مطالعۀ خصوصیات مورفولوژیکی ماشک (Vicia peregrina L.) در مناطقی از غرب ایران با استفاده از روش‌های تک‌متغیره و چندمتغیره آماری

مقدمه

ایران به لحاظ موقعیت اقلیمی، در کمربند مناطق کویری جهان واقع شده است؛ بنابراین، جزو مناطق خشک و نیمه‌خشک به حساب می‌آید. همچنین، میانگین بارش سالیانه آن حدود 250 میلی‌متر است که کمتر از یک سوم میانگین بارندگی دنیا است (Sharifi Topraq Ghale et al., 2009)؛ بنابراین، استفاده از گیاهانی که بتوانند در این شرایط رشد کنند و رسالت خود را انجام دهند، بسیار ضروری است. گیاه ماشک ازجمله گیاهانی است که می‌تواند مورد هدف قرار گیرد تا از ویژگی‌های مطلوب آن در جهت تولید و پاسخ به نیاز جمعیت استفاده کرد. جنس ماشک (Vicia L.) در مزارع و نیز مراتع  ایران حدود 40 گونه، 2 زیر گونه و 4 واریته دارد که ازنظر مصرف علوفه کلیه آنها قادرند دام‌ها را تغذیه کنند. جنس ماشک ازجمله جنس‌های تیره پروانه‌آسا (بقولات) است (Jalilian et al., 2014 Pakravan et al., 2000; ). به زبان فارسی گونه‌های این جنس ماشک نامیده می‌شوند (Mozaffarian, 1997). مهم‌ترین گونه‌های ماشک کشت‌شده در کشور شامل ماشک معمولی، ماشک گل‌خوشه‌ای و ماشک خزری است (Javanmard et al., 2019). معمولاً علوفه ماشک‌ها در مراتع ایران، به‌وسیله هر نوع دامی تغذیه می‌شود. به‌طورکلی عملکرد علوفه ماشک‌ها در شرایط دیم، به میانگین بارندگی سالیانه بستگی دارد. عملکرد گیاه ماشک در مناطق با بارندگی کمتر از 250 میلیمتر کاهش می‌یابد (Karimi, 1977). گیاه ماشک را می‌توان در بیشتر شرایط آب‌و‌هوایی به‌صورت دیم و آبی کشت کرد؛ ولی بهترین شرایط آب‌و‌هوایی جهت رشد ماشک مناطق معتدل و معتدل سرد است. گونه‌های مناسب این گیاه را می‌توان در کلیه فصول سال به‌صورت کشت بهاره، تابستانه و پاییزه به‌صورت خالص یا مخلوط با گیاهانی نظیر یولاف، جو و چاودار کشت کرد (Farajollahi & Akbari., 1994). ماشک به‌عنوان یکی از گیاهان خانواده بقولات، مثل سایر گیاهان این خانواده قادر خواهد بود سبب اصلاح و تقویت خاک شود و نیتروژن را تثبیت کند. گیاهان این تیره علاوه بر اینکه به‌عنوان کود سبز استفاده می‌شوند، احشام می‌توانند از آنها به دلیل بالابودن کیفیت علوفه استفاده کنند (Khajeh-pour, 1995). مهم‌ترین عامل یا عوامل تعیین‌کننده در تولید فرآورده‌های دامی، تغذیه درست دام‌ها است که مستلزم شناخت از ترکیبات منابع خوراک دام ازنظر مواد مغذی و معدنی بوده است. توفیق در سرمایه‌گذاری در امر تولیدات دامی در ارتباط بسیاری با تغذیه درست است. عدم شناخت و نداشتن دانش در این زمینه، عامل کاهش تولیدات دامی می‌شود و هر ساله باعث زیان‌های اقتصادی فراوانی می‌شود (Fathi-Apaploui & Badrzadeh, 2013). در پژوهشی ویژگی‌های کمی و کیفی ماشک مراغه، بررسی و بیان شد صفات تعداد غلاف در بوته، درصد فسفر، پتاسیم و پروتئین دانه و محتوای رطوبت نسبی برگ تحت تاثیر کاربرد کودهای زیستی افزایش یافتند (Heydarzadeh et al., 2018). در پژوهشی برای ارزیابی تنوع‌ژنتیکی ژنوتیپ‌های ماشک گل خوشه‌ای به کمک صفات زراعی بیان شد که روش‌های آماری چندمتغیره، روش‌های مطلوبی برای ارزیابی این صفات مورد مطالعه است و همچنین، اعلام کردند در بین روش‌های آماری چندمتغیره تجزیه به عامل‌ها می‌تواند اطلاعات تکمیلی بر تجزیه رگرسیون مرحله‌ای داشته باشد و این دو روش با همدیگر قادر به ارائه اطلاعات مفید خواهند بود (Abbasi et al., 2012). در تحقیقی برای مطالعه خصوصیات زراعی ماشک در کشت پاییزه، لاین برتر برای کشت در منطقه مورد تحقیق اعلام شد (Neyestani, 2011). گیاه ماشک دارای خاصیت تنوع‌پذیری برای کشت در شرایط مختلف است (Haffani et al., 2014). تجزیه کلاستر، گروهی از تکنیک‌های چندمتغیره است که در ابتدا هدف آن گروه‌بندی افراد بر مبنای صفات آنها است، سپس افراد با صفات مشابه را با زبان آماری در یک خوشه قرار می‌دهد. در تجزیه کلاستر افراد قرارگرفته در یک گروه، بیشترین شباهت و یکنواختی را دارند و بین کلاسترها بیشترین اختلاف و غیریکنواختی وجود دارد؛ بنابراین، اگر گروه‌بندی موفقیت‌آمیز باشد، اجزا یا افراد داخل کلاستر در صورت ترسیم نمودار از لحاظ ژنتیکی به یکدیگر نزدیک‌ترند وکلاسترهای با فاصلۀ دورتر متفاوت‌ترخواهند بود. تنوع‌ژنتیکی و فنوتیپی شاهراه دستیابی به موفقیت در به‌نژادی است. در گذشته، بررسی تنوع صفات زراعی و مورفولوژیکی ازجمله ابتدایی‌ترین گام‌ها در ارزیابی ژرم‌پلاسم گیاهی است. این‌چنین صفات در تحقیقات تکاملی و تاکسونومیکی دارای اهمیت است. در تحقیقی تنوع فنوتیپی ژنوتیپ‌های ماشک از گونه‌های مختلف تحت شرایط دیم بررسی شد و نتایج نشان دادند تنوع مطلوب و مناسبی بین ژنوتیپ‌های گونه‌های ماشک از نظر تمام صفات مطالعه شده وجود داشت و بر این مبنا تجزیه خوشه‌ای اختلاف معنی‌داری را از حیث تنوع نشان داد (Abdi et al., 2023). نظر به توجه و اهمیت گیاه ماشک در تغذیه دام، کاشت در اراضی کم بازده، تحمل به شرایط تنش‌ها اعم از زیستی و غیرزیستی و نیز نقش در حاصلخیزی خاک، این گیاه مورد هدف این پژوهش قرار گرفت و ضمن جمع‌آوری این گیاه سودمند در مناطق مختلفی از غرب کشور، صفات زراعی، ارزیابی اولیه شد.

