اهداف اصلاحي کلزا

هدف اصلي پروژه‌هاي به­نژادي مانند ساير گياهان زراعي افزايش عملکرد و بهبود کيفيت دانه مي‌باشد. به طور کلي اهداف اصلاحي کلزا را مي‌توان در زمينه­هاي اصلاح براي بهبود کيفيت دانه، روغن، افزايش عملکرد، مقاومت‌ها، اصلاح کيفيت کنجاله و اصلاح خصوصيات زراعي مطلوب بررسي کرد [63].

2-15-1- کيفيت دانه

تلاش­هايي در جهت انتقال ژن­هاي کد کننده اسيدهاي آمينه ضروري مانند ليزين و متيونين نيز انجام شده است تا کنجاله گياه کلزا بتواند با پروتئين‌هاي حيواني و فرآورده‌هاي لبني رقابت کند [113].

2-15 -2-اصلاح براي بهبود کيفيت روغن

روغن دانه در خانواده Brassicaceae به طور کلي داراي مقادير بالايي از اسيد اروسيک مي‌باشد. اين صفت در B. rapa با يک مکان ژني و در گونه‌هاي B. napus و B. juncea توسط دو مکان ژني کنترل مي‌شود [67]. روغن دانه در جنس براسيکا که داراي مقادير کم اسيداروسيک هستند، روغن بسيار مطلوبي جهت مصرف در سالاد مي‌باشد که کيفيت آن با روغن زيتون قابل مقايسه است. امروزه اصلاح کيفيت روغن دانه در جنس براسيکا در جهت مصارف صنعتي نيز مورد توجه است. متخصصان بيوتکنولوژي به دنبال انتقال ژن­هايي هستند که باعث افزايش اسيد اروسيک، اسيد لوريک (جهت مصرف در صنايع توليد مواد پاک­کننده و مرطوب­کننده)، اسيد اريسينولئيک (مصرف در فرآورده‌هاي آرايشي و دارويي براي پليمرها و مواد روان­کننده)، پتروسلنيک اسيد (کاربرد در مواد پاک­کننده و پليمرها) و اسيدهاي پرب­اپوکسي (کاربرد در ساخت رزين‌ها، استرها و رنگ­هاي نقاشي) مي‌شود و در اين راه به موفقيت­هاي چشمگيري دست يافته‌اند [92، 95]. ترکيب روغن کلزا با نسبت امگا 6 به امگا 3 برابر 1:2 در حال حاضر به عنوان ترکيب مناسب براي تغذيه در نظر گرفته مي‌شود [150]. روغن کلزا براي سالاد مناسب است اما ارزش تغذيه‌اي آن مي­تواند با افزايش محتوي اسيد لينولئيک تا 26 % بهبود يابد [10]. کاهش اسيدهاي چرب اشباع نيز به بهبود کيفيت تغذيه‌اي روغن کلزا کمک مي­نمايد.

2-15-3-اصلاح براي کيفيت کنجاله دانه

وجود گلوگوزينولات‌ها در کنجاله دانه‌هاي جنس براسيکا، کيفيت تغذيه‌اي کنجاله را کاهش مي‌دهد. کرالينگ و همکاران [114] با دستکاري ژن­هايي که آنزيم کربوکسيلاز تريپتوفان را کنترل مي‌کند، موفق به کاهش سطوح گلوکوزينولات­هاي ايندولي کنجاله کلزا به ميزان 97 % شدند. ژنوتيپ گياه پايه مادري مقدار گلوکوزينولات دانه را تعيين مي­کند و اين صفت بوسيله چندين ژن کنترل مي‌شود [19]. امروزه از جهش و روش­هاي انتقال ژن و کشت بافت جهت بهبود کيفيت کنجاله کلزا و کاهش ميزان گلوکوزينولات‌ها استفاده مي شود [85].

