Визуальный анализ генотипов щавеля (Rumex spp.) биплот-методом с использованием морфологических признаков

Щавель (Rumex spp.) относится к семейству Polygonaceae, распространен по всему миру и используется как овощная культура и лекарственное растение, поэтому его культивирование стало предметом многочисленных исследований. В двух отдельных экспериментах были выращены 44 образца из Института генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур (IPK, Германия) и 10 генотипов, собранных в разных районах Ирана. Эксперименты проводились в тепличных условиях по полностью рандомизированной схеме в трех повторениях, в ходе которых оценивались семь признаков: длина листа, длина листовой пластинки, площадь листовой пластинки, количество жилок, диаметр черешка, количество листьев и сухая масса листа. Оценка взаимодействия генотипа и признака (GTI) методом биплот-анализа объяснила 77 и 78 % наблюдаемой изменчивости в первом и втором экспериментах соответственно. В ходе испытаний были выявлены два типа расположения генотипов: нонагональное в первом и гептагональное во втором испытании, при этом генотипы 16 и 23 показали высокие средние значения сухой массы листьев в первом и втором испытаниях соответственно. Генотипы 44 и 50 были определены как идеальные, имеющие решающее значение для программы генетического улучшения щавеля, особенно с точки зрения урожайности листьев. Что касается дискриминационной способности, а также типичного потенциала, площадь листовой пластинки и диаметр черешка позволили выявить различия между генотипами как идеальными признаками в обоих испытаниях. Между сухой массой листьев и площадью листовой пластинки в обоих экспериментах наблюдалась умеренная положительная корреляция (r = 0.57 для первого эксперимента, r = 0.49 для второго эксперимента). Таким образом, площадь листовой пластинки можно считать информативным признаком для построения индекса отбора с целью повышения урожайности листьев, наряду с сухой массой. Результаты показывают, что площадь листовой пластинки и диаметр черешка являются ключевыми признаками для отбора высокоурожайных генотипов щавеля, а биплот-метод оценки GTI предоставляет практичный визуальный подход для выявления лучших генотипов, способствуя эффективному отбору в селекции. Подобная стратегия может быть рекомендована в будущих исследованиях для описания прогностических и тщательных методов отбора, которые помогут определить идеальные признаки для селекции щавеля и других овощных культур.

1. Bourang M.K., Hassandokht M., Nazeri V., Rasoulnia A., Moghanloo G.D. Morphological evaluation of genetic diversity of wild populations of some Rumex species in Iran. Iran J Hortic Sci. 2023;53(4): 823-836. doi 10.22059/ijhs.2020.305743.1819

2. de Oliveira T.R.A., Gravina G.A., de Oliveira G.H.F., Araújo K.C., de Araújo L.C., Daher R.F., Vivas M., Gravina L.M., da Cruz D.P. The GT biplot analysis of green bean traits. Ciênc Rural. 2018; 48(6):e20170757. doi 10.1590/0103-8478cr20170757

3. Ebrahimi H., Sabaghnia N., Javanmard A., Abbasi A. Genotype by trait biplot analysis of trait relations in safflower. Agrotech Ind Crops. 2023;3(2):67-73. doi 10.22126/atic.2023.8906.1086

4. Li J.J., Li Y.X., Li N., Zhu H.T., Wang D., Zhang Y.J. The genus Rumex (Polygonaceae): an ethnobotanical, phytochemical and pharmacological review. Nat Prod Bioprospect. 2022;12(1):21. doi 10.1007/s13659-022-00346-z

5. Mohebodini M., Ghanbari A., Sabaghnia N. Genetic diversity of Rumex spp. accessions according to morphological traits. Iran J Biol. 2020;33(2):396-407. doi 20.1001.1.23832592.1399.33.2.10.2

6. Rahimi M., Asadi-Gharneh H.A., Sabaghnia N. Evaluation of some traits in local Iranian quince (Cydonia oblonga Miller) genotypes. Int J Fruit Sci. 2019;19(4):397-412. doi 10.1080/15538362.2018.1552231

7. Sabaghnia N., Asadi-Gharneh H.A., Janmohammadi M. Sequential path analysis of spinach yield using several quantitative and qualitative traits. Nat Montenegrina. 2013;12(1):205-216

8. Sabaghnia N., Behtash F., Janmohammadi M. Graphic analysis of trait relations of spinach (Spinacia oleracea L.) landraces using the biplot method. Acta Univ Agric Silvic Mendelianae Brun. 2015;63(4): 1187-1194. doi 10.11118/actaun201563041187

9. Sabaghnia N., Yousefzadeh S., Janmohammadi M. Graphical evaluation of genetic diversity among some genotypes of Lepidium sativum L. using morphological traits. Taxon Biosyst. 2023;15:43-54. doi 10.22108/tbj.2024.139710.1243

10. Shahla S., Maasoumi A.A., Hamd S.M.M., Mehregan I., Nejadsattari T. Fruit morphology of the genus Rumex L. (Polygonaceae) in Iran. J Biodivers Environ Sci. 2014;5(1):655-663

11. Shukla S., Upadhyay K.K., Mishra B.K. Genetic relationship between foliage yield and its biochemical components in vegetable amaranth. Int J Veg Sci. 2016;22(4):322-332. doi 10.1080/19315260.2015.1042994

12. Stansluos A.A.L., Öztürk A., Niedbała G., Türkoğlu A., Haliloğlu K., Szulc P., Omrani A., Wojciechowski T., Piekutowska M. Genotype–trait (GT) biplot analysis for yield and quality stability in some sweet corn (Zea mays L. saccharata Sturt.) genotypes. Agronomy. 2023;13(6):1538. doi 10.3390/agronomy13061538

13. Vasas A., Orbán-Gyapai O., Hohmann J. The genus Rumex: review of traditional uses, phytochemistry and pharmacology. J Ethnopharmacol. 2015;175:198-228. doi 10.1016/j.jep.2015.09.001

14. Xu N., Fok M., Li J., Yang X., Yan W. Optimization of cotton variety registration criteria aided with a genotype-by-trait biplot analysis. Sci Rep. 2017;7(1):17237. doi 10.1038/s41598-017-17631-4

15. Yan W. Two types of biplots to integrate multi‐trial and multi‐trait information for genotype selection. Crop Sci. 2024;64(3):1608-1618. doi 10.1002/csc2.21231

16. Yan W., Frégeau-Reid J. Genotype by yield*trait (GYT) biplot: a novel approach for genotype selection based on multiple traits. Sci Rep. 2018;8(1):8242. doi 10.1038/s41598-018-26688-8