ارتباط بین صفات‎ رشدی ریشه و شاخص‌های فیزیولوژیک دو رقم گندم نان در شرایط تنش شوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استادیار و دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

توسعة سیستم ریشه­ای اصلی و فرعی نقشی اساسی در میزان دسترسی گیاه به آب و مواد غذایی در شرایط تنش‌های غیرزیستی به ویژه شوری دارد. به‌منظور درک ارتباط بین پاسخ‌های رشدی ریشه و شاخص‌های فیزیولوژیک اندام هوایی دو رقم گندم نان با تحمل شوری متفاوت (کویر و شیراز)، آزمایشی گلخانه‌ای با استفاده از لوله‎های پی‌وی‌سی در دو سطح شوری (0 و 150 میلی‌مولار کلرید سدیم) انجام شد. شوری سبب کاهش رشد طولی ریشه، طول کل ریشه، هدایت روزنه‌ای، محتوای آب نسبی، شاخص سبزینه­گی (کلروفیل) و وزن خشک اندام هوایی و ریشه در مقایسه با شاهد شد. اگرچه مقادیر اندازه‌گیری‌شده برای بیشتر صفات در رقم متحمل بیشتر از رقم حساس بود، ولی رشد طولی ریشه، طول کل ریشه و محتوای آب نسبی تحت تأثیر تیمار شوری کاهش بیشتری نسبت به رقم حساس نشان داد. بین ویژگی‌های رشدی ریشه و پاسخ‌های فیزیولوژیک گیاه در شرایط شوری همبستگی معنی‎داری مشاهده شد. با توجه به اثرهای به‌نسبت همسان شوری بر ویژگی‌های رشدی ریشه و اندام هوایی به نظر می‌رسد از پاسخ‌های رشدی ریشه می‌توان به‌عنوان معیاری برای غربالگری تحمل به شوری استفاده کرد. زیرا شوری خاک سبب کاهش توانایی گیاه برای جذب آب و درنتیجه کاهش سریع میزان رشد همراه با مجموعه‌ای از تغییرات فیزیولوژیکی بوده و درنهایت منجر به بروز اثرهای ناشی از تنش اسمزی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relation between root growth traits and physiological indices of two bread wheat cultivars under salt stress

نویسندگان [English]

  • Shokooh Fakhri 1
  • Afrasyab Rahnama 2
  • Mousa Meskarbashi Meskarbashi 3
1 M.Sc. Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
3 Associate Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
چکیده [English]

