بررسی واکنش ژنوتیپ های گندم نان (Triticum aestivum L.) به تنش شوری (1)

تاریخ دریافت 87/2/12 تاریخ پذیرش : 87/12/19

چکیده

در این بررسی واکنش 15 ژنوتیپ گندم نان به تنش شوری حاصل از کلرور سدیم در یک مطالعه گلخانه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. این مطالعه در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در چهار تکراراجرا شد. بذور ژنوتیپ های انتخابی در گلدان های حاوی ماسه بادی کشت گردیدند، در تیمار شاهد به هر گلدان محلول غذایی هوگلند و در تیمار شوری محلول غدایی هوگلند حاوی 150 میلی مولار NaCI داده شده. دربین ژنوتیپ های استفاده شده از دور قم کارچیا-66 و چینی بهاره به ترتیب به عنوان شاهد متحمل و حساس استفاده گردید. سایر ژنوتیپ ها شامل ارقام روشن، کویر، ماهوتی، قدس و لاین های دابل هاپلوئید dh-1557-, DH-1557-7 ،DH-1557-15, DH-1557-,DH-1557-3,DH-1557-1, DH-1102-12و 33 که از تلافی گندم و ذرت حاصل شده بودند و سه لاین Onfarm-6, Onfarm-4 و Onfarm-9 بود. نتایج نشان دهنده آن بود که بین ژنوتیپ های متحمل و همچنین حساس از نظر جذب یون سدیم و پتاسیم تنوع وجود دارد. شاخص نسبت پتاسیم به سدیم همبستگی بالا و معنیی داری با طول دوره پرشدن دانه و وزن خشک دانه داشت. زمان گلدهی در ژنوتیپ های مورد بررسی تحت تأثیر تنش قرار نگرفته بود. با اعمال تنش طول دوره پرشدن دانه در ژنوتیپ های مورد بررسی کاهش یافته بود و این کاهش در ژنوتیپ های حساس بیشتر از ژنوتیپ های متحمل بود. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های مورد بررسی را به چهار گروه دسته بندی نمود. جهت تفکیک تحمل مطلق و نسبی ژنوتیپ های مورد مطالعه از شاخص حساسیت محیطی استفاده گردید. ازنظر تحمل نسبی وزن خشک بوته و دانه رقم ماهوتی و لاین دابل هاپلوئید DH-1557-3 نسبت به بقیه ژنوتیپ ها برتری داشتند که نشانگر تجمع ژن های مقاومت در این ژنوتیپ ها می باشد. رقم قدس و لاین DH-1102-12 از این نظر در پایین ترین مقدار قرار داشتند. تحمل مطلق رقم روشن در بیشترین مقدار قرار داشت و از بین لاین های Onfarm، لاین Onfarm-6 تحمل مطلق بالاتری نسبت به لاین های Onfarm-4 و Onfarm-9 داشت.
کلمات کلیدی: تنش شوری، گندم، کلرورسدیم، نسبت K+/Na+

مقدمه :

