ارزیابی تحمل به شوری در 43 ژنوتیپ عدس به همراه رقم زراعی مردم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران

2 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه به‌نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

چکیده

مطالعه حاضر به‌منظور دسته‌بندی پاسخ ژنوتیپ‌های مختلف عدس (Lens culinaris Medik) به تنش شوری در فاز جوانه­زنی و استقرار گیاهچه، در دو مرحله به صورت آزمایش فاکتوریل و برپایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه انجام شد. 44 ژنوتیپ عدس به همراه چهار سطح شوری، فاکتورهای مرحله اول و چهار ژنوتیپ عدس به همراه چهار سطح شوری، فاکتورهای مرحله دوم بودند. چهار سطح تنش شوری در آزمایش اول، حاصل ترکیب خاک معمولی با خاک دارای شوری طبیعی در نسبت­های وزنی یک، دو به یک، یک به یک و یک به دو (به‌ترتیب خاک معمولی و خاک شور) و در آزمایش، دوم ناشی از NaCl (صفر، 60، 120 و 180 میلی­مولار) بود. برخی صفات مورفولوژیکی به همراه محتوای کلروفیل a و b، کاروتنوئید و پرولین مورد ارزیابی قرار گرفتند. طبق نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده­ها، اختلاف معنی­داری بین ژنوتیپ­ها در پاسخ به تنش شوری وجود داشت و افزایش میزان خسارت، متناسب با افزایش تنش شوری بود. به‌منظور دسته­بندی ژنوتیپ­ها از نظر پاسخ به تنش شوری در آزمایش اول، تجزیه خوشه­ای و تجزیه به مولفه­های اصلی انجام شد و ژنوتیپ­ها در چهار گروه مختلف دسته­بندی شدند. چهار ژنوتیپ آزمایش دوم با توجه به نتایج مرحله اول انتخاب شدند. به طور کلی نتایج نشان داد که در بین ژنوتیپ­های مورد مطالعه عدس، تنوع بالایی از نظر پاسخ به تنش شوری وجود داشت که می­تواند در برنامه­های اصلاح ارقام زراعی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of 43 genotypes and Mardom cultivar of lentils under salt stress

نویسندگان [English]

  • Davood dadashi 1
  • Alireza Abbasi 2
  • Ahmad Ahmadi Laki 3
1 Agronomy and Plant Breeding Departmnt, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Iran
2 Agronomy and Plant Breeding Departmnt, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Iran
3 Plant Breeding and Biotechnology Department, University of Tabriz, Iran.
چکیده [English]

This project was carried out to study and classify the lentil (Lens culinaris Medik) genotypes during germination and seedling establishment, in Greenhouse and in two stages. First stage was carried out with 43 genotypes and Mardom cultivar of lentil in 4 levels of salinity and 3 replications in factorial experiment in as a completely randomized design in a combination of non-saline and saline soil in the 1, 2-1, 1-1 and 1-2 weight ratios (respectively non-saline soil and saline soil). Second stage was carried out with 3 genotypes and Mardom cultivar of lentil in 4 levels of salinity of NaCl (0, 60, 120, 180 mM) and 3 replications in a factorial experiment based on a completely randomized design. In this project, some morphological characteristics as well as the content of chlorophyll a and b, carotenoids and proline were evaluated. Analysis of the results showed that as the salinity increased, morphological traits in most genotypes were significantly damaged. For clustering genotypes in the first experiment, cluster analysis and principal component analysis was carried out and genotypes were classified in four different groups. 4 genotypes for second experiment were selected according to the results of cluster analysis. Results showed that there was high diversity in lentil genotypes in response to salt stress, and we can use this diversity in cultivars breeding programs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • genotype screening
  • Mardom cultivar
  • Lentil
  • salinity
  • Seedling establishment

مقدمه

 

