Assessment of biological and agronomic diversity of seven durum wheat varieties cultivated in the Northeastern region of Algeria

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NABIL BOUDERSA
GHANIA CHAIB
ATOUI AICHA
RADIA CHERFIA
HANANE BOUDERBANE
LEILA BOUDOUR

Abstract

Abstract. Boudersa N, Chaib G, Atoui A, Cherfia R, Bouderbane H, Boudour L. 2021. Assessment of biological and agronomic diversity of seven durum wheat varieties cultivated in the Northeastern region of Algeria. Biodiversitas 22: 1025-1036. The present work was carried out during the 2017/2018 agricultural season, at the experimental station of the ‘Institut Technique des Grandes Cultures’ (ITGC) – El Khroub, Constantine, Algeria. The main objective of this study was the evaluation and the characterization of seven varieties of durum wheat (Triticum durum Desf.) in terms of their behavior and yield. For these reasons, several phenological, morpho-physiological, and biochemical traits, as well as the yield with its components were studied. The obtained results showed a significant variety effect, in particular, for the variables corresponding to the production and to the tolerance. The analysis of the correlation coefficients indicated that the number of spikes per m2, the number of grains spike-1, and the rate of chlorophyll pigments in the leaves were the most related characteristics to grain yield. Indirect selection for breeding productivity through these traits could prove to be effective. Besides, it revealed that tall varieties displayed better resistance to possible hazards; had high relative water content (RWC), accumulated more soluble sugars and proline, as well as, they showed a low level of Malondialdehyde (MDA) compared to other varieties. In addition, this study allowed us to determine many relationships between the studied parameters, that can make a contribution in both the productivity and the adaptation improvement programs of the durum wheat.

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References
Ali Dib T, Monneveux P, Araus J.L. 1992. Adaptation à la sécheresse et notion d’idiotype chez le blé dur. II : caractères physiologiques d’adaptation. Agronomie 12 :381-393.
Allam A, Tirichine A, Madani H, Benlamoudi W, Attali Y. 2015. Agronomic and Morphological Evaluation of the Cultivars of Durum Wheat: (Triticum Durum Desf.) Cultivated in the Palm Groves of the Valley of Oued Righ, Algerian South-Est. Revue des Bioressources 5(2), 10-10.
Amallah L, Hassikou R, Rhrib K, Gaboun F, Ennadir J, Bouazza F, Rochd A, Arahou M, Diria G, Taghouti M. 2016.Analyse de la diversité génétique d’une collection de blé dur par les marqueurs agro-morphologiques et biochimiques. J. Mater. Environ. Sci.7 (7): 2435-2444.
Barrs H. D. 1968. Determination of water deficits in plant tissues. Water deficit and plant growth, 235-368.
Bahlouli F, Bouzerzour H, Benmahammed A. 2001 Etude de la réponse à la sélection de la précocité chez l'orge (Hordeum vulgare L.) en zone semi-aride d'altitude .Annales de l'Institut National Agronomique, El-Harrach. 22 (1) et (2).
Bahlouli F, Bouzerzour H, Benmahammed A. 2008. Effets de la vitesse et de la durée du remplissage du grain ainsi que de l’accumulation des assimilats de la tige dans l’élaboration du rendement du blé dur (Triticum durum Desf.) dans les conditions de culture des hautes plaines orientales d’Algérie. Biotechnol. Agron. Soc. Environ 12 (1) : 31- 39.
Bennaceur M, Chorfi M, Rahmoune C, El Jaafri S, Opaul R.1997.Potentialités de production de quelques variétés de blé dur (Triticum durum Desf.) au Magreb. Rev.Sci.Technol.Univ.Constantine. (08) : 69-74.
Benmahammed A, Nouar H, Haddad L, Laala Z, Abdelmalek O, Bouzerzour H.2010. Analyse de la stabilité des performances de rendement du blé dur (Triticum durum Desf.) sous conditions semi-arides. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement 14(1) :177-186.
