تأثیر تنش شوری بر صفات ریخت‌شناسی و فیزیولوژیک جمعیت رگه‌های نوترکیب جو حاصل از تلاقی ایگری × آریگاشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه تهران و مربی پژوهشی مؤسسۀ تحقیقات اصلاح و تهیۀ نهال بذر

2 دانشیار، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

3 استاد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

4 دانشیار، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

به‌منظور بررسی صفات ریخت‌شناسی (مورفولوژیک) و فیزیولوژیک مؤثر در مقاومت به شوری و ارتباط آنها با عملکرد دانه و نیز شاخص‌های تحمل و حساسیت به شوری در جو، 169 رگه (لاین) نوترکیب حاصل از تلاقی ایگری × آریگاشار، درقالب طرح آلفا لاتیس با دو تکرار به مدت دو سال (1390-1392) در ایستگاه  بیرجند در دو شرایط تنش شوری آب و خاک ( EC آب 10 و خاک 12 دسی زیمنس بر متر) و بدون تنش شوری مورد ارزیابی قرارگرفتند.  صفات روز تا سنبله‌دهی، روز تا رسیدن، طول سنبله، طول دم‌گل‌آذین یا ساق‌گل (پدانکل)، ارتفاع گیاه، محتوای سبزینه (کلروفیل)، میزان Na+ و K+  و K+/Na+  برگ پرچم، طول و عرض و سطح برگ پرچم، شمار دانه در سنبله، وزن هزاردانه، عملکرد زیستی (بیولوژیک)، عملکرد دانه، شاخص برداشت و شاخص‌های مقاومت به شوری اندازه‌گیری و محاسبه شدند. تجزیۀ واریانس مرکب صفات مورد ارزیابی در دو شرایط، اثرگذاری‌های معنی‌دار برای سال، ژن‌نمون (ژنوتیپ) و سال × ژن‌نمون در اغلب صفات نشان داد. در بین صفات اندازه‌گیری‌شده در شرایط تنش شوری، صفات عملکرد زیستی، شمار دانه، شاخص برداشت، میزان Na+ و نسبت K+/Na+ ، وزن هزاردانه و در شرایط بدون تنش عملکرد زیستی، شاخص برداشت و سطح برگ پرچم بالاترین همبستگی را با عملکرد دانه نشان دادند. با توجه به میانگین عملکرد تحت تنش (Ys) و بدون تنش (Yp) و شاخص‌های تحمل و حساسیت به شوری (SSI، TOL، MP، GMP، STI و Harm) رگه‌ها در چهار دسته شاملٍ؛ توان‌بالقوۀ (پتانسیل) عملکرد متوسط و مقاوم به شوری، توان‌بالقوۀ عملکرد پایین و حساس به شوری، توان ‌بالقوۀ عملکرد بالا و حساس به شوری و توان ‌بالقوۀ عملکرد بالا و مقاوم به شوری گروه‌بندی شدند. شاخص‌های GMP و STI بیشترین همبستگی را با عملکرد دانه در شرایط تنش و بدون تنش و با یکدیگر نشان دادند و به‌عنوان بهترین شاخص‌های متحمل به شوری در نظر گرفته‌شدند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Salinity Stress on Morphological and physiological Traits of Recombinant Inbred Lines Population of Barley derived a cross between Arigashar×Igri

نویسندگان [English]

  • Hamid Reza Nikkhah 1
  • Vali-Allah Mohammadi 2
  • Mohammad Reza Naghavi 3
  • Hassan Soltanloo 4
1 Ph. D. Student and Instructor, Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran
2 Associate Professor, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Professor, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
4 Associate Professor, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