The development of seminal and lateral root system plays a major role in plant access to water and nutrients under abiotic stress, especially salinity. In order to understand the relation between root growth responsesand shoot physiological indices oftwo bread wheat cultivars contrasting in salt tolerance (Kavir and Shiraz), a greenhouse experiment was conducted with two salinity levels (0 and 150 mM NaCl), growing in PVC tubes. Salinity decreases seminal root length, total root length, stomatal conductance, relative water content, chlorophyll index, shoot and root dry weight when compared to control. Although, the values for most traits in salt-tolerant cultivar were more, but seminal root length, total root length and relative water content were less than susceptible ones under salt stress. A significant correlation was observed between root growth characteristics and physiological responses under salt stress. Thus, given the similar effects of salinity on growth characteristics of roots and shoots, it seems that root growth responses can be used as a valuable index for screening salinity tolerance. Because, salinity is caused to reduce the plant's ability to absorb water, resulting in a rapid decline in growth rates associated with a series of physiological changes and finally leads to osmotic stress effects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Osmotic stress
  • root
  • Salt tolerance
Aroca, R., Porcel, R. & Ruiz-Lozano, J.M. (2012). Regulation of root water uptake under abiotic stress conditions. Journal of Experimental Botany, 63, 43-57.
Deak, K.I. & Malamy, J. (2005). Osmotic regulation of root system architecture. The Plant Journal, 43, 17-28.
Galvan-Ampudia, C.S. & Testerink, C. (2011). Salt stress signals shape the plant root. Plant Biology, 14, 296-302.
Grewal, H.S. (2010). Water uptake, water use efficiency, plant growth and ionic balance of wheat, barley, canola and chickpea plants on a sodic vertosol with variable subsoil NaCl salinity. Agricultural Water Management, 97, 148-156.
Hammer, G.L., Dong, Z., McLean, G., Doherty, A., Messina, C., Schussler, J., Zinselmeier, C., Paszkiewicz, S. & Cooper, M. (2009). Can changes in canopy and/or root system architecture explain historical maize yield trends in the US corn belt?. Crop Science,49, 299-312.
James, R.A., Rivelli, A.R., Munns, R. & von Caemmerer, S. (2002). Factors affecting CO2 assimilation, leaf injury and growth in salt-stressed durum wheat. Functional Plant Biology, 29, 1393-1403.
James, R.A., Caemmerer, S.V., Condon, A.G., Zwart, A.B. & Munns, R., (2008). Genetic variation in tolerance to the osmotic stress component of salinity stress in durum wheat. Functional Plant Biology, 35, 111-123.
Manschadi, A.M., Christopher, J., deVoil, P. & Hammer, G.L. (2006). The rool of root architectural traits in adaptation of wheat to water-limited environments. Functional Plant Biology, 33, 823-837.
Matsuo, N., Ozawa, K. & Mochizuki, T. (2009). Genotypic differences in root hydraulic conductance of rice (Oryza sativa L.) in response to water regimes. Plant and Soil, 316, 25-34.
Marcińska, I., Czyczyło-Mysza, I., Skrzypek, E., Filek, M., Grzesiak, S., Grzesiak, M.T., Janowiak, F., Hura, T., Dziurka, M., Dziurka, K., Nowakowska, A. & Quarrie, S.A. (2013). Impact of osmotic stress on physiological and biochemical characteristics in drought-susceptible and drought-resistant wheat genotypes. Acta Physiologiae Plantarum, 35, 451-461.
Munns, R. (2002). Comparative physiology of salt and water stress. Plant, cell and environment, 25, 239-250.
Munns, R., James, R.A. & Lauchli, A. (2006). Approaches to increasing the salt tolerance of wheat and other cereals. Journal of Experimental Botany, 57, 1025-1043.
Munns, R. & Tester, M. (2008). Mechanisms of Salinity Tolerance. Annual Review of Plant Biology, 59, 651-81.
Munns, R. (2010b). Plant water content. In: Prometheus Wiki, Version1, http://www.publish.csiro.au/prometheuswiki, accessed: 17.05.10.
Ogawa, A., Shirado, S. & Toyofuku, K. (2011). Comparison of effect of salt stress on the cell death in seminal root and lateral root of rye seedlings by the modified TUNEL method. Plant Root, 6, 5-9.
Poustini, K. & Siosemardeh, A. (2004). Ion distribution in wheat cultivars in response to salinity stress. Field Crops Research, 85, 125-133.
Rahnama, A., Poustini, K., Tavakkol-Afshari, R. & Tavakoli, A. (2010). Growth and stomatal responses of bread wheat genotypes in tolerance to salt stress. International Journal of Biological and Life Sciences, 6(4), 216-221.
Rahnama, A., Munns, R., Poustini, K. & Watt, M. (2011). A screening method to identify genetic variation in root growth response to a salinity gradient. Journal of Experimental Botany, 62, 69-77.
Rivelli, A.R., James, R.A., Munns, R. & Condon, A.G. (2002). Effect of salinity on water relations and growth of wheat genotypes whit contrasting sodium uptake. Functional Plant Biology, 29, 1065-1074.
Sairam, R.K. & Srivastava, G.C. (2001). Water Stress Tolerance of Wheat (Triticum aestivum L.) Variations in Hydrogen Peroxide Accumulation and Antioxidant Activity in Tolerant and Susceptible Genotypes. Agronomy and Crop Science, 186, 63-70.
Sairam, R.K. & Tyagi, A. (2004). Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants. Current Science, 86, 407-421.
Shelden, M.C., Roessner, U., Sharp, R.E., Tester, M. & Bacic, A. (2013). Genetic variation in the root growth response of barley genotypes to salinity stress. Functional Plant Biology, 40(5), 516-530.
Shelden, M.C. & Roessner, U. (2013). Advances in functional genomics for investigating salinity stress tolerance mechanisms in cereals. Frontiersin Plant Science | Plant Biotechnology, 4(123), 1-8.
Tavakkoli, E., Rengasamy, P. & McDonald, G.K. (2010). The response of barley to salinity stress differs between hydroponic and soil systems. Functional Plant Biology, 37, 621-633.
Waines, J.G. & Ehdaie, B. (2005). Optimizing root characters and grain yield in wheat. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 41, 1-5.