出温和的(30 - 60%)较高的广义遗传(> 60%)值。高相关基因预先百分比高的意思是观察茎和条锈病的严重性疾病的结合位置。GY地上部生物量显著相关的位置。本研究描述了品种Alidoro有广泛的适应性籽粒产量和抗小麦锈病。

1。介绍

小麦(小麦l .)是世界上最广泛种植的粮食作物。其次是第二个主要粮食作物大米(1]。广泛种植的粮食消费国产各种食谱和工业用途2- - - - - -4]。这是主要的主食为世界上40%的人口(5]。目前全球(2020/2021)预测小麦利用率约为7.58亿吨,也就是说,1.5%高于2018/19,与增长相关的增量主要是在食品消费6]。养活不断增长的世界人口,全球小麦产量需求将在2050年增长50%所估计的艾伦et al。7]。

中国和印度是世界上最大的小麦生产国,每年生产134340630和98510000吨的小麦,分别。非洲的平均从2014/15到2016/17的小麦产量是7170万吨,而2017/2018和2018/2019种植季节是74.8和7520万吨,分别为(6]。埃塞俄比亚是非洲第二大小麦生产国,年产量总计约454万吨,平均产量为2.67吨/公顷(8]。年平均小麦利用率在埃塞俄比亚2016/17,2017/2018,2018/2019为5.6,6.0,和610万吨,分别6),清楚地显示了赤字和需要额外的进口来满足国内需求。在南部国家民族人民区域(SNNPR),小麦占地公顷的总产量133419 .80 334633 .93点吨。其中3092 .39点吨得到从Wolaita区耕地1630公顷,约4207吨来自Dawuro区估计耕地面积2274.05公顷(9]。

小麦适应各种环境条件主要是由于其基因组的复杂性,为作物提供极大的灵活性(10,11]。在埃塞俄比亚,小麦可以生长在高原,位于6°- 16°N 35°和42°E经度和纬度和海拔从1500年到3000年m.a.s.l。然而,最合适的海拔地区小麦在1900年和2700年之间下降学士。l (12]。

育种者不断为粮食产量的提高工作,以更好的质量(烘焙面包质量,种子颜色,种子大小、蛋白质含量,等等)和抗生物和非生物压力。小麦在墨西哥的国际玉米和小麦改良中心),隔离人群,广泛适应,高产,性能稳定,将从两个环境选择不同的疾病和非生物应力由航天育种方法(13]。这种育种方法进一步证实了国际先进的多区域测试线,尤其是在肯尼亚和埃塞俄比亚,筛查茎锈病、叶锈病和条锈病疾病(14]。然而,广泛适应育种一直不是很成功,因为大部分地区气温和降雨模式改变每年包括土壤因素(土壤酸度、盐度、碱度和生育问题),因地区而异。此外,农民可能无法保持同样的农艺措施,因为每年都不同,疾病和害虫的压力。

增加农作物的产量,适应不同的环境条件(抗生物和非生物压力),通过发展和提高产品的质量更适应品种,在种质遗传多样性的知识集合(有很大的影响15]。而新开发的小麦品种育种者,将测试新的品种的产量表现多区域试验。释放一个新的小麦品种的成功取决于其数量和质量的粮食产量和适应这些位置的潜能。最后,品种有高而稳定的收益是高度由农民和育种者优先。

在埃塞俄比亚,小麦产量和生产力大幅增加尽管还不足以满足日益增长的人口的需求增加(7]。国家的小麦产量覆盖全国需求的75%,而其余25%的小麦从国外进口16]。这是由于茎锈病等疾病的影响,黄锈,septoria叶斑病,不足或缺乏,次优的生产投入使用(例如,改进种子和肥料),并分解释放品种的抗病基因经过几年的生产(17]。

因此,评估最近发布的性能改善面包小麦品种相比,相对大一些的孩子,估计他们的遗传变异性和适应性跨不同环境条件是非常重要的识别最适应性强、稳定、抗病和高收益品种在一系列环境(18]。这需要仔细调查识别最重要的产量和yield-related定量特征选择最有效和广泛适应性的品种和小麦改良计划建议有用的索引。因此,本研究是评估埃塞俄比亚面包小麦的遗传变异和适应性(小麦l .)基因型和选择具有较高的籽粒产量和更好的适应在Wolaita测试地点和Dawuro埃塞俄比亚南部的地区。

2。材料和方法

2.1。研究区域的描述

埃塞俄比亚面包小麦的遗传变异和适应性评估在三个地方农民的字段(表1)。的两个位置是在Wolaita区(在正面Koysha自治街坊联合会,Damot大风区,而在Sunkale自治街坊联合会,Damot痛区)。第三位置Dawuro区Wolaita合情大学校园Tercha研究网站(Kechi斯吉尔特区)。

