Genetic Analysis of Grain Yield and its Components Under Heat Stress Conditions in Bread Wheat (Triticum aestivum L.)

Mohammed, Ayat S. Mohammed S. Mohammed; Hassan, Mohamed I.; El-Rawy, Mahmoud A.; El-Defrawy, Mohamed M.

doi:10.21608/ajas.2025.400090.1512

Genetic Analysis of Grain Yield and its Components Under Heat Stress Conditions in Bread Wheat (Triticum aestivum L.)

Document Type : Original Article

Authors

Department of Genetics, Faculty of Agriculture, Assiut University, Assiut, Egypt .

10.21608/ajas.2025.400090.1512

Abstract

This investigation aimed to study the genetic system of grain yield and related traits in a half diallel cross of bread wheat, involving eight parents and their 28 F₁ hybrids, under optimal and heat-stressed field conditions. The traits assessed included plant height (PLH), spike length (SPL), grain yield per plant (GYP), number of tillers (NOT), number of spikelets per spike (NSP), and 1000-kernel weight (TKW). Under heat stress, significant variation was observed among genotypes for all traits except TKW. Heat stress caused substantial reductions in the performance of parental lines and F₁’s. Several hybrids exhibited notable heterosis. The general combining ability (GCA) was significant for all traits, whereas specific combining ability (SCA) was significant for SPL, GYP, NOT, and NSP. The predominance of GCA over SCA effects observed suggested a major role in additive gene action. These findings are further supported by the significance of both additive (a) and non-additive (b) gene actions, with a predominance of additive gene action under heat stress. Regression analysis supported the adequacy of the additive-dominance model for PLH, SPL, and TKW, while the model was non-adequate for NOT and NSP, and partially adequate for GYP. CIMMYT-9 (P4), followed by CIMMYT-10 (P5) exhibited the highest and significantly positive (P<0.01) GCA for GYP and most traits. The hybrid P4×P8, followed by P5×P7 and P3×P6, exhibited the largest and significantly positive (P<0.01) SCA for GYP. Cluster analysis using SSR markers successfully distinguished between parents based on heat tolerance. These results highlight the potential of identified superior genotypes for developing heat-tolerant wheat varieties.

Keywords

Main Subjects

Genetics

Article Title [العربیة]

التحليل الوراثي لمحصول الحبوب ومكوناته تحت ظروف الإجهاد الحراري في قمح الخبز

Authors [العربیة]

آيات صلاح عبد العال
محمد ابراهيم محمد حسن
محمود ابو السعود الراوي
محمد محمود حسيب الدفراوي

قسم الوراثة، كلية الزراعة، جامعة اسيوط، اسيوط، مصر.

Abstract [العربیة]

هدفت الدراسة إلى تحليل النظام الوراثي لمحصول الحبوب والصفات المرتبطة به في تهجين نصف دائري لقمح الخبز، شمل ثمانية آباء و28 هجينًا من الجيل الأول، تحت ظروف الحقل المثلى وظروف الإجهاد الحراري. شملت الصفات المدروسة: ارتفاع النبات، طول السنبلة، محصول الحبوب للنبات، عدد الخلفات، عدد السنابل في السنبلة، ووزن الألف حبة. تحت الإجهاد الحراري، لوحظ تباين معنوي بين الطرز الوراثية لجميع الصفات باستثناء وزن ألف حبة. أدى الإجهاد الحراري إلى انخفاض ملحوظ في أداء السلالات الأبوية وهجن الجيل الأول. لوحظ وجود قوة هجين في بعض الهجن. كانت القدرة العامة على الائتلاف معنوية لجميع الصفات، وكانت القدرة الخاصة على الائتلاف معنوية لصفات طول السنبلة، محصول الحبوب للنبات، عدد الخلفات وعدد السنابل في السنبلة. تشير هيمنة آثار القدرة العامة على الائتلاف على نظيرتها الخاصة على الائتلاف إلى الدور الأساسي للفعل الجيني المضيف. وقد دعمت هذه النتائج كذلك من خلال معنوية الفعل الجيني المضيف وغير المضيف، مع هيمنة الفعل الجيني المضيف تحت الإجهاد الحراري. أظهر تحليل الانحدار ملاءمة نموذج الإضافة-السيادة لصفات ارتفاع النبات، طول السنبلة، ووزن الألف، بينما لم يكن ملائمًا لصفات عدد الخلفات وعدد السنابل في السنبلة، وكان الانطباق جزئيا لصفة محصول الحبوب للنبات. أظهر الأب P4 يليه P5 أعلى قدرة عامة على الائتلاف موجبة ومعنوية لصفة محصول الحبوب ومعظم الصفات المدرسة، بينما أظهر الهجين P4×P8، يليه الهجينان P5×P7، P3×P6، أعلى قدرة خاصة على الائتلاف لصفة محصول الحبوب. وقد نجح التحليل العنقودي باستخدام واسمات SSR في التمييز بين الآباء بناءً على تحمل الإجهاد الحراري. تشير هذه النتائج إلى إمكانية الاستفادة من الطرز الوراثية المتفوقة في تطوير أصناف قمح متحملة للإجهاد الحراري.

Keywords [العربیة]