Benniou R, Badache F, Regoub A, Bendada H. 2018. Etude comparative du comportement et de l’adaptation de différents génotypes de blé dur (Triticum durum Desf.) en zone semi-aride dans l’Est de l’Algérie. Revue Agriculture 09(1) : 16-31.
Berka S, Aïd F. 2009. Réponses physiologiques des plants d’arganier spinosa (L.) Skeels soumis à un déficit hydrique édaphique. Sécheresse 20(3) :296-302.
Bouchemal K, Bouldjadj R, Belbekri M, Ykhlef N, Djekoun A. 2018. Pigments photosynthétiques, enzymes antioxydantes et potentiel osmotique foliaire de dix génotypes de blé dur (Triticum durum Desf.) : effet du stress hydrique. Phytoprotection 98(1):13-24.
Bouzerzour H, Dekhili M. 1995. Heritabilities, gains from selection and genetic correlations for grain yield of barley grown in two contrasting environments. Field Crop Res 41(3):173-178.
Bouzerzour H, Benmahammed A. 2009. Variation in early growth, canopy temperature, translocation and yield of four durum wheat (Triticum durum Desf.) genotypes under semi-arid conditions. Jordan Journal of Agricultural Sciences 5 (2) :142-154.
Chaib G, Benlaribi M, Hazmoune T. 2015. Accumulation d'osmoticums chez le blé dur (Triticum durum Desf.) sous stress hydrique. Eur. Sci. J. 11(24) : 378-395.
Chehili F, Boudour L, Bouchtab K. 2017. Etude de la variabilité agronomique et biochimique des quatre génotypes d’une variété de blé dur cultivé en Algérie (Triticum durum Desf.). Eur. Sci. J.13 (9) : 409-425.
Chennafi H, Makhlouf M, Ayadi A. L. 2010. Réponse des variétés contrastées de blé dur (Triticum durum Desf.) à la date d'implantation sous semis direct en milieu semi-aride. Actes des quatrièmes rencontres méditerranéennes du semis direct. Revue INRAA, NO. Spécial, 31-38.
Chetmi D. 2009. Etude comparative de quelques variétés de blé dur (Triticum durum Desf.) et analyse diallèle de leurs hybrides F1. [Thèse]. Institut National D’agronomie, El Harrach. [Algérie]. 62p.
Couvreur F, 1985. Formation du rendement du blé et risque climatiques. Perspectives agricoles, N° 95: 12-19. [19].BLUM A, 1988. Plant breeding for stress environments. Boca Reaton, Florida ed. C.R.C. Press, I.N.C. 86 p.
Couvreur F, 1985. Formation du rendement d'un blé et risques climatiques (95) : 12-15.
Dekkaki M, Amssa M, Qariani L. 2000. Identification des critères agro-physiologiques d'adaptation du blé dur aux basses températures et à la sécheresse. Durum wheat improvement in the Mediterranean région: 245-249.
Djekoun A, Ykhlef N, Bouzerzour H, Hafsi M, Hamada Y, Kahali L. 2002. Production du blé dur en zone semi-aride : identification des paramètres d’amélioration du rendement .Journées scientifiques sur le blé 11, 12,13 Février. Université .Mentouri. Constantine.
Dubois M, Gilles K, A, Hamilton J. K, Rebers P. T, Smith F. 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical chemistry 28(3), 350-356.
Elhani S, Martos V, Rharrabti Y, Royo C, Garcia Del Moral LF. 2007. Contribution of main stem and tillers to durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum) grain yield and its components grown in Mediterranean environments. Field Crop Res. 103: 25–35.
El Jaafari S. 2000. Durum wheat breeding for Abiotic stresses resistance: Defining physiological traits and criteria. Options Méditerranéennes : Série A, 40 : 251-256.
Erchidi A.E, Benbella M, Talouizte A. 2000. Relation entre certains paramètres contrôlant les pertes en eau et le rendement en grain chez neuf variétés de blé dur soumises au stress hydrique. Options méditerranéennes, série A (Séminaires méditerranéens) 40 : 279-82.