2.2。植物材料和实验设计

所有15个面包小麦基因型(表的种子2)获得Kulumsa农业研究中心(KARC),埃塞俄比亚。基因型是种植在随机完全区组设计(RCBD)和三个复制。每个情节都由六行间距0.2米,2.5米长,1.2米宽。因此,每个实验图的面积是3 m²(1.2米×2.5米)。

2.3。播种和作物管理

实验领域是耕种(播种前将三次),和种植行别坐准备使用行标记。种子被播种的手钻进方法在种植∼5厘米的深度和10厘米intra-raw间距植物。种植是在适当的种植时间为每个地点(2019年7月23日,在Damot盖尔,Kechi 7月26日,2019年,和Damot痛7月31日,2019年)。对于所有情节,无机肥料是统一应用100公斤公顷的速度⁻¹di-ammonium磷酸(DAP)和150公斤尿素公顷⁻¹推荐供KARC面包小麦。整个弹跳和一半的尿素是应用于种植时间,和保持了一半mid-tillering阶段。种子率为150公斤/公顷。手控制杂草的除草是实验字段在所有的三个位置。然而,除草剂和杀菌剂应用于控制杂草和疾病,分别。

2.4。农艺性状的数据收集

所有必要的数据收集从每个情节的四个中间行。数据收集的植物和情节基地。在工厂的基础上收集的数据,10每块地随机选择为每个特征;每个工厂的分蘖数、每穗的内核数,穗小穗数、株高(厘米),花梗长度(厘米),和穗长(cm)。天数的数据标题(75%),到期天数(90%),灌浆期期间,有效分蘖数每米广场,thousand-kernel体重(gm)、地上部生物量(公斤),粮食产量(吨/公顷)和收获指数(%)收集在情节的基础上。

2.5。疾病的数据参数

疾病严重程度的数据记录茎锈病和条锈病疾病严重程度达到60%和100%之间敏感品种在田间。每周的数据记录到敏感植物显示100%的敏感性。采用1 - 9评分量表记录中描述的数据作为Bariana et al。19]。

2.6。数据分析

2.6.1。方差分析

agro-morphological数据包括疾病参数的三个地点进行方差分析使用GenStat 16版统计软件包(VSN国际有限公司,英国伦敦)后,戈麦斯和戈麦斯(描述的标准程序20.)为每个特征评价基因型的性能和位置和计算误差方差的每个环境。联合方差分析的位置,误差方差的同质性是测试使用Bartlett的方差的同质性测试使用相同的软件。区别治疗手段相比,使用最少的显著差异(LSD)测试时在5%水平的意义方差分析显示显著的基因型之间的差异。

2.6.2。遗传参数

遗传参数的估计是为了识别和确定遗传变异性的面包小麦基因型和确定环境影响程度的不同特征。通过考虑所有的基因型在统一的环境下,测试的均方误差(MSe)为每个特征被认为是纯粹的随机环境方差 。基因型方差从方差分析表计算每个特征采用辛格和Chaudhary[描述的公式21),表型方差是采用下列公式计算如下建议由伯顿和迪瓦恩22]。

基因型方差( )= 和表型方差( )=+ ,女士在哪里意思是正方形的基因型,女士e意思是广场由于错误,r复制的数量。

基因型和表型变异系数计算公式中所描述的辛格,Chaudhary21)如下。

基因型系数的变化 和表型变异系数 ,在哪里基因型方差,表型方差,x的总平均价值特征。

结合遗传方差分量在不同位置都使用类似的方法计算各个位置使用以下公式采用从阿拉德23]。

环境的差异 ,基因型差异 ,genotype-by-location交互方差 ,和表型方差 ,女士在哪里e=均方误差,女士gl= genotype-by-locationinteraction的均方,女士=均方的基因型,r=复制,l=位置。

2.6.3。预先估计遗传力和遗传

在广义遗传( )所有特征是使用公式计算采用阿拉德(23]。在广义遗传(%)= ,在哪里基因型方差和表型方差。遗传进展,使用公式计算采用从Johnson et al。24和阿拉德23]。遗传进展(GA) = (k)(σ_p)×( ),在哪里基因型方差,表型方差,δp表型方差的标准差,k是选择差在一个特定的选择强度,即。驯鹰人提出的,2.06,在10%的选择强度。遗传进展意味着计算的百分比来比较不同特征下的预测程度进步选择使用公式给出的驯鹰人和麦基(25]。GAM = ,GAM =遗传进展的百分比的意思是,GA =基因,然后呢x=性状的平均值。

