Integrative Multivariate Analysis of Pisum sativum L. Genotypes Using Agro-Morphological Traits under Contrasting Semi-Arid Highland Agro-Ecosystems

तकनीकी सारांश: विपरीत अर्ध-शुष्क उच्चभूमि कृषि-पारिस्थितिकी तंत्रों के तहत Pisum sativum L. जीनोटाइप का एकीकृत बहुभिन्नरूपी विश्लेषण

समस्या विवरण
मटर (Pisum sativum L.) यमन में खाद्य सुरक्षा और मृदा उर्वरता के लिए एक महत्वपूर्ण अनाज दलहन है, फिर भी उच्चभूमि क्षेत्रों में उत्पादकता कम बनी हुई है क्योंकि उन्नत किस्मों तक पहुंच सीमित है और स्थानीय जर्मप्लाज्म का लक्षण वर्णन अपर्याप्त है। स्थानीय लैंडरेस अक्सर जल्दी पकने वाले और सूखा-अनुकूल होते हैं, लेकिन उनकी उपज कम होती है, जबकि उन्नत किस्में उच्च उपज वाली होती हैं लेकिन जल-सीमित स्थितियों में कम स्थिर होती हैं। यमनी उच्चभूमि मटर के जीनोटाइप के लिए आनुवंशिक परिवर्तनशीलता, लक्षण संबंधों और जीनोटाइप-परिवेश (G×E) अंतःक्रियाओं का मूल्यांकन करने के लिए एकीकृत बहुभिन्नरूपी दृष्टिकोणों का उपयोग करने वाले व्यापक अध्ययनों का अभाव है। यह अध्ययन उत्कृष्ट जीनोटाइप की पहचान करने और अर्ध-शुष्क कृषि-पारिस्थितिकी तंत्रों में उपज निर्धारण की पर्यावरणीय निर्भरता को समझने की आवश्यकता को संबोधित करता है।

कार्यप्रणाली
इस अध्ययन में दो विपरीत अर्ध-शुष्क उच्चभूमि वातावरणों में दो उन्नत किस्मों (Yahsb और Amran) और नौ स्थानीय लैंडरेस सहित ग्यारह मटर जीनोटाइप का मूल्यांकन किया गया: उत्तरी उच्चभूमि (सना 'अ, ऊँचाई 2,253 मीटर, ~200 मिमी वर्षा) और मध्य उच्चभूमि (धमार, ऊँचाई 2,364 मीटर, ~300 मिमी वर्षा)। प्रयोग दो बढ़ते मौसमों (2021-2022) के दौरान रैंडमाइज्ड कम्पलीट ब्लॉक डिजाइन (RCBD) का उपयोग करके तीन प्रतिकृति (replications) के साथ आयोजित किए गए।

डेटा संग्रह में गुणात्मक वर्णक (जैसे फूल का रंग, बीज का आकार) और मात्रात्मक कृषि-रूपात्मक लक्षणों (जैसे फूल आने/परिपक्वता के दिन, फली के आयाम, बीज का वजन, अनाज की उपज) को शामिल किया गया। सांख्यिकीय ढांचा एकीकृत था, जिसमें निम्नलिखित का उपयोग किया गया:

1. विचरण विश्लेषण (ANOVA): जीनोटाइपिक अंतर और G×E अंतःक्रियाओं का आकलन करने के लिए।
2. सहसंबंध विश्लेषण (Correlation Analysis): लक्षणों के बीच फेनोटाइपिक जुड़ाव को निर्धारित करने के लिए।
3. पथ गुणांक विश्लेषण (Path Coefficient Analysis): अनाज की उपज पर प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष प्रभावों को विभाजित करने के लिए।
4. मुख्य घटक विश्लेषण (PCA): आयामीता को कम करने और परिवर्तनशीलता में सबसे अधिक योगदान देने वाले लक्षणों की पहचान करने के लिए।
5. क्लस्टर विश्लेषण (डेंड्रोग्राम): फेनोटाइपिक समानता के आधार पर जीनोटाइप को समूहबद्ध करने के लिए यूक्लिडियन दूरी और UPGMA का उपयोग किया गया।
6. हीटमैप विश्लेषण: लक्षणों के संबंधों और जीनोटाइप समूहीकरण पैटर्न को एक साथ दृश्यमान बनाने के लिए।