مواد و روش‌ها

مواد گیاهی استفاده‌شده در این پژوهش، به‌ترتیب شش اکوتیپ‌ ماشک شامل 1) همدان با شماره هرباریومی 274، 2) اسدآباد با شماره هرباریومی 275، 3) بهار با شماره هرباریومی 276، 4) تویسرکان با شماره هرباریومی 277، 5) کنگاور با شماره هرباریومی 278 و 6) صحنه با شماره هرباریومی 279 جمع‌آوری‌شده از استان‌های غربی کشور شامل دو استان همدان و کرمانشاه بودند که در هرباریوم آزمایشگاه مرکزی دانشگاه پیام نور اسدآباد نگهداری می‌شوند (جدول 1). اکوتیپ‌های این پژوهش در اول خرداد سال 1403 جمع‌آوری شدند. شکل 1، تصویر اکوتیپ‌های ماشک مورد مطالعه را نشان می‌دهد. صفات مختلف مورد مطالعه شامل شاخص کلروفیل در برگ، ارتفاع گیاه (کل گیاه شامل ساقه و ریشه)، مجموع وزن‌تر کل سه بوته، مجموع وزن خشک کل سه بوته، تعداد برگ در بوته، طول نیام، مجموع وزن تر پنج نیام در ساقه و مجموع وزن خشک پنج نیام در ساقه مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند (جدول 2). اندازه‌گیری‌های مربوط به وزن با ترازوی دیجیتال حساس از نوع Jadever (Sky) و اندازه‌گیری‌های مربوط به ارتفاع با خط‌کش انجام پذیرفت. تجزیه‌و‌تحلیل‌های آماری داده‌ها شامل تجزیه واریانس (آزمون F)، مقایسه میانگین صفات، همبستگی بین صفات (روش پیرسون) با نرم‌افزار MSTAT-C و تجزیه خوشه‌ای (به روش وارد) با نرم‌افزار SPSS نسخه 26 صورت پذیرفت.