شوری از جمله مهمترین تنش­های محیطی به شمار می­رود که رشد و تولید محصولات زراعی را تحت تأثیر قرار می­دهد (Abdul-Jaleel et al., 2007). به شرایطی که در آن مقدار نمک­های محلول خاک تا حد زیان­بار افزایش یابد و باعث بروز اثرات مضر در گیاهان شود، شوری گفته می­شود .(Ates et al., 2007) حتی نمک­های ضروری نیز در غلظت­های بالا می‌توانند سبب بروز اثرات تنش شوری شوند ( Sidari et al., 2008). املاح خاک با کاهش پتانسیل آب در محیط ریشه، جذب آب توسط گیاه را با محدودیت رو به رو می‌کنند و عملکرد طبیعی گیاه را دچار اختلال می‌نمایند
 ) (Mauromicale, & Licandro, 2002. میزان خسارت تنش شوری به ژنوتیپ و مراحل نموی گیاه و شدت و مدت زمان تنش بستگی دارد (Manchanda et al., 2008). تنش شوری تقریباً تمامی فرایندهای بیولوژیکی و فیزیولوژیکی اصلی گیاه از جمله فتوسنتز و رشد را در اندازه­های مختلف تحت تأثیر قرار می­دهد
 (Parida & Das, 2005). کاهش رشد (Kerepesi & Galiba, 2000)، جوانه­زنی (Patel et al., 2011) و میزان ماده خشک ریشه، ساقه و برگ در گیاهان تحت تنش شوری گزارش شده است (Huang et al., 2010). مطالعه شاخص­های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاه در شرایط تنش شوری در محیط گلخانه می­تواند در انتخاب گیاهان مقاوم به تنش سودمند باشد (Ashraf and Harris, 2004)، چراکه تغییرات مورفولوژیکی، حاصل تغییرات فیزیولوژیکی و متابولیکی گیاه است و می­تواند به‌منظوربرای غربال اولیه گیاهان جهت بررسی­های بیشتر مورد استفاده قرار گیرد (Ahmad et al., 2005). محتوای پرولین و کلروفیل، از جمله صفات مورد استفاده برای انتخاب اولیه گیاهان متحمل به تنش شوری می­باشد (Ashraf, 2001; Hester et al., 2001)، زیرا تحقیقات نشان داده­اند که بین این شاخص­ها و میزان تحمل به تنش شوری ارتباط وجود دارد؛ این روابط در محیط گلخانه نیز می­تواند صادق باشد (Ashraf, 2004). عدس، یکی از مهم­ترین لگوم­ها در سیستم­های کشت محسوب می­شود که دانه­های آن، سرشار از پروتئین­هایی با کیفیت بالا برای بشر و کاه و کلش آن، غذای با ارزشی در تغذیه دام­ها می­باشد (Katerji et al., 2001). با این که این گیاه به تنش شوری بسیار حساس است (Katerji et al., 2001)، اما بین ژنوتیپ­ها و ارقام مختلف از نظر حساسیت به تنش شوری تفاوت وجود دارد؛ بنابراین برای مهندسی گیاهان متحمل به تنش شوری می­توان از تنوع موجود در ژنوتیپ­ها بهره جست. برای این منظور، بررسی واکنش ژنوتیپ­های مختلف در شرایط تنش شوری می­تواند در شناسایی ژنوتیپ­های برتر برای کارهای اصلاحی بسیار ارزشمند باشد. تحقیق حاضر، جهت مطالعه ژنوتیپ­های عدس موجود در بانک ژن گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس کشاورزی دانشگاه تهران در شرایط تنش شوری انجام شد.

 

مواد و روش­ها

به‌منظور ارزیابی واکنش ژنوتیپ­های مختلف عدس تحت شرایط تنش شوری، دو آزمایش جداگانه در گلخانه تحقیقاتی گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران انجام شد. هر دو آزمایش با چهار سطح تنش شوری، به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در بستر خاکی، در گلخانه های با دمای حدوداً c ˚25 با 16 ساعت روشنایی و هشت ساعت تاریکی انجام شد.

در مرحله اول، 43 ژنوتیپ عدس به همراه رقم زراعی مردم از محل بانک ژن پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران- واقع در کرج، تهیه شد.

خاک مورد استفاده در مرحله اول، دارای شوری طبیعی با هدایت الکتریکی mS/cm 9/24 بود که از خاک­های شور شهرستان نظرآباد کرج تهیه شد. به‌منظور ایجاد سطوح مختلف شوری، خاک مذکور با خاک معمولی که دارای میزان هدایت الکتریکی برابر با mS/cm 78/3 بود، در نسبت­های وزنی دو به یک، یک به یک و یک به دو (به‌ترتیب خاک معمولی و خاک شور) مخلوط شد. خاک­های نهایی به‌ترتیب دارای هدایت الکتریکی mS/cm  78/3 (خاک شاهد)، 95/9، 14 و mS/cm  17 بودند. ضدعفونی بذرها با استفاده از هیپوکلرید سدیم پنج درصد انجام شد و بذرها در سینی­های مخصوص کاشته شدند. آبیاری به‌صورت روزانه با 50 سی­سی آب مقطر برای هر پلات انجام ­شد و شمارش بذرهای سبز شده، هر 24 ساعت و به مدت 14 روز متوالی صورت گرفت. تمامی نمونه­ها در روز پانزدهم برداشت شدند. طول ریشه و ساقه با استفاده از خط­کش و وزن تر ساقه بلافاصله پس از برداشت، با ترازوی حساس اندازه­گیری شد. وزن خشک ریشه و ساقه پس از خشک­کردن کامل در دمایc ˚70، با ترازوی حساس اندازه­گیری شد. سپس با استفاده از فرمول­های زیر، مولفه­هایی نظیر شاخص بنیه گیاهچه (Abdul-Baki and Anderson, 1973) نیز محاسبه شد.

SVI= (A + B) × C

SL= RL+SL

در این معادلات، SVI: شاخص بنیه گیاهچه، A: میانگین طول ساقه اولیه، B: میانگین طول ریشه اولیه، C: درصد جوانه‌زنی نهایی، SL: طول گیاهچه، RL: طول ریشه‌ و SL: طول ساقه است.

 

 

جدول 1- اسامی و منشاء ژنوتیپ­های عدس مورد مطالعه در این پژوهش.

