انتشار مقالات کشاورزی و علوم وابسته

مترجم: فردوس عادلی مسبب

توسعه برنج باسماتی پر محصول

G.S.Khush and Dela Cruz

مترجم: فردوس عادلی مسبب

 وضعیت تاکسونومی برنج

تا حالا، ارقام برنج به سه زیرگونه هندی، ژاپنی و جاویی رده بندی می شدند و  برنج باسماتی در زیرگونه هندی قرار می گرفت. با این حال، تحلیل های زادشناختی 1688 رقم برنج از کشورهای مختلف آسیایی بر اساس تجمع اللی در 15 جایگاه آیزوزیمی باعث شد تا تمام ارقام برنج به شش گروه تقسیم شود. اخیرا، پیشنهادهای اوکا(1987)  و جاکوت و آرنود(1979) پذیرفته شده است. این پیشنهاد نشان می دهد که زیرگونه های ژاپنی و جاوایی به هم نزدیکند و به یک گروه همانندی تعلق دارند و هردوی آن ها در گروه VI قرار می گیرند. زیرگونه های هندی در گروه I قرار دارند. برنج های زودرس و مقاوم به خشکی هندوستانی و بنگلادشی در گروه II قرار داده شدند.  برنج های غرقابی آب عمیق (شناور) از بنگلادش، گروه های III و IV را تشکیل می دهند. انواع برنج های باسماتی در گروه V قرار گرفته اند و این گروه نیز شامل برنج های معطری است که در افغانستان رشد می کنند، مانند: باراه، لاوانجین و صدری ایران، بسیاری از برنج های معطر که در هندوستان، بنگلادش، نپال و برمه کشت می شوند به این گروه تعلق دارند.

پراکندگی جغرافیایی برنج های باسماتی

       مرکز اصلی تکامل برنج های باسماتی گروه V، کوهپایه های  هیمالیا در استان ایندیان اوتار پرادش و بیهار و منطقه ترای نپال بود و از آن جا به شمال غربی پنجاب هندوستان و پاکستان، افغانستان، ایران و عراق و شمال شرقی بنگلادش برمه و استان ایندیان بنگال، آسام و مانی پور انتشار یافت. این ارقام از غرب تا استان ایندیا انتشار دارد: راجستاتن، مادیا پرادش، ماهاراسترا، گوجرت، اوریزا و غیره. ارقام معطر مشهور متعلق به گروه V در حال حاضر با نام های مختلف مانند: کاتاریب هوگ، بد شاهب هوگ، پرادب هوگ، موهانب هوگ، تولسی ماجری، پانخاری، کامود، آمبهوموهار، کالانمک، هانسرج، تیلاک چاندان، بیندلی، تولسی ماجری مشخص می شوند. با این حال، برنج های باسماتی ویژه در اوتارپرادش، راجستان، آریانا، پنجاب، ناحیه جامو و کشمیر و پنجاب قلمرو پاکستان مورد بهره برداری قرار می گیرند.

مناطق کشت و میزان محصول برنج های باسماتی

     سطح کل زراعت ارقام برنج باسماتی از سالی به سال دیگر متغیر است. بهترین تخمین های سطح زیر کشت عبارتند از: یک میلیون هکتار در هند و 750 هزار هکتار در پاکستان جدول 1). در طرح های آزمایشی، میزان محصول 3 تا 4 تن برهکتار تولید شده است. متوسط میزان محصول مزارع کشاورزان حدود 2 تن بر هکتار است. بنابراین، کل تولید جهانی برنج باسماتی کم تر از 4 میلیون تن شلتوک می باشد. هند و پاکستان هر ساله، هرکدام حدود چهار صد هزار تن برنج سفید صادر می کنند و بقیه توسط مردم این نواحی به مصرف می رسد. قسمت عمده این محصولات به کشورهای زیر صادر می گردد: آسیای میانه       ( ایران، عربستان سعودی، عراق و عمان)، اروپا ( انگلستان، روسیه، آلمان فدرال و نیوزیلند) و آمریکای شمالی (کانادا و ایالات متحده).

جدول 1

سطح زیر کشت ارقام برنج باسماتی

نشانویژگی های ریخت شناختی و کیفیتی دانه برنج باسماتی

       همه ارقام محلی برنج باسماتی قد بلند (150 تا 160 سانتی متر)، با ساقه خیلی ضعیف و رنگ سبز کم رنگ و برگ های آویزان هستند. در زمان رسیدگی، ورس کرده و برداشت آن مشکل است. به دلیل ضعیف بودن ساقه و قد بلندی آن، به کود دهی خیلی حساس بوده وبا افزایش کود به مقدار بیش تر از 30 تا 40 کیلوگرم بر هکتار، میزان محصول افزایش نمی یابد. شاخص برداشت 25/0 تا 3/0 می باشد. خوشه برنج باسماتی دارای دانه های کم پشت و حدود 80 تا 90 دانه در خوشه است.