شکل 1- اجزای مختلف گیاه ماشک (Vicia Peregrina L.)

Figure 1- Different parts of Vicia peregrina

جدول 1- اسامی اکوتیپ‌های مختلف ماشک مورد مطالعه

Table 1. Names of different ecotype name studied in Vicia peregrina

جدول 2- صفات مورد مطالعه در اکوتیپ‌های مختلف ماشک مورد ارزیابی (Vicia Peregrina L.)

Table 2. Traits studied in different ecotypes of evaluated Vicia Peregrina L.

نتایج و بحث

تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات

ماشک‌ها گیاهانی خوش خوراک‌اند و ارزش تغذیه‌ای بالایی دارند. همچنین، از این گیاه می‌توان به‌عنوان علوفه و سیلو و از دانۀ آن برای تغذیه طیور استفاده کرد؛ بنابراین، تجزیه واریانس و متعاقب آن مقایسه میانگین، صفات ارزشمند را شناسایی می‌کند. در مطالعه‌ای از تجزیه واریانس و مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه در ماشک در شناسایی اکوتیپ متحمل‌تر به خشکی استفاده شد و آن را روش‌هایی مطلوب برای تشخیص تنوع‌ژنتیکی تحمل به خشکی اعلام کردند (Sharifi Topraq Ghale et al., 2009). براساس جدول 3 تجزیه واریانس، صفت شاخص کلروفیل در سطح احتمال 5 درصد (P≤%5) معنی‌دار بود و صفات وزن‌تر کل مجموع سه بوته، وزن خشک کل مجموع سه بوته، وزن‌تر مجموع پنج نیام و وزن خشک مجموع پنج نیام در سطح احتمال 1 درصد (P≤%1) معنی‌دار بود و سایر صفات نتوانستند اختلاف معنی‌داری را بروز دهند. معنی‌دار شدن صفات فوق نشان‌دهنده تنوع موجود بین اکوتیپ‌های مورد مطالعه از حیث صفت خاص است؛ یعنی می‌توان در پژوهش‌های به‌نژادی از این صفات معنی‌دار برای انتخاب ژنوتیپ‌های پر محصول استفاده کرد و عمل انتخاب را انجام داد. براساس جدول 4، مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه در اکوتیپ‌های مورد مطالعه ماشک، در صفت شاخص کلروفیل اسپد، اکوتیپ 1 (اکوتیپ تپه‌‌عباس‌آباد همدان)  و اکوتیپ 5 (اکوتیپ کنگاور)  نسبت به سایر اکوتیپ‌ها در گروه‌های متنوعی قرار گرفتند و بیشترین میانگین مربوط به اکوتیپ 1 (اکوتیپ تپه‌عباس‌‌آباد) و کمترین میانگین مربوط به اکوتیپ 2 (اسدآباد) بود. کلیه اکوتیپ‌ها ازنظر صفات ارتفاع کل گیاه، طول نیام و تعداد برگ در یک گروه واحد قرار گرفتند. به عبارت دیگر، این سه صفت قادر به تفکیک اکوتیپ‌های مورد مطالعه نبودند. صفت وزن‌تر مجموع سه بوته توانست مقایسه میانگین متفاوتی را برای هر شش اکوتیپ مورد مطالعه نشان دهد؛ به گونه‌ای که اکوتیپ‌های دوم، سوم و ششم (اسدآباد، بهار و صحنه) در یک گروه و سایر اکوتیپ‌ها نیز به‌تنهایی در یک گروه آماری قرار گرفتند. درخصوص صفت وزن خشک کل مجموع سه بوته کلیه اکوتیپ‌ها عکس‌العمل متفاوتی را نشان دادند و در گروه‌های متنوع و متفاوتی قرار گرفتند و اکوتیپ 1 (اکوتیپ تپه‌عباس‌آباد) بیشترین مقدار عددی را به خود اختصاص داد. صفت وزن‌تر مجموع پنج بوته نیز وضعیت متفاوتی را در برخورد با سایر اکوتیپ‌ها نشان داد و گروه‌های مجزایی را برای آنها به وجود آورد. صفت وزن خشک مجموع پنج نیام نیز موفق شد گروه‌بندی متنوعی را برای اکوتیپ‌های مورد مطالعه نشان بدهد و اکوتیپ 5 (اکوتیپ کنگاور) نیز بیشترین مقدار عددی را به خود اختصاص داد. در پژوهشی با عنوان «بررسی عملکرد و برخی از ویژگی‌های زراعی ماشک در کشت پاییزه» اعلام شد بیشتر صفات مورد مطالعه در تجزیه واریانس اختلاف معنی‌دار نشان دادند و تنوع فوق‌العاده‌ای مشاهده شد (Neyestani, 2011).