Farshadfar E, Ghasemi M, Rafii F. 2014. Evaluation of physiological parameters as a screening technique for drought tolerance in bread wheat. J. Biodiv. Environ. Sci 4: 175-186.
Fellah A, Bouzerzour H, Benmahammed A, Djekoun A. 2002. Sélection pour améliorer la tolérance aux stress abiotiques chez le blé dur (Triticum durum Desf.). Acte Inst.Agron 22 (3): 161-168.
Ferdous M. F, Shamsuddin A. K. M, Hasna D, Bhuiyan M. M. R. 2010. Study on relationship and selection index for yield and yield contributing characters in spring wheat. J. Bangladesh Agricul. Univ. 8: 191–194.
Fischer R. A, Maurer R. 1978. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield responses. Aust. J. Agric. Res 29(5): 897-912.
Ghennai A, Zerafa C, Benlaribi M. 2017. Étude de la diversité génétique de quelques variétés de blé tendre (Triticum aestivum L.) et de blé dur (Triticum durum Desf.) selon la base des caractères de l’UPOV. J. Appl. Biosci. 113(1):11246-11256.
Guendouz A, Maamari K, Guessoum S, Hafsi M, Benidir M. 2012. Flag leaf senescence, chlorophyll content and its realtionships with yield components under drought in durum (Triticum durum Desf.). Int J Innovations Bio-Sci 2(4) : 186-192.
Hacini N, Brinis L. 2012. Utilisation de quelques marqueurs physiologiques et biochimiques dans l’expression de tolérance au stress hydrique chez 10 génotypes de blé dur (Triticum durum Desf.). Synthèse : Revue des Sciences et de la Technologie 25(1) : 6-16.
Hasheminasab H, Assad M. T, Aliakbari A, Sahhafi S. R. 2012. Evaluation of some physiological traits associated with improved drought tolerance in Iranian wheat. Ann. Biol. Res. 3(4) :1719-1725.
Hazmoune T, Benlaribi M. 2004. Etude comparative de l'effet de la profondeur de semis sur les caractères de production de trois genotypes de (Triticum durum Desf.) en zone semi-aride. Sciences et Technologie. C, Biotechnologies, 94-99.
Himani Shashi M, Renu M. 2018. Morpho-Physiological Characterization of Durum Wheat (Triticum durum Desf.) Genotypes under Irrigated Conditions. Int.J.Curr.Microbiol.App.Sci .7(2): 2350-2354.
Hioun S, Dekak A, Khamar L. 2002. Effet des dates de semis et le traitement hydrique sur 12 variétés de blé dur en zone semi-aride. Céréaliculture 37: 17-23.
Ibn Maaouia-Houimli S, Dridi-Mouhandes B, Ben Mansour-Gueddes S et al. 2012. 24-Epibrassinolide ameliorates the adverse effect of salt stress (NaCl) on pepper (Capsicum annuum L.). J Stress Physiol Biochem 8(1):232-240.
Jatoi W. A, Baloch M. J, Kumbhar M. B, Khan N. U, Kerio M. I. 2011. Effect of water stress on physiological and yield parameters at anthesis stage in élite spring wheat cultivars. Sarhad J. Agric 27(1) : 59-65.
Kahali L, Djekoun A.2016. Analyse génotypique de la contribution de la matière assimilée du pédoncule dans le remplissage du grain chez le blé dur (Triticum durum Desf.). Eur. Sci. J.12(18) :151-166.
Kara Y, Bellkhiri C. 2011. Study of the adaptation to water stress of some durum wheat and related wild species: Potential interest of these species for the improvement of the yield, Courier du Savoir (11):119-126.
Khalilzadeh R R.S Sharifi, J Jalilian. 2016. Antioxidant status and physiological responses of wheat (Triticum aestivum L.) to cycocel application and bio fertilizers under water limitation condition. J. Plant Interact. 11: 130-137.
Khan A. A, Alam M. A, Alam M. K, Alam M. J, Sarker Z. I. 2013. Correlation and path analysis of durum wheat (Triticum turgidum L. var. Durum). Bangladesh J. Agr. Res. 38 (3): 515-521.
