Determination of selection criteria associated with grain yield under normal and drought stress conditions in maize

Abstract

The objective of this study was to determine relationships between grain yield and other characteristics using correlation and path analysis methods under normal and drought stress conditions in maize (Zea mays L.) and thus identify the appropriate selection criteria for drought tolerance breeding studies. In the study, 38 maize hybrids were tested in a randomized complete block design with three replications in normal and drought stress conditions in Antalya in 2013 and 2014. A total of 17 morphological and physiological traits including yield and yield components, were investigated. According to the correlation coefficient analysis, number of kernel per ear (0.59) and anthesis-silking interval (ASI) (-0.71) in normal conditions and number of ears per plant (EPP) (0.74) and ASI (-0.65) in drought stress conditions had the highest positive and negative associations with grain yield, respectively. Path analysis showed that selection for the number of days to tasseling, number of days to silking, thousand kernel weight and number of ears per plant can increase the possibility for obtaining high-yielding varieties under normal conditions. On the other hand, it was found that the parameters related to flowering had the highest direct impact on the yield in drought stress conditions. Especially, it was concluded that ASI trait can be used as the primary selection criteria for drought tolerance breeding. 

Keywords

• Water stress; Tolerance; Correlation; Path analysis

Mısırda normal ve kuraklık stresi koşullarında tane verimi ile ilişkili seleksiyon kriterlerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, mısır (Zea mays L.) bitkisinde normal ve kuraklık stresi koşullarında korelasyon ve Path analizi yöntemleriyle tane verimi ile diğer özellikler arasındaki ilişkileri tespit etmek ve bu sayede kuraklığa tolerans ıslahı çalışmaları için uygun seleksiyon kriterlerini belirlemektir. Araştırmada, 38 adet mısır hibriti, tesadüf blokları deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak normal ve kuraklık stresi koşullarında 2013 ve 2014 yıllarında Antalya’da test edilmiştir. Çalışmada agro-morfolojik ve fizyolojik olmak üzere 17 adet karakter incelenmiştir. Korelasyon analizi sonuçlarına göre, normal koşullarda tane verimi ile koçanda tane sayısı (0.59) ve erkek-dişi çiçek arasındaki gün farkı (EDF) (-0.71) en fazla pozitif ve negatif ilişkili karakterler olmuşlardır. Kuraklık stresi şartlarında ise bitki başına koçan sayısı ve EDF sırasıyla tane verimi ile en yüksek pozitif (0.74) ve negatif (-0.65) ilişkili değişkenler olmuştur. Path analizi sonuçlarına göre normal koşullarda erkek çiçeklenme gün sayısı, dişi çiçeklenme gün sayısı, bin tane ağırlığı ve bitki başına koçan sayısı özelliklerine yönelik yapılacak seleksiyonlarda yüksek verimli çeşitlerin elde edilme olasılığının artacağı düşünülmüştür. Diğer taraftan kuraklık stresi koşullarında çiçeklenme ile ilgili parametrelerin en yüksek düzeyde tane verimi üzerine doğrudan etkisi saptanmış, özellikle EDF özelliğinin kuraklığa tolerans ıslahı çalışmalarında birincil seleksiyon kriteri olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Su stresi; Tolerans; Korelasyon; Path analizi

References

1. Abas, J., Paknejad, F., Jami Allahmadi, M., Nasri, M., & İlkae M.N. (2009). Investigation on path analysis of grain yield in maize hybrid under normal and drought stress conditions. Journal of Crop Production Research, 1(1):1-13.
2. Açıkgöz, N., Akbaş, M.K.E., Maghaddom, A., & Özcan, K. (1993). Tarist, PC’ler için istatistik kantitatif genetik paketi. Uluslararası Bilgisayar Uygulamaları Sempozyumu, 19 Ekim 1993, Konya, s:133-147.
3. Alvi, M.B., Rafique, M., Tariq, M.S., Hussain, A., Mahmood, T., Sarwar, M. (2003). Character association and Path coefficient analysis of grain yield and yield component in maize. Pakistan Journal of Biological Sciences, 6(2):136-138.
4. Anonim (2016). Türkiye mısır ekiliş-üretim-verim ve TMO alımları (1938-2015). http://www.tmo.gov.tr/Main.aspx?ID=40. Erişim tarihi: 10 Ekim 2015.
5. Anonim (2001). Intergovernmental panel on climate change. http://www.ipcc.ch. Erişim tarihi: 12.09.2013.
6. Anonim (2010). Tarımsal Değerleri Ölçme Denemeleri Teknik Talimatı: Mısır. Tohumluk Tescil ve Sertifikasyon Merkezi Müdürlüğü Yayınları,35 s., Ankara.
7. Anonim (2013). Leaf prorometer theory. Leaf porometer user manuel. Decagon Devices, Inc. p:58.
8. Anonim (2015). Bitkisel ürün denge tablolar: tahıllar ve diğer bitkisel ürünler.http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=18773. Erişim tarihi: 01 Aralık 2015.