Table 1. Names and origin of lentil genotypes studied in this research

origin

Genotypic code

Number genotype in gene bank  and paper

origin

Genotypic code

Number genotype in gene bank  and paper

Syria

33-ICARDA-ill6042

701

Syria

33-ICA-63134

553

Syria

33-ICA-ILL06235

703

Syria

33-ICA-63119

559

Turkey

33-153-26279-68

714

Syria

33-ICA-63139

564

Syria

33-ICARDA-ill4400

715

Syria

33-ICA-63108

565

Lebanon

33-058-ill851

717

Syria

33-ICA-ill05747

588

Iran

33-072-10706

719

Syria

33-ICA-ill05753

606

Syria

33-ICA-ILL4368

724

Syria

33-146-05817

607

Syria

33-ICA-ILL49

738

Syria

33-ICA-ill04400

608

Iraq

33-072-79SH4890

741

Iran

33-071-ill05753

609

Iraq

33-072-13621-153

742

Syria

33-ICA-ill5748

613

Shooshtar

33-071-10150

745

Syria

33-ICA-ill5845

622

India

33-069-00066

746

Syria

33-ICA-ill6001

629

Chile

33-032-10316

747

Syria

33-ICA-ill6195

638

Chile

33-032-10344

748

Syria

33-ICA-ill6205

648

Ardebil

33-071-10434

749

Syria

33-ICA-ill-6206

649

Fars

33-071-10646

752

Syria

33-ICA-ill6212

655

Jiroft

33-071-10919

753

Jordan

33-079-ill5582

669

Azarbayejan

33-071-10685

756

Syria

33-ICA- ill5803

680

Fars

33-071-10960

757

Syria

33-071-10437

689

Isfahan

33-071-11043-2

760

Syria

33-ICA-ill5840

690

----

-----

---

Syria

696-ICARDA-ill6014

696

 

 

در مرحله دوم، سه ژنوتیپ منتخب از مرحله اول که بر اساس واکنش به تنش شوری کلاستربندی شده بودند، انتخاب و به همراه رقم زراعی مردم ارزیابی شدند. برخلاف مرحله اول، در این آزمایش، چهار سطح تیمار شوری (صفر، 60، 120 و 180 میلی­مولار) به‌طور مصنوعی از طریق حل کردن مقادیر مشخصی نمک طعام (NaCl) در آب مقطر تهیه شد. آبیاری پلات­ها با استفاده از محلول­های نمکی صورت گرفت و پلات­های شاهد با آب مقطر آبیاری شدند. تعداد 10 بذر در هر یک از پلات­ها (گلدان‌ها) در بستر خاک معمولی کشت شدند و شمارش بذرهای سبز شده به‌طور روزانه تا 14 روز ادامه یافت. نمونه­گیری در روز پانزدهم انجام شد و بعد از اندازه­گیری وزن تر ریشه و ساقه با استفاده از ترازوی حساس و اندازه­گیری طول ساقه با استفاده از خط­کش، نمونه­ها­ در فویل بسته­بندی شدند و به فریزر 70- درجه سانتی­گراد منتقل شدند. جهت اندازه­گیری محتوی پرولینِ اندام هوایی(Bates, 1937) ، یک دهم گرم از نمونه‌های اندام هوایی برداشته شد و پس از کوبیدن در نیتروژن مایع، با پنج میلی‌لیتر سولفوسالیسیلیک اسید سه درصد مخلوط شد. سپس نمونه‌ها در سانتریفیوژ با سرعت 3000 دور در دقیقه در دمای اتاق به مدت پنج دقیقه قرار گرفت. سوپرناتانت حاصل با پنج میلی‌لیتر اسید استیک گلاسیال و پنج میلی‌لیتر نین‌هیدرین مخلوط شد. سپس نمونه‌ها یک ساعت در حمام آب گرم قرار گرفتند و 10 میلی‌لیتر تولوئن به محلول اضافه شد و به مدت 20 ثانیه با ورتکس مخلوط شد. سپس مقادیر پرولین  موجود در نمونه‌ها با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 520 نانومتر خوانده شد. همچنین جهت استخراج و اندازه‌گیری میزان کلروفیل a و b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها، متناسب با پروتوکل­های مربوطه، مقدار مشخصی از نمونه­های اندام هوایی در نیتروژن مایع در هاون کوبیده شد. به‌منظور استخراج کلروفیل و کاروتنوئید با روش استون  (Arnon, 1967)، نیم گرم از ماده گیاهی با استفاده از نیتروژن مایع در هاون خرد شد و 20 میلی­لیتر استون 80 درصد به نمونه اضافه شد و در سانتریفیوژ با سرعت 6000 دور در دقیقه به مدت 10 دقیقه قرار گرفت. سپس مقداری از عصاره فوقانی در کووت اسپکتوفتومتر ریخته شد و میزان جذب عصاره استخراج­شده در طول موج­های 645، 663 و 470 نانومتر، به‌ترتیب برای کلرفیل b،  a و کاروتنوئید قرائت شد و با استفاده از روابط زیر، میزان کلروفیل a،  b و کل و کاروتنوئید بر حسب میلی­گرم بر گرم وزن تر ماده گیاهی محاسبه شد .(Arnon, 1967; Ebrahimi et al., 2016).

Chlorophyll a (mg/g) = ((12.7× A663) – (2.69 × A645))  ×V/1000 × W

Chlorophyll b (mg/g) = ((22.9× A645) – (4.69 × A663))  ×V/1000 × W

Total Chlorophyll (mg/g) = ((20.2× A645) – (8.02 × A663))  ×V/1000 × W

carotenoid (mg/g) = (100 (A470) - 3.27(mg chl. a) – 104(mg chl. b))/227

 

در روابط بالا، A: میزان جذب در طول موج مورد نظر، V: حجم نهایی استون 80 درصد بر حسب میلی­لیتر و w:  وزن برگ تازه برحسب گرم می­باشد. برای تجزیه و تحلیل داده­ها و در نهایت گروه­بندی ژنوتیپ­های عدس بر اساس واکنش در شرایط شوری، از روش­های چند متغیره آماری استفاده شد. روش­های آماری مورد استفاده، شامل تجزیه و تحلیل مولفه­های اصلی برای تفسیر بهتر رفتار ژنوتیپ­ها بود. برای تجزیه و تحلیل­های آماری و رسم نمودارها از نرم‌افزارهای MSTATC و Excel و برای مقایسه میانگین در آزمایش اول، از آزمون LSD و در آزمایش دوم، از آزمون  دانکن در سطح احتمال پنج درصد استفاده شد. تجزیه خوشه­ای و تجزیه به مؤلفه­های اصلی نیز با نرم­افزار SPSS24 انجام شد.

 

نتایج و بحث

آزمایش اول

نتایج تجزیه واریانس صفات مورد بررسی در آزمایش اول (جدول 2) نشان داد که اثرات فاکتورهای A و B (به‌ترتیب ژنوتیپ و تنش) و همچنین اثرات متقابل آن‌ها در سطح یک درصد برای کلیه صفات اندازه­گیری­شده معنی­دار بود.

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در 43 ژنوتیپ و رقم مردم عدس.

Table 2. Variance analysis of the studied traits of 43 genotypes and Mardom cultivar of lentil

Mean Square

df

S.O.V.

Seed vigor index

Percentage of germination

fresh weight shoot

dry weight shoot

dry weight root

seedling length

shoot length

root length

23336.3**

1261.207**

0.010**

0.000**

0.000**

33.098**

15.296**

5.69**

43

A Factor

(Genotype)

13873.88**

54394.658**

0.103**

0.001**

0.000**

1348.579**

536.704**

193.9**

3

B Factor (salinity)

71856.05**

625.592**

0.001**

0.000**

0.000**

5.669**

2.634**

1.529**

129

AB

38349.39

382.737

0.000

0.000

0.000

1.546

0.699

0.462

352

Error

36.39

32.04

17.59

24.68

28.39

16.32

17.29

24.25

 

C.V (%)

** معنی­دار در سطح احتمال یک درصد

** Significant at %1 of probability level.

 

 

 

بررسی ترکیبات تیماری (جدول 3) نشان داد که با افزایش سطح تنش شوری در ژنوتیپ­های مختلف، میزان خسارت نیز به صورت معنی­داری افزایش پیدا کرد؛ این خسارت می­تواند به دلیل اختلالات فیزیولوژیکی و فتوسنتزی ناشی از تنش شوری باشد ((Ashraf, 2008. همچنین مطابق با تحقیقات صورت گرفته، شوری از طریق کاهش تعداد و اندازه سلول­ها، باعث کاهش رشد و کاهش وزن خشک گیاه می­شود .(Mirmohammady  et al., 2002)

 

 

جدول 3- مقایسه میانگین­ اثر متقابل ژنوتیپ­ها و سطوح تنش بر صفات اندازه­گیری شده.

Table 3. Mean comparison of the interaction effects genotypes and stress levels on measured traits.

Genotype

Stress*

Root length  (cm)

Genotype

Stress

Shoot length (cm)

Genotype

Stress

Seedling  length (cm)

Genotype

Stress

Dry weight root (g)

Genotype

Stress

Dry weight shoot (g)

Genotype

Stress

Fresh weight shoot (g)

Genotype

Stress

Percentage of germination (%)

Genotype

Stress

Seed vigor index

724

1

7.05

747

1

8.97

719

1

15.5

607

1

0.0095

649

1

0.017

609

1

0.217

559

1

100

714

1

1433.3

719

1

6.7

719

1

8.75

756

1

14.75

724

1

0.0087

607

1

0.016

756

1

0.208

607

1

100

607

1

1300.8

724

2

6.66

756

1

8.67

714

1

14.33

M

2

0.0082

747

1

0.016

773

1

0.201

629

1

100

669

1

1258. 9

756

1

6.08

649

1

8.25

747

1

14.092

756

1

0.008

756

1

0.0164

607

1

0.194

648

1

100

749

1

1250

M

1

5.85

753

1

8.17

724

1

13.55

715

1

0.008

719

1

0.016

649

1

0.193

649

2

100

724

1

1220.13

565

1

5.83

745

1

8.083

649

1

13.375

715

2

0.0077

756

2

0.0159

747

1

0.193

669

1

100

719

1

1205. 6

742

1

5.82

588

1

8.017

M

1

13.375

756

2

0.0076

753

1

0.0151

773

2

0.191

669

2

100

742

1

1191. 7

607

1

5.74

756

2

608

607

1

13.008

717

1

0.0076

588

1

0.0142

609

2

0.19

689

2

100

756

1

1152. 8

714

1

5.56

747

2

7.93

756

2

12.917

649

1

0.0076

559

1

0.0139

773

3

0.187

696

1

100

745

1

1126.4

649

1

5.12

608

1

7.83

745

1

12.625

747

1

0.0073

747

2

0.0138

741

1

0.183

703

1

100

703

1

1118.3

747

1

5.12

753

2

7.806

669

1

12.59

717

2

0.0072

689

1

0.0137

622

1

0.181

714

1

100

746

1

1105

741

1

5.08

714

1

7.76

749

1

12.5

719

1

0.007

741

1

0.0136

756

2

0.18

742

1

100

753

1

1099.4

749

1

5.08

669

1

7.756

724

2

12.33

M

1

0.0065

753

3

0.0136

607

2

0.177

746

1

100

747

1

1091.9

689

1

4.91

747

3

7.75

753

1

12.32

649

2

0.0064

748

1

0.01345

719

1

0.177

749

1

100

M

1

1040.3

756

2

4.91

608

2

7.63

714

3

12.17

689

1

0.0062

747

3

0.0134

607

3

0.172

752

1

100

648

1

1028.3

.......

690

4

0.62

559

4

1

690

4

1.87

648

3

0.000833

771

4

0.0019

690

4

0.05

648

4

22.1

690

4

62.3

655

4

0.58

714

4

1

742

4

1.62

773

4

0.0008

559

3

0.0018

742

4

0.05

690

4

22.1

559

4

51.2

714

4

0.5

771

4

0.875

771

4

1.62

742

4

0.00075

655

4

0.0015

771

4

0.0475

559

4

22

742

4

41.5

773

4

0.5

559

3

0.83

714

4

1.5

771

4

0.00067

742

4

0.0012

773

4

0.047

714

4

22

714

4

38.8

742

4

0.37

773

4

0.611

773

4

1.11

648

4

0.0006

773

4

0.001

714

4

0.0375

742

4

22

773

4

37

638

2

0

638

2

0

638

2

0

638

2

0

638

2

0

638

2

0

638

2

0

638

2

0

638

3

0

638

3

0

638

3

0

638

3

0

638

3

0

638

3

0

638

3

0

638

3

0

638

4

0

638

4

0

638

4

0

638

4

0

638

4

0

638

4

0

638

4

0

638

4

0

689

4

0

689

4

0

689

4

0

689

4

0

689

4

0

689

4

0

689

4

0

689

4

0

715

4

0

715

4

0

715

4

0

715

4

0

715

4

0

715

4

0

715

4

0

715

4

0

LSD

0.392

 

 

0.4826

 

 

0.7178

 

 

0.0006

 

 

0.0012

 

 

0.0123

 

 

11.295

 

 

113.06

 

* سطوح تنش شوری: شماره 1: خاک معمولی با هدایت الکتریکی  mS/cm78/3، شماره 2: خاک با هدایت الکتریکی mS/cm 95/9، شماره 3: خاک با هدایت الکتریکی mS/cm 14و شماره 4: خاک با هدایت الکتریکی mS/cm 17

Salt stress levels: 1) normal soil, EC=3.78 mS/cm; 2) soil, EC=9.95 mS/cm; 3) soil, EC=14 mS/cm and 4) soil, EC=17 mS/cm.

 

 

به‌منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی و دسته­بندی ژنوتیپ­ها، از روش­های تجزیه به مولفه­های اصلی و تجزیه خوشه­ای استفاده شد. ژنوتیپ­های مورد مطالعه با استفاده از الگوریتم WARD تجزیه خوشه­ای و میانگین داده­های کلیه صفات، گروه­بندی شدند (شکل 1). برای تعیین محل برش دندوگرام نیز تجزیه­ تابع تشخیص انجام شد (جدول 4).

 

 

جدول 4- تجزیه تابع تشخیص برای تعیین برش دندروگرام حاصل از تجزیه خوشه­ای بر اساس کلیه صفات در 44 ژنوتیپ عدس

Table 4.  Discriminant function analysis to determine the location of the dendrogram cutting

group

p-value

Wilks,lambda

Chi-Square

2

0.000

0.302

147.156

3

0.000

0.550

73.546

4

0.004

0.771

31.931

5

0.578

0.962

4.738

 

 

بر اساس نتایج تجزیه تابع تشخیص، نمودار دندوگرام برش یافته و چهار گروه ژنوتیپی به‌دست آمد. گروه اول شامل ژنوتیپ­های 608، مردم، 745، 715، 753، 719، 746، 747، 749، 748، 669، 724؛ گروه دوم شامل ژنوتیپ­های 609، 680، 689، 564؛ گروه سوم شامل ژنوتیپ­های 622، 771، 629، 717، 773، 553، 741، 760، 559، 613، 565، 655، 738، 606، 701، 690، 696 و گروه چهارم شامل ژنوتیپ­های 648، 756، 742، 588، 703، 752، 757، 607، 649، 714 و 638 بودند. همچنین تجزیه به مولفه­های اصلی در 44 ژنوتیپ مورد ارزیابی، بر اساس صفات مورد مطالعه نشان داد که حدود 86 درصد از تغییرات کل، توسط دو مولفه­ اصلی اول توجیه شد (جدول 5).

 

 

جدول 5- مقادیر ویژه و درصد واریانس تجمعی در تجزیه به مولفه­های اصلی برای ژنوتیپ­های مورد مطالعه.

Table 5.  Eigenvalues and cumulative variance percentage in the principal components analysis for all genotypes.

Principal Component

eigenvalues

Variance%

Percent of the total variance

1

7.043

78.253

78.253

2

0.718

7.975

86.228

3

0.433

4.809

91.037

4

0.361

4.007

95.004

5

0.249

2.771

97.815

6

0.146

1.627

99.442

7

0.047

0.522

99.964

8

0.003

0.036

100

 
   

 

 

شکل 1- دندوگرام حاصل از تجزیه­ی خوشه­ای 44 ژنوتیپ عدس با استفاده از روش Ward.

