ارزیابی تحمل به شوری و گروه‌بندی ژنوتیپ‌های عدس در گلخانه

مقدمه

کاهش کیفیت منابع آب، موجب شور­شدن خاک‌های زراعی شده و شوری به یکی از مهم‌ترین عوامل کاهش رشد و تولید گیاهان در بسیاری از مناطق دنیا تبدیل شده است (Kaya et al., 2008). حد بحرانی نمک برای گیاهان 5/0 درصد وزن خاک خشک است و علت اصلی شوری در طبیعت، غلظت زیاد کاتیون‌های سدیم، کلسیم، منیزیم و آنیون‌های کلر، سولفات و نیترات است (Kafi et al., 2010). در بسیاری از مناطق، شوری آب به­حدی است که کاشت گیاهان زراعی رایج امکان‌پذیر نیست؛ بنابراین یکی از راهکارهای کم‌هزینه به‌منظور استفاده از این منابع، زراعت گیاهانی است که نسبت به سطوح بالای شوری متحمل باشند (Kafi et al., 2010).

عدس (Lens culinaris Medikus) متعلق به خانواده Fabaceae است که نقش مهمی در تغذیه انسان و حیوانات دارد. عدس به‌عنوان لگوم با تثبیت نیتروژن به باروری خاک کمک کرده و در تناوب زراعی با غلات در راستای کشاورزی پایدار اهمیت دارد
 (Muscolo et al., 2015). از طرفی اکثر حبوبات ازجمله عدس حساس به تنش شوری هستند؛ بااین‌وجود پژوهش‌ها حاکی از وجود تنوع در میان ژنوتیپ‌های عدس ازنظر تحمل به شوری است (Pandey & Sengar, 2020; Subroto et al., 2018; Skliros et al., 2018; Rahimi et al., 2009).

ارزیابی تحمل به شوری 10 ژنوتیپ عدس بر­اساس ویژگی‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و عملکردی نشان داد که ازنظر تحمل به شوری بین ژنوتیپ‌ها تنوع وجود دارد (Pandey & Sengar, 2020). تأثیر شوری بر جوانه‌زنی و رشد گیاهچه‌های عدس نشان داد که همه توده‌های عدس مورد مطالعه به سطح شوری بالا (150 میلی­مولار سدیم) حساس هستند
 (Subroto et al., 2018). در سایر پژوهش‌ها نیز ارقام و ژنوتیپ‌های متحمل به شوری در عدس مشاهده شد به‌طوری‌که برخی از ارقام تا 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر قابلیت تحمل به شوری را داشتند
 (Rahimi et al., 2009). پژوهش‌ها نشان داد که پاسخ‌های متابولیکی در عدس در اثر تنش شوری، به تنوع اندام و روش کاربرد تنش نیز بستگی دارد (Skliros et al., 2018). تأثیر کوتاه‌مدت قرار­گرفتن عدس در معرض غلظت پایین ‌نمک بر میزان رشد ساقه، تنش اکسیداتیو و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی نشان داد که پیش­تیمار شوری با غلظت پایین موجب افزایش تحمل به شوری در گیاه عدس می‌شود
 (Harb et al., 2017).