 

 

2-15-4- بهبود عملکرد

براي بررسي عملکرد دانه، لازم است که ساختار عملکرد و مؤلفه‌هاي اوليه و ثانويه که عملکرد دانه را تعيين مي­کنند شناخته شود. توزيع يکنواخت بوته‌ها در واحد سطح پيش نياز پايداري عملکرد است. تعداد غلاف در بوته عامل تعيين کننده در عملکرد دانه گياه کلزا است که بيشتر با قابليت زنده ماندن شاخه ها، جوانه‌ها، گل‌ها و غلاف‌هاي جوان در مقايسه با تعداد بالقوه گل­ها و غلاف­ها تعيين مي‌شود. تعداد دانه در غلاف با طول غلاف همبستگي دارد، بنابراين طول غلاف مي‌تواند براي انتخاب غيرمستقيم در اصلاح براي بهبود عملکرد کلزا استفاده شود [83].

به­نژادگران با انتخاب مستقيم و يا غيرمستقيم عملکرد دانه را بهبود مي­بخشند [5]. در ارزيابي لاين­‌ها و ارقام، عملکرد دانه به عنوان صفت اصلي مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد، ضمن اينکه جهت ايجاد ارقام پرمحصول مي‌توان صفات نامطلوب گياه از جمله حساسيت به بيماري‌ها، ورس، طول دوره رويش و غيره را رفع نمود [86]. جهت بهبود عملکرد دانه کلزا مانند ساير گياهان بايد نسبت به بهبود اجزاي عملکرد مبادرت ورزيد.

2-15-5-اصلاح براي مقاومت به بيماري­ها و آفات

اصلاح­گران همواره به دنبال دستيابي به منابع مقاومت در برابر بيماري­ها، آفات، خشکي، شوري، سرما و غيره بوده‌اند و امروزه با گسترش استفاده از ارقام کانولا (دوصفر) به نظر مي‌رسد آسيب­پذيري ارقام، مخصوصاً به بيماري­ها نيز بيشتر شده است. به عنوان مثال بيماري پوسيدگي اسکلروتينايي در اغلب مناطق ايران مشکل آفرين شده است [86]. انتقال ژن­ها از گونه‌هاي ديگر اميدهايي را براي اصلاح ارقام مقاوم به اين بيماري پديد آورده است. جهت مقابله با بيماري شانکر ساقه که از مهمترين بيماري‌هاي کلزا است، منابع مقاومت به واريته­هاي تجاري انتقال يافته است [89]. ژن‌هاي مقاومت از گونه B. juncea منتقل گرديده است که اميد مي­رود گياه را در مقابل اين بيماري مصون نمايد [76]. در مورد مقاومت به حشرات تنها نقطه اميد، انتقال ژن‌هايي است که باعث توليد مواد دافع حشرات مي‌شود [82].

2-15-6- اصلاح صفات زراعي

برنامه‌هاي به­نژادي فراواني در جهت بهبود خصوصيات زراعي در کلزا در حال انجام است [61]. صفات زراعي مطلوب در برنامه‌هاي اصلاحي کلزا عبارتند از رشد اوليه سريع، زودرسي، ساقه کوتاه و ضخيم،گلهاي بدون گلبرگ، بهبود ريزش دانه‌ها، طويل شدن غلاف‌ها و عمودي قرار گرفتن آن­ها، و افزايش تعداد غلاف در ساقه اصلي [154]. فقدان گلبرگ در کلزا باعث دوام برگ­ها و در نتيجه رشد ريشه و جذب آب از اعماق مي‌شود [28]. از طرفي وجود گلبرگ‌ها و ريزش آنها به روي برگ­ها، محيط مناسبي را براي رشد قارچ‌ها تأمين مي­کند. عدم وجود گلبرگ همچنين کارايي جذب نور را در خانواده Brassicaceae افزايش مي‌دهد [30]. کاهش ارتفاع بوته چون با افزايش شاخص برداشت و عدم خوابيدگي همراه است، از نظر به­نژادي داراي اهميت است.

