2

fa استفاده از رگرسیون گام به گام در تعیین صفات مؤثّر بر عملکرد در کلزا (Brassica napus L) Using stepwise regression to determine traits affecting yield in rapeseed (Brassica napus L.) اکوفیزیولوژِی Ecophysiology پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">مقدمه: در دهه‌های اخیر، با افزایش روزافزون جمعیت جهان و تغییر الگوهای مصرف، تقاضا برای محصولات کشاورزی، به‌ویژه دانه‌های روغنی، به طور چشم‌گیری افزایش یافته است. دانه‌های روغنی نه تنها منبع اصلی روغن‌های خوراکی محسوب می‌شوند، بلکه در صنایع مختلف نظیر تولید بیودیزل و خوراک دام نیز کاربرد وسیعی دارند. در این میان، کلزا به عنوان یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین دانه‌های روغنی در سراسر جهان شناخته می‌شود که به دلیل سازگاری با طیف وسیعی از شرایط آب و هوایی و پتانسیل بالای تولید روغن، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با این حال، محدودیت در گسترش زمین‌های ویژگی‌های مرتبط با رشد، توسعه، کارایی فتوسنتزی و تخصیص زیست‌توده به دانه باشند. با شناخت دقیق سهم هر یک از این صفات در عملکرد، می‌توان استراتژی‌های بهینه‌ای برای گزینش ژنوتیپ‌های برتر ارائه داد. علاوه بر این، بررسی همبستگی‌های موجود بین صفات مختلف می‌تواند به درک بهتر روابط پیچیده بین اجزای عملکرد و جلوگیری از انتخاب متضاد صفات در برنامه‌های اصلاحی کمک کند. هدف از این پژوهش، تعیین مهم‌ترین صفات فنولوژیک و فیزیولوژیک مؤثر بر عملکرد دانه کلزا و سهم نسبی آن‌ها در افزایش بازدهی، با استفاده از روش‌های آماری پیشرفته در شرایط اقلیمی شمال خراسان بود. مواد و روش‌ها: به‌منظور دستیابی به اهداف پژوهش، آزمایشی مزرعه‌ای طی دو سال زراعی متوالی، یعنی 1393-1394 و 1394-1395، در مزرعه تحقیقاتی مجتمع آموزش عالی شیروان واقع در استان خراسان شمالی ایران به اجرا درآمد. این منطقه با اقلیم خاص خود، شرایط مناسبی را برای ارزیابی واکنش ژنوتیپ‌های کلزا به فراهم می‌آورد. در این مطالعه، تعداد 20 رقم مختلف از کلزا به عنوان ماده گیاهی مورد استفاده قرار گرفتند تا تنوع ژنتیکی لازم برای شناسایی صفات مؤثر فراهم شود. طرح آزمایشی به صورت بلوک‌های کامل تصادفی  با چهار تکرار اجرا گردید تا اثرات ناشی از ناهمگنی احتمالی خاک و محیط به حداقل برسد و قابلیت تعمیم نتایج افزایش یابد. مدیریت زراعی شامل آماده‌سازی زمین، کاشت، آبیاری، کوددهی و کنترل علف‌های هرز و آفات بر اساس توصیه‌های استاندارد منطقه و نیاز گیاه صورت گرفت. در طول دوره رشد، مجموعه‌ای از داده‌های فنولوژیک و فیزیولوژیک از هر کرت آزمایشی جمع‌آوری شد. این صفات شامل روز تا رسیدگی فیزیولوژیک، عملکرد بیولوژیک (وزن خشک کل گیاه)، تعداد دانه در خورجین، وزن هزار دانه، شاخص برداشت، درصد روغن و عملکرد روغن بودند. پس از برداشت، عملکرد دانه در واحد سطح نیز محاسبه گردید. برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، ابتدا نرمال بودن و همگنی واریانس‌ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس از روش‌های آماری پیشرفته از جمله تحلیل رگرسیون گام به گام  و گزینش متغیر استفاده شد. این روش‌ها به ما امکان دادند تا مهم‌ترین صفات مؤثر بر عملکرد دانه را شناسایی کرده و سهم نسبی هر یک از آن‌ها را در تبیین تغییرات عملکرد ژنوتیپ‌ها به صورت کمّی تعیین کنیم. علاوه بر این، جهت بررسی روابط بین صفات مختلف، تحلیل همبستگی انجام شد تا ماهیت (مثبت یا منفی) و شدت ارتباط بین متغیرها مشخص گردد. نتایج: یافته‌های حاصل از این پژوهش، نقش کلیدی چندین صفت فنولوژیک و فیزیولوژیک را در تعیین عملکرد دانه کلزا در منطقه مورد مطالعه آشکار ساخت. تحلیل رگرسیون گام به گام و گزینش متغیر نشان داد که هفت صفت اصلی شامل روز تا رسیدگی فیزیولوژیک، عملکرد بیولوژیک، تعداد دانه در خورجین، وزن هزار دانه، شاخص برداشت، درصد روغن و عملکرد روغن، بیشترین تأثیر را در افزایش عملکرد دانه کلزا داشتند. این نتایج بر اهمیت این صفات در برنامه‌های اصلاحی با هدف افزایش تولید کلزا تأکید می‌کند.