प्रमुख परिणाम

• आनुवंशिक परिवर्तनशीलता और प्रदर्शन: सभी लक्षणों के लिए महत्वपूर्ण आनुवंशिक भिन्नता देखी गई। अनाज की उपज उत्तरी उच्चभूमि में 0.40–1.20 t ha⁻¹ और मध्य उच्चभूमि में 0.50–1.80 t ha⁻¹ रही। उन्नत किस्में Yahsb और Amran दोनों वातावरणों में लगातार उत्कृष्ट प्रदर्शन और स्थिरता प्रदर्शित करती रहीं। स्थानीय जीनोटाइप में से, YG50075 और YG50083 ने उच्चतम क्षमता दिखाई, लेकिन वे विशेष रूप से उत्तरी उच्चभूमि में पर्यावरणीय तनाव के प्रति अधिक संवेदनशील थे।
• उपज निर्धारकों पर पर्यावरणीय प्रभाव:
  • मध्य उच्चभूमि (अनुकूल): उपज भिन्नता मुख्य रूप से प्रजनन दक्षता द्वारा संचालित थी। बीज का वजन (SW) और प्रति पौधा फलियों की संख्या (NPP) सबसे मजबूत योगदानकर्ता थे। पथ विश्लेषण ने पुष्टि की कि बीज के वजन का उपज पर उच्चतम प्रत्यक्ष प्रभाव (0.703) था।
  • उत्तरी उच्चभूमि (तनावपूर्ण): फेनोलॉजिकल लक्षण और फली की संरचना अधिक महत्वपूर्ण हो गए। फली की लंबाई (PL) ने उपज पर सबसे मजबूत प्रत्यक्ष प्रभाव (0.568) डाला, जिसके बाद परिपक्वता के दिन (DM) का स्थान रहा। इन परिस्थितियों में फूलों के समय और परिपक्वता अवधि ने जीनोटाइप भेदभाव में बड़ी भूमिका निभाई।
• बहुभिन्नरूपी समूहीकरण: पदानुक्रमित क्लस्टरिंग और हीटमैप विश्लेषण ने लगातार Yahsb, Amran, YG50075, और YG50083 को एक विशिष्ट क्लस्टर (क्लस्टर I) में समूहित किया, जो उत्कृष्ट कृषि संबंधी लक्षणों (सफेद फूल, हीरा आकार के बीज, हरे बीज) द्वारा पहचाना गया। शेष स्थानीय लैंडरेस ने एक अलग क्लस्टर (क्लस्टर II) बनाया जिसकी उपज क्षमता कम थी। यह समूहीकरण वातावरणों में स्थिर था, जो उन्नत किस्मों और विशिष्ट स्थानीय जीनोटाइप YG50075 और YG50083 के बीच मजबूत फेनोटाइपिक समानता को दर्शाता है।
• लक्षण सहसंबंध: अनाज की उपज का बीज के वजन, फली की लंबाई, फली की चौड़ाई और NPP के साथ दोनों वातावरणों में मजबूत सकारात्मक सहसंबंध देखा गया। इसके विपरीत, प्रति फली बीजों की संख्या (NSP) का उपज के साथ कमजोर या नकारात्मक सहसंबंध देखा गया, जो दर्शाता है कि यह प्राथमिक चयन मानदंड नहीं है।

महत्व और दावे
लेखक दावा करते हैं कि यह अध्ययन यमनी उच्चभूमि स्थितियों के तहत मटर के जीनोटाइप का पहला एकीकृत बहुभिन्नरूपी मूल्यांकन प्रदान करता है। प्राथमिक महत्व इस बात में निहित है कि मटर में उपज का निर्धारण अत्यधिक पर्यावरण-निर्भर होता है। अनुकूल परिस्थितियों में, चयन को प्रजनन दक्षता (बीज का वजन, NPP) और बीज भरने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, जबकि तनावपूर्ण परिस्थितियों में, प्रजनन रणनीतियों को फेनोलॉजिकल अनुकूलन और फली के विकास (फली की लंबाई, परिपक्वता अवधि) को प्राथमिकता देनी चाहिए।

यह अध्ययन Yahsb और Amran को अर्ध-शुष्क उच्चभूमियों में व्यापक अनुकूलन और स्थिरता के लिए सबसे आशाजनक जीनोटाइप के रूप में पहचानता है। इसके अलावा, उन्नत किस्मों के साथ YG50075 और YG50083 का करीबी फेनोटाइपिक क्लस्टरिंग यह सुझाव देता है कि वे किसान-रखरखाव वाले डेरिवेटिव हो सकते हैं, हालांकि उनकी कम स्थिरता तनाव के तहत उनके प्रदर्शन को देखते हुए स्थानीय रूप से बनाए रखे गए जर्मप्लाज्म के लिए बहु-पर्यावरण परीक्षण की आवश्यकता को रेखांकित करती है। गुणात्मक और मात्रात्मक वर्णकों का एकीकरण उन्नत किस्मों को स्थानीय लैंडरेस से अलग करने के लिए प्रभावी साबित हुआ, जो जल-सीमित कृषि-पारिस्थितिकी तंत्रों में उत्पादकता बढ़ाने के उद्देश्य से भविष्य के प्रजनन कार्यक्रमों के लिए जर्मप्लाज्म लक्षण वर्णन और पैतृक चयन हेतु एक मजबूत ढांचा प्रदान करता है।