ريزش دانه، يکي از مشکلات عمده در گونه B. napus مي‌باشد. دو گونه  B. junceaو B. rapa ريزش دانه کمتري نسبت به B. napus دارند. خوشبختانه در گونه B. napus منابع ژني خوبي براي مقاومت به ريزش يافت شده است.[169].

روش‌هاي انتخاب لاين خالص، روش شجره‌اي و تلاقي برگشتي مخصوصا جهت انتقال صفت مقاومت به بيماري‌ از گونه‌هاي مقاوم به گونه‌هاي حساس تجاري و انتخاب دوره‌اي از ديرباز براي اصلاح کلزا استفاده شده‌اند [149]. اصلاح با روش دابل­هاپلوئيد از طريق کشت بساک و کشت ميکروسپور نيز در کلزا اجرا شده است [108، 138، 152، 170]. با توجه به وجود دگرگشني در کلزا تهيه هيبريد و استفاده از قابليت هتروزيس نيز يکي از روش‌هاي مناسب و مفيد در اصلاح کلزا مي‌باشد. در کشورهاي چين، استراليا و کانادا به طور وسيعي ارقام هيبريد کشت مي­شوند [82، 172]. مهندسي ژنتيک نيز در زمينه توليد ارقام تراريخت کمک بسيار شاياني در جهت توليد ارقام تجاري جديد نموده است [132، 166]. با استفاده از موتاژن­هاي شيميايي و فيزيکي تنوع قابل ملاحظه‌اي را در جوامع گياهي کلزا ايجاد کرده‌اند. با استفاده از کشت بافت و جهش­زايي به کمک مواد شيميايي توانسته‌اند در ترکيب اسيد چرب روغن دانه کلزا تغيير ايجاد کنند [167]. تلفيق روش‌هاي اصلاحي نوين با روش­هاي اصلاحي کلاسيک آينده درخشاني را براي اصلاح کلزا رقم خواهد زد.

2-16- تجزيه تحليلهاي چند متغيره

روش هاي تجزيه و تحليل چند متغيره که بدون از بين بردن مقدار زيادي از اطلاعات مفيد قادر به کاهش حجم داده­هاي مورد مطالعه جهت تجزيه و تحليل دقيق­تر براي به­نژادگران هستند، از اهميت ويژه­اي برخوردار مي­باشند [78]. در اين خصوص استفاده از ضرايب همبستگي بين صفات متداول مي­باشد که مبين روابط علي و معلولي خصوصيات مورد مطالعه نمي­باشد، چرا که تعدادي عامل ناشناخته در اين ارتباطات نقش دارند که کاربرد همبستگي در درک و تفسير آنها کافي نيست [29، 105].

در واقع تجزيه چند متغيره عبارت از کاهش حجم داده­ها در روش­هايي است که با تعداد زيادي اندازه گيري(متغير) روي يک يا تعداد بيشتري نمونه به صورت همزمان سر و کار دارد. در تجزيه چند متغيره پيرامون روابط همزمان متغير­ها بحث مي­شود .در تکنيک­هاي آماري چند متغيره پيرامون ميانگين و يا واريانس يک متغير و يا رابطه دو متغير بحث نمي­شود بلکه کوواريانس­ها و همبستگي­هاي ميان سه متغير يا بيشتر بررسي مي­شود. بطور کلي مي توان هدف­هاي استفاده از روش­هاي آماري چند متغيره را در تحقيقات علمي به صورت کاهش داده­ها و ساده کردن ساختار مورد مطالعه، پي بردن به ارتباط بين متغير­ها، پيش بيني ارزش متغير­ها، گروه­بندي و ساختن فرضيه و آزمون آن خلاصه کرد [41].از انواع روش­هاي آماري چند متغيره مي توان به رگرسيون و همبستگي چند­گانه، تجزيه و تحليل ضرايب مسير،تجزيه به مولفه­هاي اصلي، تجزيه به عامل­ها، تجزيه خوشه­اي و تجزيه تابع تشخيص نام برد [20، 117].