       برنج های باسماتی دارای دانه های بلند و باریک با طول(7 تا 8/6 میلی متر) و نسبت طول به قطر 5/3 تا 7/3 می باشند. دانه های آن اندکی خمیده بوده و موزی شکل هست. بعضی از ارقام باسماتی مانند باسماتی 370 اندکی شکم سفیدند.

       ارقام برنج باسماتی دارای آمیلوز متوسط (22 – 20)، درجه حرارت ژلاتینی متوسط، همبندی ژل (Gel consistency ) پایین و عطر شدید هستند. اغلب نشانویژگی های تشخیصی برنج عبارتند از: افزایش طول، نرمی و خوشمزگی. دانه های پخته مجزا باقی می مانند و پس از سرد شدن، ظاهر دانه و بافت نرم آن حتی پس از ساعت ها حفظ می شود.

وراثت نشانویژگی های کیفیتی برنج

       محتویات آمیلوز برنج یک ویژگی تک ژنی است. سطوح گوناگون محتویات آمیلوز یعنی برنج های واکسی، کم آمیلوز، متوسط آمیلوز و بالا، توسط آلل های چندگانه در جایگاه ژنی واکسی استقرار یافته برروی کروموزوم شماره 6 کنترل می شود. به طور مشابه، GT و همبندی ژل نیز از صفات تک ژنی هستند( تانگ و همکاران، 1989). بنابراین، اصلاح و تثبیت این نشانویژگی ها مشکل نیست. اما، استثمام عطر یک خاصیت کمی بوده و در تلاقی های بین برنج های معطر و غیر معطر با سطوح مختلف عطر تفرقه می یابد. ماهیت تک ژنی و دو ژنی عطر نیز گزارش شده است و یک ژن برای عطر با نشانگرهای ملکولی Tag  می شود (آهن، 1992).

       بنابراین، ممکن است یک ژن اصلی و چندین تغییر دهنده یا QTL برای عطر وجود داشته باشد. در وراثت افزایش طول دانه برنج اطلاعاتی قابل دست رسی نیست. در بروز این صفات یک ترکیب اصلی      G ×E (اثر محیط در زادشناسی) ملاحظه می گردد. کیفیت بهینه باسماتی در شمال غربی هند و شمال پاکستان در محل هایی که زمان رسیدگی مواجه با هوای سرد ماه اکتبر است، مشاهده گردیده است. نوع خاک زراعی در بروز کیفیت باسماتی تأثیر دارد.

اصلاح برنج های باسماتی

       برنج های باسماتی از زمان قدیم در شبه قاره هند بهره برداری می شده است. تعداد زیادی از آن ها در مزرعه آزمایشی پنجاب مورد مطالعه قرار گرفته اند. تعدادی خط خالص انتخاب و برای نشانویژگی های میزان محصول در واحد سطح مورد ارزیابی قرار گرفته است. انتخاب یک خط خالص به نام باسماتی 370 درسال 1933 انجام شده بود. از این رقم تاکنون به طور وسیعی در هردو کشور هند و پاکستان بهره برداری می شده است. در سال 1968 خط خالص دیگری در کالاشاکاکو تولید شد و باسماتی پاکستان نامگذاری گردید و هنوز پاکستان نیز مانند استان پنجاب هند، بهره برداری می شود. تعدادی خط انتخابی باسماتی از ایستگاه بررسی برنج ناجینا در اولترا پرادش به نام های T3 ( باسماتی دهرادوم) و T9 فراهم گردید. یک خط انتخابی دیگری نیز با نام باسماتی تراری تولید شده است که در آریانا به طور وسیعی بهره برداری می شود.

       پس از معرفی ارقام پر محصول IR8 و TN1 در سال 1960 برای اصلاح برنج های باسماتی پر محصول از راه وارد کردن ژن قد کوتاهی از IR8  و TN1 به آن ها در هردو کشور پاکستان و هندوستان برنامه های زادگیری آغاز گردید. مؤسسه تحقیقات برنج کالا شاه کاکو، این برنامه را در سال 1968 در پاکستان آغاز کرد. در هندوستان، تحقیقات برنج توسط سازمان های تحقیقاتی چندی مانند: تحقیقات برنج حیدر آباد، مؤسسه تحقیقات برنج کپورطلا، دانشگاه کشاورزی آریانا، ایستگاه بررسی برنج کائول و دانشگاه فنّی و کشاورزی جی بی پانت نگار انجام شد. همانطور که در جدول 2 نشان داده شد، چندین رقم باسماتی قدکوتاه معرفی شده است. با این حال، به غیر از ارقام باسماتی قد کوتاه معرفی شده در هندوستان، ارقام محلی دیگری نیز شناخته شدند که بسیار خوش کیفیت می باشند. کشاورزان همواره به تولید ارقام محلی پرمحصول اصرار دارند.