کلرید سدیم با ایجاد تنش اسمزی و سمیت یونی منجر به کاهش چشمگیر در محتوای کلروفیل، یون پتاسیم، آسیب شدید اکسیداتیو، و اختلال در هموستاز یونی می‌شود (Hossain et al., 2017). رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی ازجمله مولکول زیستی هستند که در فرآیند فتوسنتز نقش دارند و میزان آن‌ها در گیاهان زنده به‌عنوان عاملی مهم در حفظ ظرفیت فتوسنتزی است (Jiang & Zhang, 2001). تنش شوری ازجمله تنش‌هایی است که باعث تغییر در میزان این مولکول‌ها در سلول‌های گیاهی می‌شود. به‌این‌ترتیب که افزایش مقدار گونه‌های فعال اکسیژن طی تنش شوری باعث کاهش میزان رنگ‌دانه‌ها می‌شود. هم‌چنین رادیکال‌های سوپر­اکسید و محصول همراه آن‌ها یعنی پراکسید هیدروژن نیز می‌توانند باعث تجزیه رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی ‌شوند و به­دنبال تجزیه این مولکول‌ها، ساختارهای تیلاکوئیدی در کلروپلاست ناپدید می‌شوند (Navari-Izzo, 1994). آسیب‌های اکسیداتیو بر DNA، پروتئین‌ها و دیگر مولکول‌های درشت تأثیرگذار است. آنتی‌اکسیدان‌ها ترکیب‌هایی هستند که می‌توانند از تولید رادیکال‌های آزاد جلوگیری کرده و آن‌ها را خنثی و درنتیجه از ایجاد خسارت جلوگیری کنند. فنول‌ها ازجمله متابولیت‌های ثانویه و ترکیب‌های مهم گیاهی هستند که معمولاً در پاسخ به تنش محیطی ایجاد می‌شوند. متابولیت‌های ثانویه مشتق­شده از گیاهان مانند فنول و فلاونوئید دارای پتانسیل قوی برای پاک‌سازی رادیکال‌های آزاد هستند
 (Aghakhah Razlighi et al., 2018). توانایی فنول‌ها در خنثی‌سازی رادیکال‌های آزاد به دلیل وجود گروه هیدروکسیل آن‌ها است که به‌عنوان دهنده‌ی هیدروژن یا الکترون، ترکیب‌های پایدار فنوکسیل تولید می‌کنند (Tabrizi & Koochaki, 2014). به‌طور کلی این مکانیسم‌ها در گونه‌های گیاهی و ژنوتیپ‌های مختلف متفاوت است که می‌توان از این تنوع در انتخاب لاین‌های متحمل استفاده کرد.

با توجه به کاهش منابع آب باکیفیت، همچنین آثار مفید زیست‌محیطی حبوبات به‌ویژه عدس در تناوب زراعی، هدف از پژوهش حاضر بررسی تحمل به شوری 107 ژنوتیپ عدس برای انتخاب ژنوتیپ‌های متحمل به شوری برای مطالعات تکمیلی و کشت در مناطق شور بود.

مواد و روش‌ها

این مطالعه در شرایط آبکشت (هیدروپونیک) در گلخانه تحقیقاتی پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد، در سال 1399 انجام شد. تعداد 107 ژنوتیپ عدس از بانک بذر حبوبات پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد به­نام کلکسیون عدس مشهد (MLC: Mashhad Lentil Collection) (جدول 1)، با استفاده از طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و در تنش شوری 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر کلرید سدیم مورد مطالعه قرار گرفتند. با­توجه­به اینکه تاکنون روی تحمل به شوری این ژنوتیپ‌ها مطالعه‌ای انجام نشده بود در این آزمایش غربالگری بر­اساس شوری 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر صورت گرفت.

ابتدا بذرها در پتری­دیش با استفاده از آب مقطر جوانه‌دار شدند و سپس به محیط آبکشت در گلخانه‌ای با‌ دمای روز و شب، به­ترتیب 25 و 18 درجه سانتی‌گراد و با دامنه تغییر ±5 درجه سانتی‌گراد منتقل شدند. یک هفته پس‌از انتقال گیاهچه‌ها به گلخانه، تنش شوری اعمال شد. بستر مورد استفاده در این مطالعه، ماسه (به قطر یک تا دو میلی‌متر) بود و تغذیه با­استفاده از محلول غذایی هوگلند (Hoagland & Arnon, 1950) صورت گرفت. سامانه تغذیه‌ به‌صورت بسته اعمال شد و محلول غذایی به‌صورت هفتگی جایگزین و میزان شوری محلول غذایی به‌صورت روزانه پایش و تنظیم شد. با­توجه­به این‌که محلول هوگلند به‌واسطه دارا بودن عناصر غذایی، حدود 2 دسی‌زیمنس‌ بر متر هدایت الکتریکی ایجاد می‌کند (Kafi et al., 2011)، مجموع هدایت الکتریکی محلول غذایی و تیمار شوری، 14 دسی‌زیمنس‌ بر متر بود.