Khennaoui A, Djekoun A, Benbelkacem A, Ykhlef N. 2016. Agro Morphological characterization and study of grain yield of Algerian durum wheat (Triticum durum Desf.). Int. J. Adv. Res. 4(11): 1071-1080.
Khennaoui, A. 2018. Diversité phénotypique et moléculaire du blé dur cultivé en Algérie : identification et caractérisation des accessions. [Thèse]. Université des Frères Mentouri, Constantine. [Algérie]. p2.
Kirouani A, Kiar R. O, Boukhalfoun L, Fellahi Z. E. A. 2019. Caractérisation de quelques variétés Algériennes de blé dur (Triticum turgidum L. var. durum) par le biais des marqueurs phénotypiques. J. Appl. Biosci.142 (1): 14464-14477.
Kizilgeci F. 2019. Physiological, agronomical and quality response of bread wheat to phosphorus application under dryland condition. Appl Ecol Env. Res. 17(2):1979-1987.
Kong L, Wang F, Feng B, Li S, Si J, Zhang B. 2010. The structural and photosynthetic characteristics of the exposed peduncle of wheat (Triticum aestivum L.): an important photosynthate source for grain-filling. BMC plant biology 10(1), 141.
Ksouri R, Megdiche W, Debez A, Falleh H, Grignon C, Abdelly C. 2007. Salinity effects on polyphenol content and antioxidant activities in leaves of the halophyte Cakile maritima. Plant Physiol Bioch 45(3-4): 244-249.
Li W, Gill B. S. (2004). Genomics for cereal improvement. In: Cereal genomics. Springer, Dordrecht: 585-634.
Lichtenthaler H .K. 1987.Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology. Academic Press 148:350-382.
Mansouri A, Oudjehih B, Benbelkacem A, Fellahi Z, Bouzerzour H, 2018. Variation and Relationships among Agronomic Traits in Durum Wheat [Triticum turgidum L. Thell. ssp. turgidum conv. Durum (Desf.) MacKey] under South Mediterranean Growth Conditions: Stepwise and Path Analyses: 1-11.
Megherbi A, Mehdadi Z, Toumi F, Moueddene K, Bouadjra S. E. B. 2012. Tolérance à la sécheresse du blé dur (Triticum durum Desf.) et identification des paramètres morpho-physiologiques d’adaptation dans la région de Sidi Bel-Abbès (Algérie occidentale). Acta Bot Gallica 159(1) : 137-143.
Mekhlouf A, Bouzerzour H. 2000. Déterminisme génétique et associations entre le rendement et quelques caractères à variation continue chez le blé dur (Triticum durum Desf.). Recherche Agronomique, INRAA, 7, 37-49.
Mekhlouf A, Bouzerzour H, Bemahammed A, Hadj Sahraoui A, Harkati N. 2006. Adaptation des variétés de blé dur (Triticum dirum Desf.) au climat semi- aride. Sécheresse 17 (4) :507-513.
Melki M, Dahmane A, 2008. Identification de quelques mutants de blé dur performants en conditions de sécheresse naturelle. Sécheresse 19 (1) : 47-53.
Menad A, Meziani N, Bouzerzour H, Benmahammed A. 2011. Analyse de l’interaction génotype x milieux du rendement de l’orge (Hordeum vulgare L.) : application des modèles AMMI et la régression conjointe. Nature & Technologie 05 : 99-106.
ONFA. 2017. Pré-Bilan de la campagne céréalière 2016/2017. N°2.
Oulmi. 2010. Contribution à l’étude de la variation de la teneur relative en eau, la température de la canopée et la structure foliaire chez des populations de blé dur (Triticum durum Desf.).[Thèse]. Université Ferhat Abbas, Sétif. [Algérie].92p.
Pfeiffer W. H, Sayre K. D, Reynolds M. P. 2000. Enhancing genetic grain yield potential and yield stability in durum wheat. Durum Wheat Improvement in the Mediterranean Region: New Challenges. Options Méditerranéennes, Series A, 40, 88-93.