In order to investigate effective morpho-physiological traits related to salinity resistance, and their relationship with grain yield as well as study of salinity tolerance and susceptibility indices in 169 barley recombinant inbred lines, a  population of barley derived from a cross between Arigashar and Igri, this experiments were carried out using alpha lattice design with two replications during years 2011 to 2013 in Birjand station under non-stress and salinity stress conditions (ECwater=10ds/m and ECsoil=12ds/m). During cropping seasons, lines were evaluated for morpho-physiological traits, day to heading, day to maturity, spike length, peduncle length, plant height, leaf chlorophyll content (SPAD), flag leaf Na+ and K+ content and K+/Na+, flag leaf length, width and area, grains in spike, thousand kernel weight (TKW), biological yield (BY), grain yield (YLD),harvest index(HI) and salinity tolerance and susceptibility indices. Combined analysis of variance of studied traits in two conditions   revealed significant difference among years, genotype and genotype×years interaction. Under salinity stress conditions, biological yield, grains in spike, harvest index,  flag leaf Na+ content and K+/Na+ and thousand  kernel weight(TKW) and under non-stress conditions, biological yield, harvest index and flag leaf area have high association with grain yield. With regard to grain yield under salinity and non-stress conditions (Ys and Yp ) and tolerance and susceptibility indices(SSI, TOL, MP, GMP, STI and Harm), liens were grouped in four classes,  including: a) semi-high-yielding and salinity tolerance, b) low-yielding and salinity susceptibility c) high-yielding and salinity susceptibility, and d) high-yielding and salinity tolerance.GMP and STI indices had the highest correlation with grain yield under stress and non-stress conditions, and selected as the best salinity tolerance indices.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Barley
  • Salinity stress
  • yield
  • K+/Na+
  • Physiological traits
  • tolerance and susceptibility indices