چهار هفته پس از اعمال تنش شوری، محتوای کلروفیلa، b و کاروتنوئیدها (Dere et al., 1998)، پرولین (Bates et al., 1973)، فنول
 (Singleton & Rossi, 1965)، کربوهیدرات‌های محلول (Dubois et al., 1951)، مالون‌دی‌آلدئید (Heath & Parker, 1968) و مهار رادیکال آزاد DPPH (Abe et al., 1998) اندازه‌گیری شد.

برای محاسبه درصد بقا، تعداد بوته‌های سبز­شده پیش از اعمال تنش شوری ثبت شدند. پیش از برداشت نیز تعداد بوته‌های زنده ثبت و درصد بقا بر اساس معادله (1) محاسبه شد.

S% = (N_4wt × 100)/ N_Pt                              معادله (1)

که در آن، S: درصد بقا، N_4wt: تعداد بوته چهار هفته بعد از تنش و N_Pt: تعداد بوته پیش از تنش است.

بر­اساس درصد بقا، ژنوتیپ‌های گوناگون به چهار گروه 100-76، 75-51، 50- 26 و 25-0 درصد بقا طبقه‌بندی شدند. در انتها بوته‌ها برداشت و وزن خشک آن‌ها پس از 48 ساعت قرارگیری در آون در دمای 75 درجه سانتی‌گراد ثبت شد. با­استفاده از 250 میلی‌گرم نمونه خشک آسیاب­شده که به­مدت 24 ساعت در اسید­نیتریک غلیظ هضم و یک ساعت در دمای 80 درجه سانتی‌گراد قرارگرفته بود، میزان یون‌های سدیم و پتاسیم اندام‌های هوایی با دستگاه فلیم‌فتومتر
 (UK-Jenway) و محلول‌های استاندارد سدیم و پتاسیم اندازه‌گیری شد (Tandon, 1995). برای تجزیه واریانس داده‌های درصدی تبدیل زاویه‌ای انجام شد و برای آزمون نرمال­بودن داده‌ها و یکنواختی واریانس‌ها از نرم‌افزار Minitab16 و برای تجزیه خوشه‌ای تجزیه به مؤلفه‌های اصلی و ترسیم نمودارهای دوبعدی از نرم‌افزارهای SPSS19 و STATISTICA استفاده شد. برای تأیید صحت گروه‌بندی انجام­شده از تجزیه واریانس چند­متغیره، تجزیه تابع تشخیص، استفاده شد. همچنین برای بررسی تفاوت گروه‌ها ازلحاظ صفات مختلف، مقایسه میانگین گروه‌ها برای صفات مورد بررسی انجام شد. مقایسه میانگین داده‌ها با­استفاده از آزمون حداقل تفاوت معنی‌دار (LSD) در سطح احتمال پنج­درصد انجام گرفت.

جدول 1- ژنوتیپ‌های عدس مورد مطالعه

Table 1. Lentil genotypes studied

MLC: کلکسیون عدس مشهد (بانک بذر پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد)، ILL: لاین بین­المللی عدس.

MLC: Mashhad Lentil Collection (Seed Bank of Research Center for Plant Sciences, Ferdowsi University of Mashhad), ILL: Intrnational lentil Lins.

نتایج و بحث

بقا: چهار­هفته پس از اعمال تنش شوری، تفاوت معنی‌داری میان ژنوتیپ‌های عدس ازنظر درصد بقا وجود داشت (جداول‌ 2، 3، 4 و 5). بررسی درصد فراوانی ژنوتیپ‌ها تحت تأثیر تنش شوری نشان داد که بقای 36 درصد (39 ژنوتیپ) از 107 ژنوتیپ 100-76 درصد بود و 22 درصد (24 ژنوتیپ)، بقای 25-0 درصد داشتند (شکل 1).