تعیین سهم نسبی هر صفت در میزان عملکرد دانه کلزا، بینش‌های ارزشمندی را ارائه داد. مشخص شد که عملکرد روغن با سهم 72/53 درصد از تغییرات عملکرد ژنوتیپ‌ها، قوی‌ترین عامل تعیین‌کننده است. این یافته بر اهمیت توسعه ارقامی با محتوای روغن بالا و کارایی بالا در تولید روغن تأکید دارد. پس از آن، درصد روغن با سهم 37/21 درصد و شاخص برداشت با سهم 10/12 درصد در رتبه‌های بعدی قرار گرفتند. شاخص برداشت به عنوان معیاری از کارایی گیاه در تخصیص زیست‌توده تولید شده به دانه‌ها، نشان‌دهنده اهمیت انتخاب ژنوتیپ‌هایی با توانایی بالای انتقال مواد فتوسنتزی به دانه است. عملکرد بیولوژیک با 10.23 درصد سهم، بیانگر اهمیت پتانسیل تولید زیست‌توده کلی گیاه است که پایه و اساس عملکرد دانه را تشکیل می‌دهد. صفاتی نظیر روز تا رسیدگی فیزیولوژیک (16/1 درصد)، وزن هزار دانه (82/0 درصد) و تعداد دانه در خورجین (59/0 درصد) اگرچه سهم کمتری داشتند، اما همچنان به عنوان اجزای مهم در فرآیند پیچیده تعیین عملکرد دانه نقش ایفا می‌کنند. همچنین، تحلیل همبستگی‌ها (اگرچه جزئیات در چکیده ارائه نشده است، اما می‌توان تأکید کرد که) روابط مثبت یا منفی بین این صفات و عملکرد، مسیرهای بالقوه برای اصلاح همزمان چندین صفت را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، همبستگی مثبت بین عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه، به این معناست که انتخاب برای گیاهان با تولید زیست‌توده بالاتر می‌تواند به طور مستقیم به افزایش عملکرد دانه منجر شود. نتیجه‌گیری کلی: نتایج این مطالعه نشان داد که با استفاده از پتانسیل ژنتیکی موجود و انتخاب بر اساس این صفات کلیدی، عملکرد دانه کلزا می‌تواند از 434 گرم بر متر مربع به 661 گرم بر متر مربع افزایش یابد که معادل افزایش 227 گرم بر متر مربع یا به عبارت دیگر، از 34/4 تن در هکتار به 61/6 تن در هکتار است. این میزان افزایش، پتانسیل قابل توجهی را برای افزایش امنیت غذایی و اقتصادی در مناطق مشابه فراهم می‌کند و راهبردهای آتی برای اصلاح و انتخاب ارقام برتر کلزا را برای دستیابی به حداکثر پتانسیل عملکردی، هدایت می‌کند.</div> <div style="text-align: justify;">Introduction: In recent decades, with the accelerating growth of the global population and shifting consumption patterns, the demand for agricultural products, particularly oilseeds, has increased dramatically. Oilseeds are not only the primary source of edible oils but also have broad applications in various industries such as biodiesel production and animal feed. Among these, Canola (Brassica napus L.) is recognized globally as one of the most important and widely used oilseeds due to its adaptability to a wide range of climatic conditions and its high oil production potential. However, the expansion of cultivation areas is often hindered by limitations related to growth, development, photosynthetic efficiency, and biomass allocation to the grain. A precise understanding of the contribution of each of these traits to yield is essential for proposing optimal strategies for selecting superior genotypes. Furthermore, examining the existing correlations among various traits can aid in better understanding the complex relationships between yield components and preventing antagonistic selection in breeding programs. The objective of this research was to determine the most significant phenological and physiological traits affecting canola grain yield and their relative contribution to yield enhancement, using advanced statistical methods under the climatic conditions of North Khorasan province. Materials and methods: To achieve the research objectives, a field experiment was conducted over two consecutive growing seasons, namely 2014-2015 and 2015-2016, at the research farm of Shirvan Higher Education Complex, located in North Khorasan Province, Iran. This region, with its specific climate, provided suitable conditions for evaluating the response of canola genotypes. In this study, 20 different cultivars of Canola were used as the plant material to ensure the necessary genetic diversity for identifying effective traits. The experimental design was implemented in a Randomized Complete Block Design with four replications to minimize potential effects arising from soil and environmental heterogeneity and to enhance the generalizability of the results. Agronomic management, including land preparation, sowing, irrigation, fertilization, and weed and pest control, was carried out according to standard regional recommendations and the plant’s needs. Throughout the growth period, a set of phenological and physiological data was collected from each experimental plot. These traits included