مراجع

  1. Al Tahir, O. A. (1997). Effects of water quality and frequency of irrigation growth and yield of barley. Agron. J, 48, 74-75.
  2. Bennett, J. & Khush, G.S. (2003). Enhancing salt tolerance in crops. Through molecular breeding: A new strategy. Journal of Crop Production, 7, 11-65.
  3. Borzouie, A., Kaffi, M., Khazaie, H. & Mossavi Shalmani, A. (2011). Effects of water salinity of irrigation on root traits in two wheat varieties (susceptible and resistance) and its relationship with grain yield under greenhouse conditions. Journal of Greenhouse Culture Science and Technology, 8, 95-106. (In Farsi)
  4. Dadashi, M.R., Majidi Hervan, I., Soltani, A. & Noorinia, A.A. (2008). Evalution of different genotypes of barley to salinity stress. Journal of Agricultural Science, 1, 181-191. (In Farsi)
  5. Dolatpanah, T., Roustaee, M., Ahakpaz, F. & Mohebalipoor, N. (2013). Effect of drought stress on grain yield and yield components of winter and facultative barley genotypes in Maragheh region. Seed and Plant Improvement Journal, 29-1 (2), 257-275. (In Farsi)
  6. El-Hendawy, S.E., Ruan, Y., Hu, Y. & Schmidhalter, U. (2009). A comparison of screening criteria for salt tolerance in wheat under field and controlled environmental conditions. Journal of Agronomy and Crop Science, 195, 356-367.
  7. FAO, (2008). FAO Land and Plant Nutrition Management Service. http://wwwfaoorg/ag/agl/agll/spush
  8. Fernandez, G. C. (1992). Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: proceeding of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and other food Crops in Temperature and Water Stress, 13-16 Aug., 1992, Taiwan, pp. 257-270.
  9. Flowers, T.J. (2004). Improving crop salt tolerance. J. Exp. Bot., 55, 307-319.
  10. Greenway, H. & Munns, R. (1980). Mechanisms of salt tolerance in non-halophytes. Annu. Rev. Plant Phys, 31, 149-190.
  11. Francois, L.E. (1999). Time of salt stress affects growth and yield components of irrigation wheat. Agron. J, 86, 100-107.
  12. Garthwaite, A.J., von Bothmer, R. & Colmer, T.D. (2005). Salt tolerance in wild Hordeum species is associated with restricted entry of Na+ and Cl- into the shoots. J Exp Bot., 56, 2365-2378.
  13. Grive, G. E. (1993). Leaf and spiklet primordial protein synthesis in barley roots. Plant Physiol, 183, 517-524.
  14. Horie, T., Hauser, F. & Schroeder, J.I. (2009). HKT transporter-mediated salinity resistance mechanisms in Arabidopsis and monocot crop plants. Trends Plant Sci, 14, 660-668.
  15. Isla, R., Aragues, R. & Royo, A. (1998). Validity of various physiological traits as screening criteria for salt tolerance in barley. Field Crops Research, 58, 97-107.
  16. Jamil, A., Riaz, S., Ashraf, M. & Foolad, M.R. (2011). Gene expression profiling of plants under salt stress. Critical Reviews in Plant Sciences, 30, 435-458.
  17. Maas, E.V. (1986). Salt tolerance of plants. Appl. Agr. Res, 1, 12-26.
  18. Mian, A., Senadheera, P. & Maathuis, F.J. (2011). Improving crop salt tolerance: Anion and cation transporters as genetic engineering targets. Global Science Books, Plant Stress, 5, 64-72.
  19. Munns, R., Husain, S., Rivelli, A.R., James, R.A., Condon, A.G., Lindsay, M.P., Lagudah, E.S., Schachtman D.P. & Hare, R.A. (2002). Avenues for increasing salt tolerance of crops, and the role of physiologically based selection traits. Plant and Soil, 247, 93-105.
  20. Munns R. & Tester, M. (2008). Mechanisms of salinity tolerance. Annu. Rev. Plant Biol., 59, 651-681.
  21. Nevo E. & Chen, G. (2010). Drought and salt tolerances in wild relatives for wheat and barley improvement. Plant Cell Environment, 33, 670-685.
  22. Nguyen, V. L. (2012). Identification of traits and QTLs contributing to salt tolerance in barley (Hordeum vulgare L.). Ph. D. dissertation, University of Wageningen, Netherland.
  23. Rajendran, K., Tester, M. & Roy, S.J. (2009). Quantifying the three main components of salinity tolerance in cereals. Plant Cell and Environment, 32, 237-249.
  24. Roy, S.J., Tucker E.J. & Tester, M. (2011). Genetic analysis of abiotic stress tolerance in crops. Current Opinion in Plant Biology, 14, 232-239.
  25. Sardoie Nasab, S., Mohammadinezhad, Gh., Zebarjadi, A., Nakhoda, B., Amini, A. & Majidi Hervan, I.(2013). Response of bread wheat lines to salinity stress. Seed and Plant Improvement Journal, 29-1(1), 81-102. (In Farsi)
  26. Saisho, D. & Takeda, K. (2011). Barley: emergence as a new research material of crop science. Plant Cell Physiol., 52, 724-727.
  27. Schulte, D., Close, T.J. Graner, A., Langridge, P., Matsumoto, T., Muehlbauer, G., Sato, K., Schulman, A.H., Waugh, R., Wise, R.P. & Stein, N. (2009). The international barley sequencing consortium-at the threshold of efficient access to the barley genome. Plant Physiology, 149, 142-147.
  28. Shabala, S., Cuin, T.A., Pang, J., Percey, W., Chen, Z., Conn, S., Eing, C. & Wegner, L.H. (2010). Xylem ionic relations and salinity tolerance in barley. Plant  J,  61, 839-853.
  29. Tavakkoli, E., Fatehi, F., Coventry, S., Rengasamy, P. & McDonald, G.K. (2011). Additive effects of Na+ and Cl- ions on barley growth under salinity stress. Journal of Experimental Botany, 62, 2189-2203.
  30. Tester M. & Davenport, R. (2003). Na+ tolerance and Na+ transport in higher plants. Annals of Botany, 91, 503-527.
  31. Tester, M. & Langridge, P. (2010). Breeding technologies to increase crop production in a changing world. Science, 327, 818-822.
  32. Tilman, D., Balzer, C., Hill, J., & Befort, B.L. (2011). B.L.Global food demand and the sustainable intensification of agriculture. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108, 20260-20264.
  33. Tuteja, N. (2007). Mechanisms of high salinity tolerance in plants. Methods Enzymol, 428, 419-438.
  34. Wayssimall Amiri, I., Haghparast, R., Aghaee, M., Farshadfar, E. & Rajabi, R. (2012). Evaluation of drought tolerance of barley (Hordeum vulgare L.) genotypes using physiological characteristics and drought tolerance indices. Seed and Plant Improvement Journal, 26-1 (1), 43-60. (In Farsi)

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 06 مرداد 1393
  • تاریخ بازنگری: 09 اردیبهشت 1394
  • تاریخ پذیرش: 13 اردیبهشت 1394
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1394

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار