تغییرات فیزیولوژیک ژنوتیپ‌های برگزیده گندم (Triticum aestivum L.) بر اساس عملکرد تحت شرایط دیم و آبیاری تکمیلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاوزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاوزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

4 استاد پژوهش، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مراغه، ایران

چکیده

مقدمه: امروز تولید گندم به عنوان مهمترین گیاه زراعی جهان، تحت تاثیر تغییرات فزاینده اقلیمی قرار گرفته است. در همین راستا، بررسی عکسالعملهای فیزیولوژیک و زراعی ژنوتیپ‌های مقاوم و حساس گندم به تنش خشکی در شرایط متغیر دیم، در کنار شناسایی ارتباطات موجود میان ویژگی‌های مربوط به مقاومت و حساسیت به شرایط نامساعد دارای اهمیت بسزایی می‌باشد. به همین منظور، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر شرایط دیم و آبیاری تکمیلی، بر ویژگی‌های فیزیولوژیک و صفات مرتبط با عملکرد گندم اجرا شد.

مواد و روش‌ها: این پژوهش برای ارزیابی تاثیر وضعیت دیم کامل و آبیاری تکمیلی بر روی فرایندهای بیوشیمیایی و عملکرد گندم نان، در دو ژنوتیپ مقاوم با عملکرد مناسب در شرایط دیم (4 و 33) و دو ژنوتیپ حساس با عملکرد ضعیف در شرایط دیم (30 و 40)، که حاصل نتایج بررسی‌های دو ساله 49 ژنوتیپ این گیاه بودند، در قالب طرح بلوک کامل تصادفی به صورت اسپیلیت پلات با سه تکرار در مزرعه موسسه تحقیقات دیم کشور در مراغه و در سال زراعی 99-1400 اجرا گردید. آبیاری تکمیلی پس از کاشت و در مرحله شکمی انجام پذیرفت. در این بررسی، فعالیت‌ آنزیم‌های آنتی اکسیدان، آسیب‌های اکسیداتیو ، ویژگی‌های بیوشیمیایی، عملکرد و اجزای عملکرد، جهت شناسایی تفاوت‌های موجود در ژنوتیپ‌ها، مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها و مقایسات میانگین‌ها نیز به ترتیب با نرم‌افزار SAS و آزمون LSD، در سطح احتمال پنج درصد انجام گردید.

یافته‌های پژوهش: ژنوتیپ‌های مورد بررسی، با توجه به درجه حساسیت خود، اختلافات گسترده‌ای را در پاسخ به تنش خشکی با یکدیگر نشان دادند به نحوی که میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان در شرایط دیم بیش‌تر از وضعیت آبیاری تکمیلی بوده که در این میان، ژنوتیپ‌ 4 در شرایط دیم بیش‌ترین فعالیت آنزیمی و کمترین میزان پراکسید هیدروژن و مالون دی‌آلدیید و ژنوتیپ 40 در شرایط آبیاری تکمیلی کمترین فعالیت آنزیمی و بالاترین مقدار این ترکیبات را ثبت کردند. در زمینه پرولین، ژنوتیپ 4 بالاترین مقدار پرولین را در شرایط دیم و ژنوتیپ‌های 30 و 40 کمترین میزان را در وضعیت آبیاری تکمیلی آشکار نمودند. عملکرد و اجزای عملکرد ژنوتیپ‌های بررسی شده نیز به عنوان برآیندی از تغییرات درونی گیاه، روند مشابهی را در این راستا آشکار ساختند به این صورت که ژنوتیپ‌های 4 و 33 بر خلاف ژنوتیپ‌های 30 و40، در دو جزء شمار سنبله در واحد سطح و شمار دانه در هر سنبله، بیش‌ترین مقادیر را در شرایط آبیاری تکمیلی از آنِ خود ساختند. همچنین، وزن هزار دانه این ژنوتیپ‌ها، هر چند با شیبی کمتر، از روند همسانی برخوردار بود که بررسی تغییرات مقادیر کلروفیل در این ژنوتیپ‌ها و همچنین، فعالیت‌های آنزیماتیک آنها می‌تواند توجیه‌کننده روند مزبور باشد.

نتیجه‌گیری: بررسی یافته‌های این پژوهش نشان داد که علی‌رغم تاثیرگذاری تیمارها بر ژنوتیپ‌های مورد بررسی، ژنوتیپ‌های مقاوم به تنش خشکی، با افزایش غلظت پرولین، حفظ ظرفیت کلروفیل و تشدید فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کارکرد بهتری را در شرایط تنش مزبور از خود نشان داده و پیرو آن، از کاهش عملکرد کمتری در این وضعیت برخوردار گردیدند. در واقع، جلوگیری از افزایش پراکسیدهیدروژن و مالون‌دی‌آلدیید در آنها می‌تواند موید و مکمل نتیجه فوق بوده و به برخورداری از عملکرد بالاتر در شرایط متغیر دیم کمک نماید. در این پژوهش، از میان اجزای عملکرد، صفات شمار دانه در سنبله و در مرتبه بعد، تعداد سنبله در واحد سطح، بیش‌ترین اثر مستقیم را بر عملکرد دانه داشتند که این مسأله می‌تواند نیاز به تمرکز بیش‌تر بر اجزای فوق را در آزمایش‌های مزرعه‌ای، در راستای دست‌یابی آسان‌تر و سریع‌تر به عملکرد بهینه توجیه نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Physiological changes of selected wheat genotypes (Triticum aestivum L.) based on yield under dry conditions and supplemental irrigation

نویسندگان [English]

  • Vahid Sedghyeh 1
  • Fariborz Shekari 2
  • Aَmin Abbasi 3
  • Mozaffar Roostaei 4
  • Naser Sabbaghnia 2
1 Graduate Ph.D., Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Maragheh University, Maragheh, Iran
2 Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Maragheh University, Maragheh, Iran
3 Associate Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Maragheh University, Maragheh, Iran
4 Research Professor, Dryland Agricultural Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Maragheh, Iran
چکیده [English]

Introduction
Today, wheat production as the most important crop in the word has been affected by increasing climate changes. In this regard, it is very important to investigate the physiological and agronomic reactions of resistant and sensitive wheat genotypes to drought stress under variable rainfall conditions, along with identifying the relationships between the characteristics of resistance and sensitivity to this stress. For this purpose, the current research was conducted with the aim of investigating the conditions of rainfed and supplemental irrigation, on the physiological characteristics and traits related to wheat yield.

Materials and methods
This research was conducted to investigate the effect of full dryland conditions and supplemental irrigation on biochemical processes and yield of bread wheat in two resistant genotypes with sutable yield (4 and 33) and two sensitive genotypes with poor yield (30 and 40) genotypes. From the two-year surveys of this crop, there were 49 genotypes that were implemented in the form of randomized complete block design in the form of split plots with three replications in the field of Dryland Agricultural Research Institute in Iran- Maragheh. Supplemental irrigation was done after planting and during the booting stage. In this study, the activity of antioxidant enzymes, oxidative damage, biochemical characteristics, yield and yield components were measured in order to identify differences in genotypes. Statistical analysis of data and comparison of averages were done with SAS software and LSD test at the probability level of one and five percent, respectively.

Research findings
According to the degree of sensitivity, the investigated genotypes showed great differences in response to drought stress, such that the activity level of antioxidant enzymes was higher in rainfed conditions than in supplemental irrigation conditions. Meanwhile, genotype 4 had the highest enzyme activity and the lowest amount of hydrogen peroxide and malondialdehyde in rainfed conditions, and genotype 40 had the lowest enzyme activity and the highest amount of these compounds in supplemental irrigation conditions. In terms of proline, genotype 4 showed the highest amount of proline in rainfed conditions and genotypes 30 and 40 showed the lowest amount in supplemental irrigation. The yield and yield components of the examined genotypes also showed a similar trend in this direction as a result of the internal changes of the plant. In this way, unlike genotypes 30 and 40, genotypes 4 and 33 produced the highest values in the two components of the number of spikes per unit area and the number of seeds per spike under supplemental irrigation conditions. Also, the weight of 1000 kernels of these genotypes had a similar trend, although with a lower slope. Of course, examining the changes in chlorophyll values in these genotypes as well as their enzyme activity can justify the mentioned process.

Conclusion
The examination of the findings of this research showed that despite the effects of the treatments on the examined genotypes, the genotypes resistant to drought stress, with the production of proline, maintaining the capacity of chlorophyll and intensifying the activity of antioxidant enzymes, showed a better performance in the mentioned stress conditions and after that, in these conditions, they had less performance reduction. Indeed, preventing the increase of hydrogen peroxide and malondialdehyde in them can support and complement the above result and help to have higher performance in variable rain conditions. In this research, among the yield components, the number of seeds in the spike, followed by spikes per unit area, had the most direct effect on grain yield. This approach can justify the need to focus more on the above components in field examinations, in order to achieve optimal yield easier and faster.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ascorbate peroxidase
  • Chlorophyll
  • Drought stress
  • Hydrogen peroxide
  • Proline