سازوکارهای فیزیولوژیک و مولکولی تحمل به شوری در غلات. 2) روش‌های به‌نژادی پیشرفته و چشم‌انداز آینده

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

2 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

3 استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

4 دانشیار پژوهش، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

10.22124/cr.2026.32537.1886

چکیده

مقدمه: شوری به‌عنوان یکی از مخرب‌ترین تنش‌های غیرزیستی، رشد و عملکرد محصولات کشاورزی را به‌طور جدی تحت تأثیر قرار داده و امنیت غذایی جهانی را تهدید می‌کند. از آنجا که فرآیند احیای فیزیکی اکوسیستم‌های شور بسیار زمان‌بر و پرهزینه است، توسعه ارقام متحمل به شوری در غلات استراتژیک مانند برنج، گندم و ذرت، به‌عنوان راهکاری پایدار و اقتصادی برای مقابله با این چالش مطرح می‌شود. هدف از این مقاله مروری، بررسی پیشرفت‌های اخیر در درک مکانیسم‌های تحمل به شوری و معرفی ابزارهای نوین به‎نژادی برای تسریع در تولید این ارقام است.

یافته‌های تحقیق: مطالعات نشان می‌دهد که مکانیسم‌های تحمل به شوری، به‌ویژه تنظیم اسمزی، میان گونه‌های مختلف گیاهی از تنوع قابل‌توجهی برخوردار است. برای مثال، گیاهانی مانند جو به‎دلیل توانایی بالای تنظیم اسمزی، تحمل بالاتری دارند، در حالی که گونه‌های حساسی مانند ذرت از این نظر محدودیت دارند. در سطح مولکولی، شناسایی تعداد زیادی از مکان صفت کمی (QTL) و ژن‌های کاربردی (مانند SOS1، HKT1 و NHX1) در هموستازی یونی و تجمع ترکیبات محافظتی نقش دارند، دریچه‌ای جدید به سوی به‎نژادی مولکولی گشوده است. اگرچه روش‌های کلاسیک به‎نژادی گیاهی در توسعه ارقام متحمل تا حدی موفق بوده‌اند، اما این روش‌ها غالباً ناکارآمد، زمان‌بر و وابسته به محیط هستند. علاوه بر این، ارزیابی فنوتیپی تحمل به شوری در شرایط مزرعه ممکن است با عملکرد واقعی گیاه تناقض داشته باشد که لزوم توسعه روش‌های استاندارد و قابل اطمینان را بیش از پیش نشان می‌دهد. چالش اصلی، انتقال همزمان و پایدار چندین ژن / QTL مؤثر به پس‌زمینه‌های ژنتیکی برتر است، چرا که تحمل به شوری یک صفت کمی پیچیده محسوب می‌شود و تکیه بر یک یا چند ژن منفرد برای دستیابی به مقاومت پایدار در شرایط مزرعه کافی نیست.

نتیجه‌گیری: ابزارهای نوین به‎نژادی گیاهی مانند انتخاب به کمک نشانگر (MAS)، مطالعات ارتباطی در سطح ژنوم (GWAS) و به‌ویژه فناوری‌های اُمیکس (ترانسکریپتومیکس، پروتئومیکس و متابولومیکس) و ویرایش ژنوم، انقلابی در فرآیند شناسایی و انتقال ژن‌های مطلوب ایجاد کرده‌اند. این فناوری‌ها امکان هرمی کردن ژن‌ها (Pyramiding Genes) و انتقال همزمان چندین آلل مقاومت به شوری را با دقت و سرعت بالا فراهم می‌سازند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Physiological and molecular mechanisms of salinity tolerance in cereals. II: Advanced breeding methods and future perspectives

نویسندگان [English]

  • Ahmad Majidimehr 1
  • Reza Amiri-Fahliani 2
  • Bahram Heidari 3
  • Gholamhassan Ranjbar 4
1 Research Assistant Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran.
2 Associate Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Yasouj University, Yasouj, Iran
3 Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran
4 Research Associate Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran
چکیده [English]

Introduction
Salinity is recognized as one of the most detrimental abiotic stresses, severely affecting the growth and productivity of agricultural crops and posing a significant threat to global food security. Given the time-consuming and costly nature of physically restoring saline ecosystems, the development of salt-tolerant cultivars in strategic cereals such as rice, wheat, and maize is considered a sustainable and cost-effective approach to address this challenge. This review aims to explore recent advances in understanding the mechanisms of salinity tolerance and to introduce modern breeding tools that can accelerate the development of such cultivars.

Research findings
Studies indicate that salinity tolerance mechanisms particularly osmotic adjustment vary significantly among plant species. For instance, barley exhibits higher tolerance due to its superior osmotic regulation capacity, whereas sensitive species like maize are more limited in this regard. At the molecular level, the identification of numerous quantitative trait loci (QTLs) and functional genes (e.g., SOS1, HKT1, and NHX1) involved in ion homeostasis and the accumulation of protective compounds has opened new avenues for molecular breeding. Although conventional breeding methods have achieved some success in developing salt-tolerant varieties, they are often inefficient, time-intensive, and environmentally dependent. Moreover, phenotypic evaluation of salinity tolerance under field conditions may not always reflect actual plant performance, highlighting the urgent need for standardized and reliable assessment methods. A major challenge lies in the simultaneous and stable introgression of multiple effective genes / QTLs into elite genetic backgrounds, as salinity tolerance is a complex quantitative trait. Relying on one or a few individual genes is insufficient to achieve durable resistance under field conditions.

Conclusion
Modern plant breeding tools such as marker-assisted selection (MAS), genome-wide association studies (GWAS), and especially omics technologies (transcriptomics, proteomics, and metabolomics), along with genome editing, have revolutionized the identification and transfer of desirable genes. These technologies enable precise and rapid gene pyramiding and the simultaneous transfer of multiple salinity-resistance alleles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CRISPR
  • Genome editing
  • Marker-assisted selection
  • Molecular breeding
  • Salinity tolerance