Figure 1. The cluster analysis dendrogram of 44 genotypes of lentil using Ward method.

 

به طور کلی نتایج تجزیه واریانس آزمایش اول، بیان­گر وجود تنوع ژنتیکی بالا در بین ژنوتیپ­ها بود. با توجه به نتایج دیاگرام تجزیه خوشه­ای در آزمایش اول، از هر خوشه، یک ژنوتیپ شامل ژنوتیپ­های 696، 753 و 638 به همراه رقم زراعی مردم برای انجام مطالعات بیشتر و مقایسه فیزیولوژیک انتخاب شدند.

آزمایش دوم

در تجزیه واریانس صفات مورد بررسی در آزمایش دوم برخلاف آزمایش اول، تنها اثرات متقابل بر صفات وزن تر ساقه، ریشه و گیاهچه معنی­دار شدبه‌دست و در بقیه صفات، مقایسه میانگین برای اثرات اصلی صورت گرفت (جدول 6).

 

 

جدول 6- تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در سه ژنوتیپ و رقم مردم عدس.

Table 6. Variance analysis of studied traits in 3 genotypes and Mardom cultivar of lentil.

Mean Square

 

df

 

S.O.V.

Prolin content

Carotenoid content

Total Ch. content

Ch. A.B content

Ch. A/B content

Ch. B content

Ch. α  A content

Fresh weight seedling (g)

Fresh weight root (g)

Fresh weight shoot (g)

Shoot length(cm)

0.00001*

0.11**

20.87**

0.001**

0.16**

0.005**

0.007**

0.24**

0.055**

0.079**

53.59**

3

A Factor

(Genotype)

0.00001**

0.183**

49.56**

0.002**

0.4**

0.01**

0.017**

0.43**

0.28**

0.017**

18.05**

3

B Factor (salinity)

0.000004ns

0.02ns

3.44ns

0.00001ns

0.07ns

0.001ns

0.001ns

0.011**

0.01**

0.002**

0.87ns

9

AB

0.000005

0.017

2.331

0.00008

0.04

0.001

0.001

0.002

0.001

0.0001

0.51

32

Error

9.72

15.2

15.29

27.73

9.37

25.86

12.6

4.97

5.46

3.11

5.71

 

C.V (%)

: کلروفیل.

α: Chlorophyll

** ، * و ns: به‌ترتیب معنی­دار در سطوح احتمال یک و پنج درصد و عدم معنی­دار.

**,* and ns: Significant at %1 and %5 of probability levels and non significant, respectively.

 

 

نتایج مقایسات میانگین نشان داد که با افزایش میزان شوری، وزن تر ساقه، ریشه , گیاهچه (شکل 2) و طول ساقه (شکل a 3) و به‌طورکلی رشد گیاه به صورت معنی­داری در سه ژنوتیپ مورد بررسی و رقم مردم کاهش یافت. کمترین مقدار سه صفت اول در ژنوتیپ 753 و تنش mM 180 و بیشترین آن‌ها در ژنوتیپ 696 و شرایط بدون تنش مشاهده شد. کمترین و بیشترین طول ساقه نیز به‌ترتیب در ژنوتیپ­های 735 و 696 به‌دست آمد (شکل b 3،). این کاهش در رشد می­تواند به دلیل کاهش سطح برگ و در نتیجه از بین رفتن سطح فتوسنتز کننده گیاه باشد .( Shannon, 1986; Garg et al., 2001) همچنین کاهش سطح فتوسنتزکننده، موجب کاهش وزن تر گیاهچه و زیست‌توده گیاه نیز می­شود ((Kerepesi et al., 2000; Parida et al., 2005.

در این آزمایش، با افزایش میزان شوری از صفر به 180 میلی­مولار، علاوه بر سه صفت فوق، میزان کلروفیل کل ژنوتیپ­ها نیز کاهش معنی‌داری یافت. محتوای کلروفیل کل در ژنوتیپ 753 به صورت معنی­داری کمتر از ژنوتیپ­های دیگر به‌دستبود، درحالی‌که سه ژنوتیپ دیگر، اختلاف معنی­دار با هم نداشتند (شکل 4). نتایج مربوط به تجزیه میانگین برای کلروفیل a، b، a/b و a.b نیز به‌ترتیب در قسمت­های a، b، c و d شکل 5 آورده شده است. تنش شوری، موجب کاهش معنی­دار این صفات نسبت به حالت نرمال شد و کمترین میزان این پارامترها در ژنوتیپ 753 به‌دست آمد.

تغییرات کاروتنوئیدها نیز مشابه با تغییرات کلروفیل­ها بود (شکل 6a ). کاروتنوئیدها یکی از رنگدانه­های مهم دستگاه آنتی­اکسیدانی گیاهان می‌باشند که به تخریب اکسیداتیو بسیار حساس هستند .(Havaux, 1998) کلروفیل نیز به‌عنوان رنگدانه اصلی فتوسنتزی، دارای نقش اساسی در میزان تولید انرژی و رشد گیاه است. مطابق با تحقیقات صورت گرفته، این رنگدانه­ها متأثر از تنش شوری می­باشند، به‌طوری‌که تأثیر منفی تنش شوری بر میزان رنگدانه­های فتوسنتزی در گیاه نخود گزارش شده است (.(Mudgal, et al., 2009 متناسب با افزایش میزان شوری از تیمار صفر به 180 میلی­مولار، غلظت پرولین نیز افزایش معنی­دار نشان داد (نمودار b6). در شرایط تنش شوری، یکی از راهکارهای اصلیِ گیاه برای تعدیل تنش اسمزی، تولید مواد متابولیکی آلی از جمله پرولین، بتائین و ساکارز در گیاه می­باشد (Flowers et al., 1977; Greenway et al., 1980). پرولین علاوه بر نقش اسمزی، به‌عنوان یک عامل محافظت­کننده از آنزیم­ها و ساختارهای درون سلولی عمل می‌کند و در مقابله با رادیکال­های آزاد نیز نقش دارد و همچنین در شرایط تنش، به‌عنوان یک ترکیب ذخیره­ای برای کربن و نیتروژن محسوب می­شود (Lutts et al., 1996).

 

 

 
   

 

«a»

 

«b»

 

«c»

شکل 2- تأثیر سطوح مختلف تنش شوری بر وزن تر ساقه (a)، ریشه (b) و گیاهچه (c) در ژنوتیپ­های مورد مطالعه.

در هر نمودار، ستون‌های دارای حروف مشابه، اختلاف آماری معنی‌داری ندارند.

Figure 2. Effect of different level of salinity stress on shoot (a), root (b) and seedling (c) fresh weights in studied genotypes.In each graph, columns with similar letters are not statistically significant different.

 

شکل 3- تأثیر سطوح مختلف تنش شوری و ژنوتیپ بر طول ساقه گیاه.در هر نمودار، ستون‌هایی با حروف مشابه اختلاف آماری معنی‌داری ندارند.

       
       
 


.Figure 3. Effect of different levels of salinity stress and genotypes on shoot length. In each graph, columns with similar letters are not statistically significant different.

شکل 4- تأثیر سطوح مختلف شوری و ژنوتیپ بر محتوای کل کلروفیل. در هر نمودار، ستون‌هایی با حروف مشابه، اختلاف آماری معنی‌داری ندارند.

Figure 4. Effect of different levels of salinity stress and genotypes on total Chlorophyll content.

In each graph, columns with similar letters are not statistically significant different.

 

 

در آزمایش اول گفته شد که کاهش رشد گیاهان تحت تنش شوری، احتمالاً به دلیل اختلال در فرآیندهای فیزیولوژیک باشد که این فرضیه در آزمایش دوم بررسی و تایید شد.

نتیجه­گیری کلی

رقم مردم، یکی از ارقام مورد کشت عدس توسط زارعین می­باشد که در این پروژه، به‌عنوان معیاری برای سنجش ژنوتیپ­ها استفاده شد. با توجه به نتایج این پژوهش، بسیاری از ژنوتیپ­ها در سطوح مختلف تنش، خسارت کمتری در صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک نسبت به این رقم نشان دادند. البته جهت انتخاب مطمئن ژنوتیپ­های مقاوم به تنش شوری، به مطالعات بیشتر در سطوح مختلف فیزیولوژیک و مولکولی نیاز است تا بتوان با اطمینان بیشتری اقدام به انتخاب ژنوتیپ­های برتر نمود. به‌طور‌کلی نتایج این پروژه نشان می­دهد که ژنوتیپ­های موجود در بانک­های بذری کشور می­توانند پتانسیل خوبی برای ارزیابی و شناسایی ژنوتیپ­های مقاوم به تنش­های مختلف از جمله تنش شوری باشند. با ارزیابی­های بیشتر و دقیق­تر بر روی این ژنوتیپ­ها می­توان ژنوتیپ­های مقاومی را یافت که در کارهای اصلاحی و تولید ارقام با عملکرد بیشتر در شرایط تنش بسیار مفید باشد.

سپاسگزاری

با سپاس فراوان از آقای مهندس محمد انتصاری، آقای مهندس میثم ملکپور و آقای مهندس حمید فضلی و مسئولین بانک ژن به ویژه جناب آقای قدردان، آقای دشتکی، آقای صادقی و آقای محمدی که در انجام این پروژه ما را یاری کردند.

 

«a»

   

«b»

   

«c»

   

«d»

شکل 5- تأثیر سطوح مختلف تنش شوری و ژنوتیپ بر میزان کلروفیل A (a)، B (b)، A/B (c) و A.B (d). در هر نمودار، ستون‌هایی با حروف مشابه، اختلاف آماری معنی‌داری ندارند.

Figure 5. Effect of different levels of salinity stress and genotypes on chlorophyll a (a), chlorophyll b (b), chlorophyll a/b (c) and chlorophyll a.b (d) contents. In each graph, columns with similar letters are not statistically significant different.

 

   

«a»

   

                                                                    «b»                                                                   

 

شکل 6- تأثیر سطوح مختلف شوری و ژنوتیپ بر محتوای کارتنوئید (a) و پرولین (b). در هر نمودار، ستون‌هایی با حروف مشابه، اختلاف آماری معنی‌داری ندارند.

Figure 6. Effect of different levels of salinity stress and genotypes on carotenoid (a) and prolin (b) contents. In each graph, columns with similar letters are not statistically significant different.