9. Atalık, A. (2009). Küresel ısınma, su kaynakları ve tarım üzerine etkileri. http://www.sektorler.web.tr/cevre_su/genel/kuresel_isinma_su_kaynaklari_ve_tarim_uzerine_etkileri.html. Erişim tarihi: 02 Ağustos 2013.
10. Banziger, M., Edmeades, G.O., Beck, D., & Bellon, M. (2000). Breeding for Drought and Nitrogen Stress Tolerance in Maize: From Theory to Practice. 39 p., D.F:CIMMYT, Mexico.
11. Betran, F.J., Beck, D., Bannziger, M., & Edmeades, G.O. (2003). Secondary traits in parental inbreds and hybrids under stress and non-stress environments in tropical maize. Field Crop Research, 83(1):51-65.
12. Bolanos, J., & Edmeades, G.O. (1996). The importance of the anthesis silking interval in breeding for drought tolerance in tropical maize. Field Crops Research, 48(1):65-80.
13. Dewey, D.R., & Lu, K.H. (1959). A correlation and path analysis of components of crested wheat grass seed production. Agronomy Journal, 51(9):515-518.
14. Düzgüneş,O., Kesici,T., Kavuncu, O.,& Gürbüz, F. (1987). Araştırma ve Deneme Metodları. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Yayın No:1021, Ankara.
15. Hallauer, A.R., & Miranda, J.B. (1988). Quantitative genetics in maize breeding. Iowa State Univ.Press. Ames, IA.
16. İdikut, L., & Kara, S.N. (2013). Tane ürünü için yetiştirilen ikinci ürün mısır çeşitlerinin bazı verim öğeleri ile tane nişasta oranlarının belirlenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Doğa Bilimleri Dergisi, 16(1):8-15.
17. Lu, Y., Hao, Z., Xie, C., Crossa, J., Araus, J.L., Gao, S., Vivek, B.S., & Xu, Y. (2011). Large-scale screening for maize drought resistance using multiple selection criteria evaluated under water-stressed and well-watered environments. Field Crop Research, 124(1):37-45.
18. Martin, I., McCarthy, T., Owens, L., & Keating, V. (2006). Selecting for high grain yield maize genotypes under full irrigation in the tropics. 6th Triennial Conference, 21-23 February 2006, Australia, p:1-4.
19. Messmer, R., Fracheboud, Y., Banziger, M., Vargas, M., Stamp, P., & Ribaut, J.M. (2009). Drought stress and tropical maize: QTL-by-environment interactions and stability of QTL across environments for yield components and secondary traits. Theoretical Applied Genetic, 119(5):913-930.
20. Munawar, M., Shahbaz, M., Hammad, G., & Yasir, M. (2013). Correlation and path analysis of grain yield components ın exotic maize (Zea mays L.) hybrids. International Journal of Sciences: Basic and Applied Research, 12(1):22-27.
21. Nastasic, A., Jockovic, D., Ivanovic, M., Stojakovic, M., Bocanski, J., Dalovic, I., & Sreckov, Z. (2010). Genetic relationship between yield and yield components of maize. Genetıka, 42(3):529-534.
22. Nataraj, V., Shahi, J.P., & Agarwal, V. (2014). Correlation and path analysis in certain inbred genotypes of maize (Zea mays L.) at Varanasi. International Journal of Innovative Research & Development, 3(1):14-17.
23. Nemati, A., Sedghi, M., Sharifi, R.S., & Seiedi, M.N. (2009). Investigation of correlation between traits and path analysis of corn (Zea mays L.) grain yield at the climate of ardabil region (Northwest Iran). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 37(1):194-198.
24. Orhan, H., & Kaşıkçı, D. (2002). Path, korelasyon ve kısmi regresyon katsayılarının karşılaştırılmalı olarak incelenmesi. Hayvansal Üretim, 43(2):68-78.
25. Öztürk, K. (2002). Küresel iklim degisikliği ve Türkiye'ye olası etkileri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 22(1):47-65.
26. Sandeep, T.K., Reddy, D.M., Reddy K.H., Sudhakar, P. & Acharya, N.G. (2011). Targeting of traits through assessment of interrelationship and Path analysis between yield and yield components for grain yield improvement in single cross hybrids of maize (Zea mays L.). International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology, 2(3):123-129.
27. Sreckov, Z., Bocanski, J., Nastasic, A., Dalovic, I., & Vukosavljev, M. (2010). Correlation and path coefficient analysis of morphological traits of maize (Zea mays L.). Research Journal of Agricultural Science, 42(2):292-296.
28. Şekeroğlu, N., Dede, Ö., Deveci, M.,& Kara, Ş.M. (2000). Melez mısır popülasyonlarında verim ve verim unsurları arasındaki ilişkilerin Path analizi ile belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 17(1):79-82.
29. Türkeş, M. (1998). Influence of geopotential heights, cyclone frequency and southern oscillation on rainfall variations in Turkey. International Journal of Climatology, 18(6):649-680.
30. Wannows, A.A., Azzam, H.K., & Al-Ahmad, S.A. (2010). Genetic variances, heritability, correlation and path coefficient analysis in yellow maize crosses (Zea mays L.). Agriculture and Biology Journal of America, 1(4):630-637.
31. Wright, S. (1921). Correlation and causation. Journal of Agricultural Research, 20(7):557-585.
32. Wright, S. (1934). The method of path coefficients. Annals of Mathematical Statistics, 5(3):161-215.