3所示。结果与讨论

3.1。方差分析

方差分析显示测试基因型之间的显著差异。除了茎锈病是无意义的,所有其他特征显示显著的基因型差异当受到联合方差分析(表三个位置3)。类似的结果已经被其他作者报道,面包小麦基因型之间表现出显著差异到期天数,天数标题,株高、穗长、每穗的种子数量,千粒重、收获指数和单株籽粒产量的审查,Majumder et al。(26]。无意义的差异获得的联合方差分析(位置和genotype-by-location交互效应)茎锈病疾病严重程度(表的数据3)可能存在的主要基因耐药基因(所有阶段/幼苗抗性基因)在大多数埃塞俄比亚面包小麦品种,不受环境影响与成人相比,植物抗性(慢耐生锈)基因(27]。这些发现鼓励实施额外的基因研究提高品种通过杂交和选择项目。

位置和基因型之间的相互作用是重要的对于大多数(61.5%)的特征,如株高、单株分蘖数,每个工厂的有效分蘖数、穗种子数量、生物量产量(吨/公顷),粮食产量(吨/公顷)、千粒重(g),和收获指数。建交和迪28)公布重大genotype-by-environment(位置)(GxE)影响几天,天到期,株高,灌浆期期间,穗长、地上部生物量产量、千粒重、和收获指数,其中大多数是同意目前的发现。特征如天到期,抗茎和条锈病疾病,thousand-seed重量,穗长不受环境的影响差异,表明这些性状的基因型可能导致更广泛的适应或统一性能的基因型环境。GxE效应特征显示无意义的差异(表3)表示,在不影响环境与基因型效应。这种性状遗传价值高,可能导致成功的基因型的选择更广泛的适应区域(29日]。

3.2。意思是基因型的性能

15个面包小麦基因型的平均表现为13 agro-morphological特征Damot盖尔Damot酸痛,Kechi位置提出了表4- - - - - -6,分别。结果表明存在显著差异的研究特征位置( )。的天数在Kechi标题(DH)是最高的(78)相比Damot盖尔(73)和Damot痛(69)。天到期(DM)遵循了类似的方式在DH Kechi展出DM(127.5)最高,其次是Damot盖尔(110)和Damot痛(105),分别。早期和晚期的基因型分组标题与各自的早期和晚期成熟每个位置的特征。在类似的研究中,Birhanu et al。30.)和Mollasadeghi et al。31日)报道,标题和成熟的天面包小麦基因型与对方。面包小麦性状然而,最近的一项研究显示天数之间没有显著相关性,标题和天到期32]。天到期(DM)的数据显示,近也有类似的基因型分组均匀早成熟,中间成熟,和晚熟类型在不同位置,这意味着遗传因素导致了狮子的份额DH和DM基因型的变化。DH的变化的原因可能是不同的基因型的天数已经在三个地方有平均降雨量的变化,温度,光强度的三个位置。到期日是一个重要的特征的农民他们感兴趣的研究领域中,识别早期和晚期成熟的小麦品种。Hidase品种是早熟面包小麦基因型的位置。这个结果同意研究结果报道贝克勒et al。33]的Hidasse品种被农民由于其早熟的首选。

面包小麦基因型植物高度的平均值(PH)表明,基因型评估Damot疼痛位置(79.8厘米)短于那些评估Damot盖尔(91.6厘米)和Kechi(96.6厘米)的位置。这可能与更高的降雨和相对较低的温度Damot盖尔和Kechi网站可能增加了面包小麦植物在这些位置的高度。据报道,面包小麦基因型PH值显著的性能和均匀受平均温度、海拔、降水的环境评估(34]。类似的趋势等特征也观察到的分蘖数/植物,有效分蘖数/植物,穗长、地上部生物量(g)和产量(g)。这些品质是最好的在Damot盖尔的位置。两个特征即种子数/峰值和千粒重是最好的在Kechi执行位置。最高的收获指数平均值(49.2%)获得了在Damot痛的位置,而最低的收获指数(39.7%)获得了在Kechi位置。每公顷粮食产量的最大值和最小值记录从基因型Galema在Damot盖尔位置(6.25吨/公顷)和从pavon - 76在Kechi位置(2.45吨/公顷),分别。

结合数据分析的三个位置显示,基因型Alidoro表现出最高的平均产量(4.54吨/公顷)(表7),表明其更广泛的适应能力和抵抗生锈。茎锈病的平均评分值和条锈病严重数据显示小跨位置的变化,这可能是由于基因的特异性基因型的兵家必争之地。定性的基因不太可能受到环境的影响(35]。一般来说,基因型的平均性能对籽粒产量、株高、地上部生物量表明,面包小麦基因型更好的执行Damot盖尔(4.8吨/公顷的籽粒产量)与在Kechi(3.24吨/公顷的籽粒产量)(表4- - - - - -6)。这个结果是类似于埃里森的发现等。36)报道,小麦籽粒产量在高海拔很低,温度太低让庄稼成熟。最高的收益率发生在中间海拔充足的降水和气温温和。