 

REFERENCES 

  1. Abdul-Baki, A. A. & Anderson, J. D. (1973). Vigor determination in soybean seed by multiple criteria. Crop Science, 13(6), 630-633.
  2. Abdul-Jaleel C., Gopi R., Sankar B., Manivannan P., Kishorekumar A., Sridharan R. & Panneerselvam R, (2007). Studies on germination, seedling vigour, lipid peroxidation and proline metabolism in Catharanthus roseus seedlings under salt stress. South African Journal of Botany, 73(2), 190-195.
  3. Ahmad S., Wahid A., & Rasul E., (2005). Comparative morphological and physiological responses of green gram genotypes to salinity applied at different growth stages. Botanical Bulletin of Academia Sinica, 46, 135-142.
  4. Arnon, A. N. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23, 112-121
  5. Ashraf, M. & Harris, P., (2004). Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Science, 166(1), 3-16.
  6. Ashraf, M. & Q. (2008). Relative membrane permeability and activities of some antioxidant enzymes as the key determinants of salt tolerance in canola (Brassica napus L.). Environmental and Experimental Botany, 63, 266–273.
  7. Ashraf, M., (2001). Relationships between growth and gas exchange characteristics in some salt-tolerant amphidiploid” Brassicai” species in relation to their diploid parents. Environmental and Experimental Botany, 45(2), 155-163.
  8. Ates, E. & Tekeli, A., (2007). Salinity tolerance of Persian clover (Trifolium resupinatum Var. majus Boiss.) lines at germination and seedling stage. World Journal of Agricultural Sciences. 3(1), 71-79.
  9. Bates, L. S., Waldern, R. P. & Tear, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39, 205-207.
  10. Ebrahimi, M., Ricki Maryshany, A. & Shirmohammadi, E. (2016). Effect of extract of fast growing species Trifolium alexandrium L. on germination, photosynthetic pigments and nutrient ptake of Prosopis cineraria (L.) Druce. ECOPERSIA,. 4(3), 1491-1506.
  11. Flowers, T. J., Troke P. F. & Yeo A. R. (1977). The mechanism of salt tolerance in halophytes. Annual Review of Plant Physiology, 28, 89-121.
  12. Garg, B., Kathju, S. & Burman, U., (2001). Influence of water stress on water relations, photosynthetic parameters and nitrogen metabolism of moth bean genotypes. Biologia Plantarum, 44(2), 289-292.
  13. Greenway, H. & Munns R. (1980). Mechanism of salt tolerance of nonhalophytes. Plant Physiology, 31, 149-190.
  14. Havaux, M. (1998). Carotenoids as membrane stabilizers in chloroplasts. Trends Plant Sciences, 3, 147–151.
  15. Hester, M. W., Mendelssohn, I. A. & McKee, K. L. (2001). Species and population variation to salinity stress in” Panicum hemitomon”, “ Spartina patens”, and ” Spartina alterniflora”: morphological and physiological constraints. Environmental and Experimental Botany, 46(3), 277-297.
  16. Huang, Z., Chao-xing, H., Zhong-qun, H., Zhi-rong, Z. & Zhi-bin Z. (2010). The effects of arbuscular mycorrhizal fungi on reactive oxyradical scavenging system of tomato under salt tolerance. Agricultural Sciences in China, 9(8), 1150-1159.
  17. Katerji, N., van Hoorn, J. W., Hamdyc, A., Mastrorillid, M., Oweis, T. & Erskine, (2001). Response of two varieties of lentil to soil salanity. Agricultural Water Management, 47(3), 179-190.
  18. Kerepesi, H. & Galiba, G., (2000). Osmotic and salt stress induced alteration in soluble carbohydrate content in wheat seedling. Crop Science, 40, 482-487.
  19. Lutts, S., Kinet, J. M. & Bouharmont, J. (1996). Effects of salt stress on growth, mineral nutrition and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in rice (Oryza sativa) cultivars differing in salinity resistance. Plant Growth Regulation, 19, 207-218.
  20. Manchanda, G. & Garg, N. (2008). Salinity and its effects on the functional biology of legumes. Acta Physiologia Plantarum, 30, 595-618.
  21. Mauromicale, G. & Licandro, P. (2002). Salinity and temperature effects on germination, emergence and seedling growth of global Artichoke. Agronomie, 22, 443-450.
  22. Mirmohammadyi S. A. M. & Ghareyazie, B. (2002). Physiological aspects and breeding for salinity stress in plants. Iran, Isfahan University of Technology Press.
  23. Mudgal, V., Madaan, N., Mudgal A. & Mishra S. (2009). Changes in growth and metabolic profile of Chickpea under salt stress. Journal of Applied Biosciences, 23, 1436- 1446.
  24. Parida, A. K. & Das, A. B. (2005). Salt tolerance and salinity effects on plants: a review. Ecotoxicology and Environmental Safety, 60, 324-349.
  25. Patel, N. T., Vaghela, P. M., Patel, A. D. & Pandey, A. N. (2011). Implications of calcium nutrition on the response of ” Caesalpinia crista” (Fabaceae) to soil salinity. Acta Ecologica Sinica, 31(1), 24-30.
  26. Sidari, M., Santonoceto, C., Anastasi, U., Preiti, G. & Muscolo, A., (2008). Variations in four genotypes of lentil under NaCl-salinity stress. American journal of Agricultural and Biological, 3(1), 410-416.