گندم به عنوان یک محصول استراتژیک سهم عمده ای از تولیدات کشاورزی کشور را به خود اختصاص می دهد و این در حالی است که بخش قابل توجهی از این محصول در اراضی شور کشت می شود. بیش از چهل سال است که تحقیق برروی شوری انجام می شود و اصل آن تعداد بی شماری مقاله و نتایج منتشر نشده می باشد که منعکس کننده اهمیت این مسئله در کشاورزی است. طبق گزارش سیمیت هشت الی ده درصد از مناطق تحت کشت گندم در کشورهای ایران، هند، پاکستان، لیبی و مکزیک تحت تأثیر شوری می باشند (7). شوری در مناطق خشک و نیمه خشک همانند ایران تولید محصولات زراعی را می تواند به شدت محدود کند (23).
مکانیزم های فیزیولوژیکی تحمل به شوری در دو مرحله و در پی هم اتفاق می افتند و شناخت و تفکیک این دو مرحله ازهم زمانی که هدف انتخاب گیاهان متحمل به تنش شوری باشد از اهمیت بالایی برخوردار است(20). در مرحله اول تنش شوری سبب می شود جدب آب توسط گیاه کاهش یابد. در این مرحله بین ژنوتیپ ها تنوع بسیار ناچیزی مشاهده می گردد(11). با گذشت زمان تجمع یون های سمی در سلولهای گیاه افزایش می یابد و باعث می شود که ژنوتیپ های متحمل از خود نشان دهند که در این زمان مرحله دوم اثر تنش شوری برگیاه شروع می گردد. مکانیزم هایی که در مرحله دوم سبب کنترل اثرات اختصاصی نمک می شوند را به دو گروه عمده میتوان تقسیم نمود. اول مکانیزم هایی که سبب کاهش ورود نمک به داخل گیاه می شوند و تحت عنوان مکانیزم های اجتناب از آنها یاد می شود و دوم مکانیزم هایی که سبب کاهش غلظت نمک در داخل سیتوپلاسم می گردند و تحت عنوان مکانیزم های تحمل نامیده می شوند(19).
دابکووسکی و همکاران (9) با بررسی ژنوتیپ های گندم متحمل و حساس به شوری دریافتند که گندم های نان متحمل از ورود سدیم به طور چشمگیری جلوگیری می نمایند (اجتناب) و در شرایط تنش شوری نسبت پتاسیم به سدیم را بالا نگه می دارند. آنها همچنین یک مکان ژنی را با نام Knal برروی کروموزوم شماره ی 4 از ژنوم D شناسایی و معرفی نمودند که مسئول کنترل خصوصیات ذکر شده در گندم نان می باشد. مانس و همکاران (18) با ارزیابی گندم های دوروم نسبت به تنش شوری گزارش نمودند که تجمع سدیم در گندم های دوروم برخلاف گندم نان بیشتر می باشد و از طرفی نسبت پتاسیم به سدیم در این گندم ها پایین است و به طور کلی نسبت به گندم های نان به تنش شوری حساس تر می باشند.
در این بررسی رقم روشن با میزان کم سدیم در برگ و نسبت بالای پتاسیم به سدیم در برگ و دانه و رقم قدس با نسبت پایین پتاسیم به سدیم به ترتیب جزء متحمل ترین و حساس ترین ارقام در بین سی رقم مورد بررسی شناخته شدند. بنده حق و همکاران (1) مقاومت ارقام گندم بهاره را نسبت به تنش شوری در مراحل رویشی و زایشی مورد بررسی قرار دادند. در این مطالعه از شاخص نسبت پتاسیم به سدیم به عنوان معیار گزینشی استفاده شد و نتایج مفید بودن این معیار را مورد تأیید قرار دادند. قوامی و همکاران (3) واکنش سه رقم متحمل کندم ایرانی به تنش شوری را در مرحله جوانه زنی و گیاهچه ای مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاکی از آن بود که رقم ماهوتی از نظر وزن خشک تولیدی نسبت به بقیه ارقام مورد استفاده در این تحقیق در شرایط تنش شوری برتر بود هر چند که در این رقم معیار نسبت پتاسیم به سدیم نسبت به بقیه ارقام متحمل پایین تر بود، طبق این گزارش احتمالاً رقم ماهوتی از مکانیزم یا مکانیزم های دیگری برای تحمل به تنش استفاده می کنند.
هدف از این مطالعه شناسایی ژنوتیپ های متحمل و حساس به تنش شوری در شش رقم، شش لاین دابل هاپلوئید گندم نان و سه لاین Onfarm بود تا در برنامه های اصلاحی آینده با بررسی و مقایسه الگوی بیان ژن های پاسخ دهنده به تنش شوری در متحمل ترین و حساس ترین ژنوتیپ های ارزیابی شده ژن های دخیل در تحمل به تنش مورد شناسایی قرار گیرند.

مواد و روش ها

مواد گیاهی

در این بررسی شش لاین دابل هاپلوئید گندم نان که از تلاقی ذرت با گندم در مؤسسه تحقیقات نهال و بذر بخش غلات حاصل شده بودند انتخاب گردیدند. همچنین سه لاین Onfarm-6, Onfarm-4 و Onfarm-9 نیز که در مرحله گذراندن آزمایشات مقایسه عملکرد می باشند نیز در آزمایش استفاده گردید. سه رقم روشن، ماهوتی یزد و کویر بر اساس مرور منابع به عنوان ارقام متحمل به شوری و رقم قدس نیز به عنوان رقم حساس به شوری انتخاب گردیدند (2،3، 20). در این آزمایش از ارقام کارچیا و چینی بهاره به ترتیب به عنوان شاهد متحمل و حساس استفاده گردید. جهت سهولت و اختصار در تمامی مقاله به ارقام، لاین های دابل هاپلوئید و لاین های Onfarm عنوان ژنووتیپ داده شده است. با توجه به اینکه تاکنون هیچ گونه ارزیابی آماری گلخانه ای برروی لاین های دابل هاپلوئید و Onfarm فوق نسبت به تنش شوری صورت نگرفته است و تنها در منطقه ای شوری در اردکان یزد جهت بررسی تحمل ظاهری به تنش شوری بدون تکرار و شاهد کشت گردیده بودند هدف از انتخاب این لایه ها آن بود که اگر چنانچه ژنوتیپ متحمل تر و حساستری نسبت به ارقام متحمل و حساس موجود، وجود دارد از آنها در آزمایش های بعدی استفاده گردد. با توجه به برنامه ی اصلاحی آینده ضروری بود که دو ژنوتیپ که در دو گستره حداقل و حداکثر تحمل به شوری قرار می گیرند را انتخاب نماییم.

طرح آماری

این بررسی در قالب یک آزمایش گلخانه ای به اجرا در آمد و طی آن واکنش پانزده ژنوتیپ گندم نان در برابر دو سطح شوری 0 و 150 میلی مولار حاصل از کلرور سدیم به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار مورد مطالعه قرار گرفت. براساس مرور منابع دو سطح انتخابی 0 و 15 میلی مولار برای شناسایی ژنوتیپ های متحمل و حساس کافی می باشد(18).