جدول 3- تجزیه واریانس صفات مطالعه‌شده در اکوتیپ‌های مختلف ماشک

Table 3- Variance analysis of traits under study in different ecotypes of Vicia Peregrina

به‌ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطح احتمال 5 درصد و 1 درصد. **و*، ns

ادامه جدول 3

به‌ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطح احتمال 5 درصد و 1 درصد. **و*، ns

جدول 4- مقایسۀ میانگین صفات مطالعه‌شده در اکوتیپ‌های مختلف ماشک زراعی

Table 4. Comparison of the means traits studied in Vicia Peregrina ecotypes

*حروف a، b، c و d نشان‌دهندة اختلاف گروه‌های آماری صفات مطالعه‌شده هستند.

تجزیه خوشه‌ای و گروه‌بندی توده‌های جمع‌آوری‌شده

تجزیه خوشه‌ای در واقع شکلی از گروه‌بندی است که در آن گروهی از افراد یا داده‌ها با کمک الگوریتم‌های مشخص‌شده در گروه‌ مشابهی واقع می‌شوند که نسبت به سایر گروه‌ها از درجه تشابه بیشتری برخوردارند. براساس شکل 2 که تجزیه کلاستر اکوتیپ‌های مختلف ماشک را با توجه به صفات مورد مطالعه نشان می‌دهد، اکوتیپ‌های مورد مطالعه در سه گروه آماری و مجزا قرار گرفتند. اکوتیپ 3 و 4 (بهار و تویسرکان) در گروه اول، اکوتیپ‌های 2، 6 و 5 (اسدآباد، صحنه و کنگاور) در گروه دوم و اکوتیپ 1 (تپه­عباس­آباد) در گروه سوم آماری قرار گرفتند. اکوتیپ 3 (بهار) و اکوتیپ 1 (تپه‌عباس­‌آباد) در دورترین گروه‌ها نسبت به هم قرار گرفتند که می‌توان در مطالعات و پژوهش‌های آینده محققین از این نتایج در به‌نژادی استفاده شود. در مطالعه‌ای ارزیابی تنوع‌پذیری ارقام مختلف گندم نان با استفاده از روش‌های متنوع آماری بیان کردند روش چندمتغیره تجزیه کلاستر روش مطلوبی برای تشخیص فاصله بین ارقام گندم بوده است (Kakaei, 2019). در پژوهشی روی گیاه یونجه اعلام شد افزایش فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های یک گونه، در برنامه‌های تلاقی احتمال هتروزیگوسیتی را افزایش می‌دهد (Kakaei & Mazahery- laghab, 2015). در گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها بر‌اساس فاصله ژنتیکی زمانی که هم‌زمان چندین صفت بررسی شوند، در برنامه‌های به‌نژادی برای تولید ژنوتیپ‌های جدید مؤثر واقع می‌شود؛ به همین دلیل، در مطالعات، از تجزیه کلاستر برای تعیین الگوی تنوع‌ژنتیکی،گروه‌بندی ارقام و مشخص‌‌کردن فاصله ژنتیکی بین آنها استفاده می‌شود.

شکل 2- تجزیه خوشه‌ای اکوتیپ‌های مختلف ماشک با توجه به صفات مطالعه‌شده (Vicia Peregrina)

Figure 2- Cluster analysis of different ecotypes of Vicia Peregrina according to the studied traits