2-16-1- همبستگي بين صفات

همبستگي بين صفات يکي از معيارهاي اندازه‌گيري ارتباط بين دو يا چند متغير است. عدم لحاظ اين ضرايب در برنامه­هاي اصلاحي و انتخاب براي بهبود يک يا چند صفت ممکن است نتايج مطلوبي بدنبال نداشته باشد. لذا توجه به همبستگي بين صفات در برنامه‌هاي اصلاحي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است [60، 65، 75].

مطالعات تونکترک و سيفتسي [158] نشان داد که با افزايش تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن هزار دانه و تعداد شاخه­هاي فرعي در بوته، عملکرد دانه در گياه کلزا افزايش يافته و همبستگي مثبت و معني­داري بين اين صفات و عملکرد دانه وجود داشته است.

در مطالعه­ي ديگري مارجانويک جيروميلا و همکاران [122] همبستگي مثبت و معني­داري را بين هر کدام از صفات ارتفاع بوته، تعداد شاخه­هاي فرعي، تعداد غلاف در بوته و وزن هزار دانه با عملکرد دانه در گياه کلزا گزارش کردند. ايوانوسکا و همکاران [99] نيز با مطالعه بر روي ارقام کلزا در دو محيط نشان دادند که عملکرد دانه با صفات تعداد شاخه فرعي، طول غلاف، وزن هزار دانه و تعداد غلاف در هر دو مکان همبستگي مثبت و معني­داري وجود داشته و با ارتفاع بوته در يکي از محيط­ها همبستگي داشته است. اوزر و همکاران [131] ارتباط معني­داري را بين ارتفاع بوته و عملکرد دانه در بوته گزارش کردند و آنها همچنين بيان داشتند بين طول مدت گلدهي با عملکرد دانه ارتباط معني­داري وجود داشته است.

 

2-16- 2- رگرسيون گام به گام

زماني که تعداد متغيرهاي مستقل زياد باشند براي پيدا کردن تأثيرگذارترين آنها بر متغير تابع (مثلاً عملکرد) و برآورد معادله رگرسيون روش‌هاي متعددي وجود دارد که متداول­ترين آنها رگرسيون گام به گام مي‌باشد [59، 66]. در اين روش ابتدا مهم‌ترين متغير مستقل رگرسيون که باعث افزايش سريع R2 مي‌شود، وارد معادله رگرسيوني مي‌گردد و به همين ترتيب متغيرهاي بعدي وارد مدل مي‌گردند [84]. به اين ترتيب با استفاده از روش رگرسيون مرحله‌اي مي‌توان سهم هر صفت و ميزان تأثير آن بر عملکرد را تعيين کرد و صفاتي که بيشترين تأثير را بر عملکرد دارند، در برنامه‌هاي اصلاحي و براي بهبود ژنتيکي عملکرد مورد توجه قرار داد [128]. استفاده از رگرسيون گام به گام در کلزا نشان داده است که 5 صفت شامل تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن هزار دانه، و تعداد گره در ساقه در مدل رگرسيوني قرار گرفته و عملکرد دانه کلزا را توجيه نمودند[62]. در مطالعه مذکور، صفت تعداد غلاف در بوته با ضريب تبيين 41/0 به تنهايي بخش عمده­اي از تغييرات عملکرد دانه را توجيه کرد و در مطالعات مشابهي [99، 129] نيز تجزيه رگرسيون گام به گام نشان داد که دو صفت تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در غلاف نقش تعيين کننده و مهمي در توجيه عملکرد دانه داشته­اند. در مطالعه ديگر انجام رگرسيون گام به گام براي عملکرد دانه در مقابل ساير صفات در کلزا نشان داده است که صفت وزن هزار دانه با ضريب تبيين 64% به تنهايي بخش عمده­اي از تغييرات مدل رگرسيوني را توجيه کرد و ديگر صفت وارد شده در مدل صفت پايان دوره گلدهي با ضريب تبيين 7% بود [22].