Salmi M. 2015. Caractérisation morpho-physiologique et biochimique de quelques générations F2 de blé dur (triticum durum desf.) sous conditions semi-arides. [Thèse]. Université Ferhat Abbas, Sétif. [Algérie].69p.
Salmi M, Haddad L, Oulmi A, Benmahammed A, Benbelkacem A. 2015. Variabilité phénotypique et sélection des caractères agronomiques du blé dur (Triticum durum Desf.) sous conditions semi-arides. Eur. Sci. J.11 (21): 99-111.
Safarova G, Akhundova E, Ramazanova M, Salayeva S, Ojaghi J. 2019. Agro-morphological Characterization of Azerbaijan Durum Wheat Accessions by Multiple Statistical Analysis. Khazar Journal of Science and Technology. KJSAT 3(1): 5-13.
Sassi K, Abid G, Jemni L, Dridi-Al Mohandes B, Boubaker M. 2012. Etude comparative de six variétés de blé dur (Triticum durum Desf.) vis-à-vis du stress hydrique. J. Anim. Plant Sci 15: 2157-2170.
Sayar R, Khemira H, Bcheni H, Bensalem M, Mosbah M, Nahdi H., 2007. Utilisation des composantes du rendement comme outil d’évaluation de la productivité chez le blé dur (Triticum durum Desf.) en irrigué et en pluvial : une approche ontogénique .Revue de l’INGREF.
Semcheddine N, Oulmi A, Rouabhi A, Hafsi M, 2017. Relationship between Grain Yield, Agronomic Traits and Carbon Isotope Discrimination in Durum Wheat Cultivated under Semi-arid climate. International Journal of Innovation and Applied Studies. IJIAS 20: 1068-1077.
Shukla R. S, Mishra Y, Rawat G. S. 2001. Genetic analysis for screening of high temperature and moisture stress tolerance attributes in wheat (Triticum aestivum). Res Crop (Hisar) 22(1): 63-67.
Slafer G. A, Araus J. L, Royo C, Del Moral L. F. G. 2005. Promising eco?physiological traits for genetic improvement of cereal yields in Mediterranean environments. Ann Appl Biol 146(1): 61-70.
Slama A, Ben Salem, M, Ben Naceur, M, Zidi E. 2005. Les céréales en Tunisie : production, effet de la sécheresse et mécanismes de résistance. Sécheresse 16 (3) : 225-229.
Subhashchandra B, Lohithaswa H. C, Desai, S. A, Hanchinal R. R, Kalappanavar I. K, Math K. K, Salimath P. M. 2009. Assessment of genetic variability and relationship between genetic diversity and transgressive segregation in tetraploid wheat. Karnataka Journal of Agricultural Sciences 22(1): 36-38.
Toumi M, Barris S, Aid F. 2014. Effects of water and osmotic stress on the accumulation of proline and malondialdehyde (MDA) in two varieties of colza (Brassica napus L.). Bulletin de l'Institut Scientifique : Section Sciences de la Vie 36 : 17-24.
Troll W, Lindsley J. 1955. A photometric method for the determination of proline. J. Biol. Chem 215(2): 655-660.
Van Oosterom E. J, Ceccarelli S, Peacock J. M.1993. Yield response of barley to rainfall and temperature in Mediterranean environments. J. Agric. Sci Cambridge 121: 307-313.
Xynias I. N, Mylonas I, Korpetis E. G, Ninou E, Tsaballa A, Avdikos I. D, Mavromatis A. G. 2020. Durum Wheat Breeding in the Mediterranean Region: Current Status and Future Prospects. Agronomy 10(3), 432.
Zerafa C, Ghenai A, Benlaribi M. 2017.Comportement Phénologique et Morpho-Physiologique de Quelques Génotypes d’orge et de blé. Eur. Sci. J.13(6) : 287-299.
Zoghmar M, Kara Y, Farhati L, et al. 2016. Morphological and agricultural diversity of durum wheat varieties sown in a semi-arid area. Adv. Environ. Biol. 10(4) : 1.