تجزیۀ همبستگی

همبستگی بین صفات در برنامه‌ریزی و ارزیابی برنامه‌های اصلاحی سودمند است. اطلاع از وجود همبستگی بین صفات مهم، اساس برنامه‌ریزی به‌نژادی را ساده‌تر و مفیدتر می‌کند. براساس جدول 5 که همبستگی فنوتیپی بین صفات مورد مطالعه را نشان می‌دهد، بین وزن‌تر کل مجموع سه بوته با صفت شاخص کلروفیل به اندازه (593/0) همبستگی مثبت و معنی‌دار در سطح احتمال 1 درصد (P≤%1) وجود دارد. هرچه وزن‌تر گیاه افزایش یابد، متعاقب آن شاخص کلروفیل افزایش می‌یابد که این نشان‌دهنده فعال‌بودن فتوسنتز در گیاهان سبز است و این نتیجه کاملاً منطبق و منطقی است. بین صفت وزن خشک کل مجموع سه بوته با صفت وزن‌تر کل مجموع سه بوته همبستگی مثبت و معنی‌داری به اندازه (935/0) در سطح احتمال 1 درصد  (P≤%1) وجود دارد؛ یعنی با افزایش مجموع وزن‌تر گیاهان متعاقب آن وزن خشک گیاهان نیز افزایش می‌یابد. بین صفت وزن خشک مجموع پنج نیام با صفت وزن تر مجموع پنج نیام همبستگی مثبت و معنی‌داری به اندازه (650/0) و در سطح احتمال 1 درصد  (P≤%1) وجود داشت؛ یعنی با افزایش وزن‌تر مجموع پنج میوه، متعاقب آن وزن خشک مجموع پنج نیام افزایش یافت. در مطالعه‌ای تنوع‌ژنتیکی ژرم‌پلاسم یونجه از تجزیه همبستگی به‌عنوان یکی از ابزارهای آماری مفید استفاده شد و آن را روشی مطلوب در مطالعه صفات زراعی عنوان کردند (Kakaei & Mazahery-Laghab., 2015). اصلاح و پرورش اکوتیپ‌های مطلوب ماشک با استفاده از برنامه‌های به‌نژادی برای زراعت با عملکرد بالا قادر است نقش مناسبی در افزایش تولید و راندمان این محصول داشته باشد. استفاده از تجزیه همبستگی برای گزینش به‌منظور بهبود یک یا چند صفت، نتایج مطلوب و مناسبی را به همراه دارد؛ بنابراین، باید به همبستگی و نحوه اثر صفات بر یکدیگر در برنامه‌های به‌نژادی توجه شود. در مطالعه اکوتیپ‌های گاودانه (Vicia ervilia L.)، بیان شد بین عملکرد دانه اکوتیپ‌های گاودانه و بیشتر صفات مورد مطالعه همبستگی مثبت و معنی‌داری ملاحظه شده است (Dehghani et al., 2021).

جدول 5- همبستگی فنوتیپی بین صفات مطالعه‌شده در اکوتیپ‌های مختلف ماشک مطالعه‌شده (Vicia Peregrina)

Table 5. Phenotypic correlation between studied traits in different ecotypes of studied Vicia Peregrina L.

*،** و ns به‌ترتیب معنی‌دار در سطح احتمال 5 درصد، 1 درصد و غیرمعنی‌دار

نتیجه‌گیری کلی

اکوتیپ 1 (تپه‌عباس‌آباد همدان) توانست بیشترین عملکرد کل بوته را به خود اختصاص دهد که می‌توان از این اکوتیپ در برنامه‌های آینده به‌نژادی برای تکثیر و کشت با انجام آزمون‌های مقدماتی استفاده و بهره‌برداری کرد؛ البته باید خاطرنشان کرد این اکوتیپ در یک گروه جداگانه در گروه‌های تجزیه کلاستری واقع شده است. گیاه ماشک ازجمله ارزشمندترین گیاهان خانواده بقولات است که عامل تقویت خاک و تثبیت نیتروژن می‌شود. این علوفه علاوه بر اینکه دارای علوفه مطلوب و خوش خوراکی است، به‌عنوان کود سبز و کارا در اصلاح مراتع تخریب‌شده استفاده می‌شود. گیاهی با این خصوصیات، شایسته تحقیقات وسیع و همه‌جانبه است؛ بنابراین، استفاده و تحقیق درباره ژنوتیپ‌های مختلف ماشک در شرایط کمبود رطوبت مورد توصیه محققین از طرح‌های تحقیقی - تطبیقی (آن‌فارم) در آینده است. همچنین، توصیه می‌شود در تحقیقات آینده از تعداد نمونه‌های بیشتری و در مناطق وسیع‌تری نمونه تهیه و مطالعات مربوط روی آنها انجام شود که با اطمینان بیشتری بتوان درخصوص نتایج به‌دست‌آمده قضاوت کرد.

سپاسگزاری

به‌طور ویژه، از سرکار خانم دکتر نسترن جلیلیان، متخصص سیستماتیک گیاهی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمانشاه، در شناسایی گونه مورد مطالعه در این پژوهش قدردانی می‌کنم.