2-16-3- تجزيه و تحليل ضرايب مسير

وقتي تعداد زيادي متغير همبسته وجود دارد، نمي‌توان از آثار غير مستقيم صفات بر روي يکديگر چشم‌پوشي نمود و ضرايب همبستگي تحت تأثير اثر غيرمستقيم صفات ديگر واقع شده که در اين صورت تفسير صحيحي از آنها به دست نمي‌آيد [69، 105]. تجزيه مسير روش مناسبي براي تعيين سهم نسبي اين آثار مي‌باشد. از اين جهت در مطالعات مختلف، براي تشخيص مهم­ترين جزء مؤثر بر عملکرد از تجزيه مسير استفاده مي‌شود. همچنين روابط بين صفات را مي‌توان براي تعريف شاخص انتخاب جهت گزينش ژنوتپ‌هاي برتر مورد استفاده قرار داد [16، 81]. در تجزيه ضرايب بايد متغيرهاي شرکت کننده در تجزيه را بر اساس روابط علي و معلولي، دانش قبلي محقق از ارتباط موجود بين متغيرها، روابط فيزيولوژيک بين صفات و يا براساس رگرسيون مرحله‌اي انتخاب نمود [20، 58، 118].

در آزمايش­هاي مشابهي بر روي کلزا گوا و همکاران [91] و صباغ­نيا و همکاران [139] گزارش کردند که وزن هزار دانه داراي بيشترين اثر مستقيم مثبت بوده است و برخي محققين نيز گزارش کردند که صفت وزن هزار دانه و صفت پايان گلدهي بيشترين اثر مستقيم مثبت را روي عملکرد دانه نشان داده­اند و تعداد روز تا پايان گلدهي و وزن هزار دانه به صورت غير مستقيم همبستگي منفي با عملکرد دانه داشته است [22، 62].

2-16-4- تجزيه به عاملها

تجزيه به عامل‌ها روشي براي کاهش حجم داده‌ها مي‌باشد. در اين روش مجموعه‌اي از متغيرها به چند دسته تقسيم مي‌شوند که هر يک از اين دسته‌ها را يک عامل مي‌گويند [7]. در تجزيه به عامل‌ها کوواريانس يا همبستگي موجود در بين چندين متغير بوسيله تعداد کمي عامل يا متغير پنهاني غير قابل اندازه‌گيري توصيف مي‌شود. مزيت تجزيه به عامل‌ها اين است که اگر متغير يا عامل جديدي خلق شد، در اين روش تفسير آسان‌تري خواهد داشت و در صورتي که محقق قصد ايجاد تعداد عامل کمتر با در برداشتن بيشترين اطلاعات را داشته باشد اين روش مفيدتر است [104]. ضرايب عوامل پنهاني به عنوان بار عامل‌ها معرفي مي‌شود و نشان­دهنده ميزان تأثير عامل‌ها در توجيه تغييرات متغيرها مي­باشد. تجزيه به عامل‌ها مي­تواند بر روي ماتريس همبستگي و يا ماتريس واريانس–کوواريانس انجام شود [104]. در صورتي که عامل‌ها به راحتي و با اطمينان قابل تفسير و توضيح دادن نباشند، از دوران عامل‌ها استفاده مي‌شود که با اين کار عامل‌هايي به دست مي‌آيند که به آساني قابل تفسير هستند [7].تجزيه به عامل ها در مطالعات ضابط و همکاران [32] نشان داد که 3 عامل اول بيشترين تغييرات را توجيه مي­کردند و عامل اول مهم­تر از ساير عوامل بوده است و اين عامل ها شامل صفات تعداد روز تا گلدهي، تعداد روز تا رسيدگي، شاخص برداشت و عملکرد اقتصادي بوده است.