days to physiological maturity, biological yield siliques per pod, 1000-seed weight, harvest index, oil percentage, and oil yield. Following harvest, grain yield per unit area was also calculated. For data analysis, normality, homogeneity, and variance assumptions were first checked. Subsequently, advanced statistical methods, including Stepwise Regression and Variable Selection, were employed. These methods allowed us to identify the most important traits influencing grain yield and quantitatively determine the relative contribution of each to explaining the variation in genotype yields. Additionally, Correlation Analysis was performed to investigate the relationships among different traits, clarifying the nature (positive or negative) and the intensity of the association between variables. Results: The findings of this research revealed the key role of several phenological and physiological traits in determining canola grain yield in the studied region. Stepwise regression and variable selection analysis showed that seven main traits days to physiological maturity, biological yield, seeds per pod, 1000-seed weight, harvest index, oil percentage, and oil yield—had the greatest impact on increasing canola grain yield. These results underscore the importance of these traits in breeding programs aimed at increasing canola production. The determination of the relative contribution of each trait to the canola grain yield provided valuable insights. It was found that oil yield, with a contribution of 53.72% of the variation in genotype yield, is the strongest determinant. This finding emphasizes the importance of developing cultivars with high oil content and high efficiency in oil production. Following this, oil percentage ranked next with a contribution of 21.37%, and harvest index followed with 12.10%. The harvest index, as a measure of the plant’s efficiency in allocating the produced biomass to the grain, highlights the importance of selecting genotypes with a high capacity for translocating photosynthates to the seed. Biological yield, with a 10.23% contribution, signifies the importance of the plant’s overall biomass production potential, which forms the basis of grain yield. Traits such as days to physiological maturity (1.16%), 1000-seed weight (0.82%), and seeds per pod (0.59%), although having a smaller contribution, still play a crucial role in the complex process of determining grain yield. Furthermore, correlation analyses (though details were not provided in the abstract, it can be inferred that) positive or negative relationships between these traits and yield indicate potential pathways for the simultaneous improvement of multiple traits. For example, the positive correlation between biological yield and grain yield means that selection for plants with higher total biomass production can directly lead to increased grain yield. Conclusion: The final results of this study demonstrated that by utilizing the existing genetic potential and selecting based on these key traits, canola grain yield can be increased from 434 g/m² to 661 g/m², equivalent to an increase of 227 g/m², or in other words, from 4.34 tons/ha to 6.61 tons/ha. This level of increase provides significant potential for enhancing food and economic security in similar regions and guides future strategies for breeding and selecting superior canola varieties to achieve maximum yield potential.</div> رگرسیون گام به گام, شاخص برداشت, درصد روغن, عملکرد بیولوژیک, عملکرد روغن Biological yield, Harvest index, Oil yield, Oil percentage, Stepwise regression 13 24 http://arpe.gonbad.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-34-119&slc_lang=fa&sid=1 Abbas Biabani عباس بیابانی 10031947532846003079 10031947532846003079 No Abbas Foroughi عباس فروغی 10031947532846003080 10031947532846003080 No Hadiseh Faramarzi Kohsar حدیثه فرامرزی کوهسار 10031947532846003081 10031947532846003081 Yes