شرایط رشد و اعمال تیمار

بذور گیاهان جهت بهاره سازی پس از ضدعفونی با هیپوکلریدسدیم پنج درصد به مدت چهار هفته در دمای چهار درجه سانتی گراد در سرد خانه نگهداری گردیدند. پس از طی شدن دوران بهاره سازی، بذور در گلدان های پلاستیکی با قطر دهانه بیست سانتی متر و ارتفاع بیست سانتی متر کاشته شدند. به هر گلدان حدود 2،2 کیلوگرم ماسه بادی اضافه گردید. به این ترتیب که ابتدا ماسه بادی در حدود 25 تا 30 بار با آب شسته شد و سپس جهت از بین بردن مواد آلی یکبار نیز با اسید کلریدریک ده درصد مورد شستشو قرار گرفت و در مرحله آخر دو بار با آب مقطر شستشو داده شد. ابتدا در داخل هر گلدان ده بذر کشت گردید و در مراحل بعد با انجام تنک تعداد آنها به سه بوته در هر گلدان کاهش یافت. آبیاری گیاهان با محلول غذایی هوگلند با 6=PH صورت گرفت (13). زمانی که گیاهان به مرحله سه برگی رسیدند تیمار شوری اعمال گردید. جهت اجتناب از تنش ناگهانی در هر نوبت صبح و عصر به محلول آبیاری تیمارهای شوری، بیست و پنج میلی مولار NaCI اضافه گردید که پس از سه روز به غلظت نهایی 150 میلی مولار NaCI رسید و از این مرحله به بعد تا پایان دوره به گیاهان تحت تنش محلول غذایی هوگلند حاوی 150 میلی مولار NaCI هریک روز در میان داده شد. همچنین روز بعد از آبیاری سطح گلدان ها با آب مقطر به منظور جلوگیری از افزایش غلظت نمک مرطوب نگه داشته می شد. به محلول غذایی هوگلند مقدار مناسبی CaCl2 اضافه گردید تا نسبت مولی سدیم به کلیسم در محلول 15 به یک بماند (16). در جریان هربار آبیاری با محلول غذایی هوگلند اجازه داده شد تا پنجاه درصد محلول آبیاری از زیر گلدان ها خارج گردد تا غلظت نمک و محلول های غذایی در خاک افزایش نیابد. درجه حرارت فیتوترون در حدود بیست و چهار درجه سانتی گراد در طول روز و هجده درجه سانتی گراد در طول شب با فتوپریود نوری شانزده ساعت در روز و رطوبت نسبی شصت درصد تنظیم گردید.

تعیین مقدار یون های سدیم و پتاسیم در برگ

زمان ظهور برگ چهارم از درون غلاف برگ سوم برای هر ژنوتیپ یادداشت گردید و ده روز بعد پهنک برگ سوم هر گیاه برداشت شد. برگ های برداشت شده مختصراً با آب مقطر دی یونیزه شسته شدند و به مدت دو روز در دمای هفتاد درجه سانتی گراد در آون خشک شدند. سپس پنجاه میلی گرم برگ خشک هر ژنوتیپ وزن گردید و در سی میلی لیتر اسید پرکلریدریک ریخته شد. نمونه ها برروی هیتر به مدت نیم ساعت در زیر هود تا دمای سی صد درجه سانتی گراد حرارت داده شدند تا برگ ها در داخل اسید هضم گردند. سپس حجم محلول حاصل با استفاده از آب مقطر به پنجاه میلی لیتر رسانده شد و سپس بعد از صاف نمودن محلول ها غلظت یوهای سدیم و پتاسیم با استفاده از دستگاه فلایم فتومتر (Sherwood 410) برپایه محلول های استاندارد تهیه شده اندازه گیری شد(18).

تجزیه آماری

داده های جمع آوری شده به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. ضریب حساسیت به تنش1 در دو صفت وزن خشک دانه و وزن خشک بوته نیز با به کارگیری داده های مربوط به عملکرد در شرایط شاهد (Yp) و تنش (Ys) و استفاده از رابطه 1-ys/yp/1-d =SSI تعیین و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار تجزیه آماری شد. در این رابطه ys/yp=D می باشد. Ys، میانگین کل عملکرد صفت مورد نظر در شرایط تنش و YP، میانگین کل عملکرد صفت مورد نظر در شرایط شاهد می باشد. در این محاسبات از نرم افزارهای رایانه ای SAS, SPSS و Excel استفاده شد. میانگین ها به کمک آزمون چند دامنه ای دانکن و در سطح احتمال 0/05 مورد مقایسه قرار گرفتند.

پی نوشت ها :

* نویسنده مسئول
این مقاله بخشی از رساله دکتری مکاتبه کننده (مسعود گماریان) می باشد.
Email:msgomarian@yahoo.com

منبع: فصلنامه پژوهش در علوم کشاورزی شماره 5.