در مطالعه ديگري صفات شاخص برداشت، تعداد غلاف در بوته، ارتفاع بوته، سرعت فتوسنتز و هدايت روزنه اي به ويژه در مرحله گلدهي و طول دوره رشد گياه نقش مثبتي در افزايش عملکرد کلزا داشته‌اند[50]. همچنين در مطالعه موسوي و همکاران [48] چهار عامل اول مجموعاً 59 درصد از تغييرات موجود بين صفات را توجيه نمودند، به طوري که عامل اول 22 درصد از واريانس بين صفات را به خود اختصاص داد و نقش مهمي را از طريق متغيرهاي طول غلاف و تعداد دانه در غلاف ايفا نموده است، لذا اين عامل تحت عنوان عامل مخزن نام­گذاري کرده‌اند. عامل دوم 15 درصد از واريانس را توجيه نموده است و با توجه به ضرايب عاملي، روز تا گلدهي و روز تا غلاف­دهي که بيشترين نقش را داشتند عامل دوم به نام عامل سرعت رشد نامگذاري شده است. در مطالعه فوق، عامل سوم12 درصد از واريانس بين صفات را به خود اختصاص داد و نقش مهمي را از طريق ارتفاع و عملکرد بيولوژيک ايفا نموده و لذا اين عامل را تحت عنوان عامل عملکرد بيولوژيک نام­گذاري نموده اند. عامل چهارم 8 درصد از واريانس بين صفات را به خود اختصاص داد و نقش مهمي را از طريق متغيرهاي تعداد غلاف در بوته و تعداد شاخه فرعي ايفا نمود، لذا اين عامل را تحت عنوان عامل اجزاي عملکرد ناميدند.

2-16-5- وراثتپذيري

اهميت نسبي عوامل وراثتي در تعيين ارزش فنوتيپي به قابليت توارث معروف است و بسته به اينکه به ارزش ژنوتيپي يا اصلاحي ربط داده شود، دو مفهوم متفاوت پيدا مي کند. نسبت واريانس افزايشي به واريانس فنوتيپي را قابليت توارث خصوصي گويند که نشان دهنده ميزان شباهت نتاج به والدين و ارثي بودن يک صفت مي باشد [5].

مطالعه علي و همکاران [57] روي شاخص­هاي انتخاب براي بهبود عملکرد کلزاي زمستانه نشان داد که حداکثر وراثت پذيري عمومي با 90% براي روز تا رسيدگي به دست آمد و پس از آن به ترتيب روز تا گلدهي، وزن هزار دانه و عمکرد دانه قرار داشتند. صديقي و همکاران [147] به مطالعه تنوع ژنتيکي حاصل از القاء جهش در کلزا با اشعه گاما و اتيل متيل سولفونات به تنهايي و به صورت ترکيبي پرداختند وآنها بيشترين ميزان وراثت­پذيري را به ترتيب براي صفات تعداد غلاف در بوته (78/81%)، شاخه­هاي اوليه (1/81%) وعملکرد دانه (5/79%) مشاهده کردند.

2-16-6- ضريب تغييرات

از ضريب تغييرات براي تعيين دقت آزمايش و مقايسه طرح­هاي مختلف با يکديگر و همچنين ارزيابي ميزان تنوع ژنتيکي و فنوتيپي ايجاد شده، استفاده مي­شود [41].

ضريب تغييرات ژنتيکي و فنوتيپي به عنوان معيار مناسبي براي ارزيابي تنوع حاصل از القاء جهش در مطالعات جهش به کار رفته است [147]. مطالعه شيخ و همکاران [144] روي نسل هاي M1 تا M4 حاصل از القاء جهش شيميايي با EMS در خردل اتيوپيايي نشان داد که بيشترين تنوع حاصل از جهش با توجه به معيار ضريب تغييرات ژنتيکي و فنوتيپي به تعداد شاخه هاي ثانويه (2/29% ضريب تغييرات فنوتيپي و 7/25%ضريب تغييرات ژنتيکي) وکمترين آن به صفت روز تا رسيدگي اختصاص داشت. صديقي و همکاران [147] حداکثر ميزان ضريب تغييرات را در صفات عملکرد دانه در بوته (9/37%)، تعداد غلاف در بوته (30%) و وزن هزار دانه (4/28%) در موتانت­هاي کلزاي حاصل از تيمار با اشعه گاما و اتيل متان سولفونات مشاهده کردند.