       در پاکستان، ارقام اصلاح شده باسماتی تقریبا جای گزین ارقام باسماتی محلی شده است. باسماتی 375 و سوپر باسماتی در مناطق تحت کشت باسماتی محلی پنجاب مرکزی و باسماتی 198 در نواحی جنوبی کشت می شوند. این سه رقم قدکوتاه نیستند. و قدمتوسط می باشند. کشت باسماتی 385 مناطق وسیعی را به خود اختصاص داده است. این ارقام نسبت به ارقام محلی 20 درصد افزایش محصول دارند( چودری و رحمان، 1986). اگرچه سطح عطری آن ها با ارقام محلی برابری نمی کند و پایدار نمی باشد.

جدول 2

 انواع باسماتی اصلاح شده در پاکستان و هندوستان

دلایل عدم مؤفقیت در توسعه ارقام باسماتی قد کوتاه

       سی سال کار و تلاش زادگیری در چندین مؤسسه تحقیقاتی به منظور تولید ارقام باسماتی پرمحصول نتیجه نداده است. عوامل متعددی در این عدم مؤفقیت دخالت دارند:

       الف – برنج های باسماتی از نظر زادشناختی از ارقام پرمحصول قد کوتاه هندی متفاوتند و به یک گروه معین دیگری تعلق دارند. در برنج تلاقی های بین گروهی سطوح گوناگون عقیمی (پوکی دانه) را نشان می دهد و این صفت از روی نسل های در حال تفکیک عبور می کند.

       ب – تلاقی بین ارقام باسماتی و هندی قد کوتاه، نمی تواند یک طیف کاملی از ترکیبات را تولید کند. برای مثال، در چنین تلاقی هایی، در مقایسه با نسبت پیش بینی شده تفرق صفات  1: 3 ترکیبات قد کوتاه به ندرت متصور است. یک گامت حذف کننده مستقر در جایگاه ژنی sd-l قد کوتاهی می تواند باعث چنین پیچیدگی باشد.

       ج – عطر و افزایش طول دانه در اثر پخت از نشانویژگی های کمّی محسوب می گردند. ترکیب همه پلی ژن های این صفات به خط های همانند مشکل است.

       د – روش های تشخیصی برروی درجه عطری و بافت برنج پخته شده خط های درحال اصلاح مناسب نیست.

توسعه برنج های باسماتی پر محصول در مؤسسه بین المللی تحقیقات برنج

       فعالیت زادگیری به منظور توسعه برنج های باسماتی پر محصول در سال 1970 در مؤسسه بین المللی تحقیقات برنج آغاز شد. تلاقی های اصلی بین خط های اصلاح شده هندی آمیلوز متوسط و در جه حرارت ژلاتینی متوسط و باسماتی 370 انجام گردید و جمعیت های متفرق بزرگی رشد یافتند و تعداد کمی خط قد کوتاه انتخاب شدند. این خط ها دارای سطوح گوناگون عقیمی بودند و بعضی دارای هیکل گیاهی خوبی نبودند. از میان تلاقی این خط ها، تفرقه یافته های با پوکی کم و هیکل گیاهی بهتر انتخاب شدند. این تفرقه یافته های انتخابی از نظر محتویات آمیلوز، درجه حرارت ژلاتینی، عطر و افزایش طول دانه در اثر پخت، ارزیابی شدند. تلاقی های بین خط های انتخابی برای ترکیب همه خصوصیات کیفیتی سال ها طول کشیده است. ارقام باسماتی دیگری نیز در هندوستان و پاکستان معرفی شده اند که عبارتند از: سابارماتی، باسماتی پنجاب 1، پوزا باسماتی 1 و باسماتی 385. همه ساله 50 تا 100 تلاقی تهیه و 4000 تا 5000 خط اصلاحی کشت می شود. همه این خط ها برای خصوصیات کیفیتی دانه باسماتی در هرفصل ارزیابی می شوند. انتخاب ها برپایه پاکوتاهی، هیکل گیاهی مناسب زراعی، پوکی دانه کم، دوره رشد کوتاه و ترکیبات گوناگون کیفیت دانه قرار دارد. خط های با هیکل گیاهی نا مناسب و پوکی زیاد، فقدان عطر و افزایش طول دانه پس از پخت کم در هر نسلی حذف می گردد. پس از چندین دوره دورگ گیری و انتخاب مجدد، خط های با هیکل گیاهی بهتر و قد کوتاه و خصوصیات کیفیتی مشابه برنج های باسماتی انتخاب شدند (جدول 3). این خط ها سال های متمادی در تحقیقات بین المللی برنج در حال بررسی بوده و در هندوستان و پاکستان مرحله آزمایشی مشاهده ای را انجام می دهند. امیدواریم در طول 2 تا 3 سال آینده ارقام برنج باسماتی پر محصولی را به جامعه کشاورزان معرفی کنیم.

جدول 3

خط های دارای هیکل گیاهی توسعه یافته با نشانویژگی های دانه باسماتی در مؤسسه تحقیقات بین المللی برنج