3.3。基因型和表型的变异系数

大部分的特征被认为是在这项研究中有一个高的表型和基因型变异系数(> 20%)根据分类由Deshmuk et al。37)低(< 10%),中等(10 - 20%)和高(> 20%)。联合方差分析在三个位置显示,大部分的特征显示位置和基因型之间的显著差异。GCV的值更高的记录从茎锈病(55.9%)和条锈病(38%),表明特征都是由基因控制的因素,因此,有更大的几率提高作物的选择。只有茎锈病(56.7%)和条锈病(37.2%)显示GCV的适度值(表8)。其余的特征显示lower-to-moderate GCV的值,范围从2.7%(天到期)至10.7%(地上部生物量)。这项研究的结果同意易卜拉欣et al。38),这表明可能也会有机会改善与通过表型选择温和的GCV的特征。然而,选择几乎是不可能的基因型变异系数较低的特点。更高的PCV值被茎锈病记录(68.7%)、条锈病(62.3%)、地上部生物量(23.5%),和籽粒产量(22.1%)。温和的PCV值显示了产量的主要组件,而增长(株高)和物候特征表现出低PCV(表的价值8)。GCV的特征表现出较低的估计和PCV几乎是困难的或不切实际的提高通过选择由于环境对基因型效应的掩蔽效应(39]。在我们的研究中,PCV值也高于相应的GCV值的所有特征。这表明每个性状的基因型之间观察到的变化不仅是由于基因型效应也由于环境影响。

3.4。广义遗传( )

在广义遗传力估计( )计算所有特征进行了研究。遗传的价值计算每个特征分为高遗传(> 60%),中度遗传(30 - 60%)和低遗传(< 0 - 30%)按罗宾逊et al。(建议的分类40]。因此,高遗传力估计只记录了茎锈病(68%),而温和的遗传是获得穗长(49%)、到期天数(43%)、标题(43%)的天数,黄色铁锈(36%),和株高(51%)(表8)。Gergana和Bozhidar所做的研究41穗长)显示高遗传值。辛格(39高遗传)表示一个字符(≥80%),选择是相当简单的,因为会有一个基因型和表现型之间的紧密对应由于环境因素的贡献相对较小的表型的表达。然而,非常低的遗传可能性估计记录种子的数量激增⁻¹(8%)、分蘖总数⁻¹(6%)和有效分蘖植株的数量⁻¹(6%)(表8)。

3.5。基因预先

重要的是找出基因可能达到的收益在下一代分为高(> 20%),中(10 ~ 20%)和低(< 10%)所建议的Johnson et al。24]。遗传进展的百分比意味着(GAM)表示范围从2.55%(到期天数)到93.04%(茎锈病)Damot盖尔和Damot痛网站,分别(表9- - - - - -11)。这指性状的基因型值的改进新的人口与基地人口在一个周期内的选择范围的2.55%(到期天数)到93.04%(抗茎锈病)在5%的选择强度。

高遗传( )伴随着高遗传进展的百分比意味着(GAM)表现出从茎锈病(68%,96.3%)和温和伴随着高GAM得到从黄色铁锈(36%,45.8%),分别为。此外,穗长(49%、10.9%)表现出温和的遗传( )和温和的遗传进展的百分比(GAM),分别为(表8)。Gezahegn et al。42)也报道称,高遗传加上温和GAM的穗长(63.66%,10.34%),符合本研究。

尽管遗传估算提供了依据选择表型性能的成功,估计遗传力和遗传的进步总是应该同时考虑,因为高遗传就不会总是伴随着高遗传进展(24]。估计GA帮助理解基因的类型行动参与各种多基因的表达特征。高值的遗传进展表明加性基因的参与行动,而非相加值指示性低的基因作用[43]。因此,遗传估计将可靠的如果伴随着较高的遗传进展。

4所示。结论和建议

研究结果表明存在显著的变化在面包小麦产量和yield-related性状的基因型。这种可变性可以利用在未来改善面包小麦育种项目。然而,很明显,品种“Alidoro”显示出色表现的籽粒产量和其他组件的收益包括抗茎和条锈病的疾病。因此,我们建议品种“Alidoro”广泛种植在Wolaita和Dawuro区和类似的农业生态学。

数据可用性

所有必要的数据包括在手稿中。如果需要额外的数据,相应的可以联系作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者承认埃塞俄比亚Kulumsa农业研究中心研究所的农业研究中心提供的种子小麦基因型用于这项研究。作者感谢Wolaita合情大学研究和社区服务资金的研究工作。