شکل 1- تعداد (A) و درصد فراوانی نسبی (B) ژنوتیپ‌های عدس در دامنه‌های بقا، چهار هفته پس از اعمال تنش شوری 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر کلرید سدیم.

Figure 1. Number (A) and frequency (B) of lentil genotypes in survival ranges after four weeks of 12dS m^-1 NaCl salinity.

در میان ژنوتیپ‌ها، 9 ژنوتیپ دارای بقای 100 درصد و 10 ژنوتیپ پس از چهار­هفته اعمال تنش شوری، به‌طور کلی از بین رفتند (جداول‌ 1و 4). با­توجه­به این نتایج، به­نظر می‌رسد که در شرایط تنش شوری 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر در محیط هیدروپونیک، تنوع قابل ‌توجهی ازنظر تحمل به شوری در میان ژنوتیپ‌های عدس وجود دارد؛ اگرچه نباید از این نکته غافل شد که در شرایط آبکشت، وجود عناصر غذایی می‌تواند میزان تحمل به شوری را در گیاهان افزایش دهد؛ بنابراین تحمل 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر تنش شوری در این شرایط لزوماً برابر با تحمل این سطح از تنش شوری در شرایط طبیعی نخواهد بود. از سوی دیگر، شوری اعمال‌شده در این بررسی، کلرید سدیم خالص بود که معمولاً در شرایط طبیعی، به‌ندرت شوری موجود در آب‌وخاک زراعی، از کلرید سدیم خالص است و معمولاً سایر عناصر مفید مانند پتاسیم در شرایط شور نیز همراه آب آبیاری است که در تعدیل اثرات تنش کارآمد است (Rasool et al., 2013). درمجموع و باوجود حساسیت بالای عدس به تنش شوری، وجود این تنوع در تحمل شوری می‌تواند امیدبخش باشد.

محتوای کلروفیل و رنگیزه‌های فتوسنتزی: بررسی محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، نسبت کلروفیل a/b، کاروتنوئیدها و کل رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی در ژنوتیپ‌های عدس نشان داد که در دامنه بقای بین 100-76 درصد در مقایسه با دیگر دامنه‌های بقا برتر بودند. در دامنه بقای بین 25-0 درصد کم‌ترین محتوای کلروفیل a، نسبت کلروفیل a/b، کاروتنوئیدها و کل رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). محتوای کلروفیل a، نسبت کلروفیل a/b، کاروتنوئیدها و کل رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی در دامنه بقای 100-76 درصد نسبت به دامنه بقای 25-0 درصد به­ترتیب 1/2، 1/2، 5/2 برابر و 66 درصد بیشتر بود ولی محتوای کلروفیل b در دامنه‌های مختلف بقا تفاوت چندانی با یکدیگر نداشتند. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه، ژنوتیپ‌های MLC256، MLC334، MLC283 بیشترین محتوای کلروفیل a، MLC334، MLC195، MLC256 بیشترین محتوای کلروفیل b، MLC255، MLC318، MLC351 بیشترین نسبت کلروفیل a/b، MLC283، MLC258، MLC318 بیشترین محتوای کاروتنوئیدها و MLC334، MLC256، MLC283 بیشترین محتوای کل رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی را دارا بودند (جدول 2).

جدول 2- اثر تنش شوری (12 دسی‌زیمنس‌ بر متر) بر صفات مورد مطالعه عدس در دامنه بقای 100-76 درصد

Table 2. Effect of salinity stress (12dS.m^-1) on studied traits of lentil genotypes in the survival range of 76-100%

MLC: کلکسیون عدس مشهد، A: بقا (%)، B: کلروفیل a (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، C: کلروفیل b (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، D: کاروتنوئیدها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، E: نسبت کلروفیلa  به کلروفیل b، F: کل رنگ‌دانه‌ها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، G: پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، H: فنول کل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، I: کربوهیدرات‌های محلول (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، J: مالون‌دی‌آلدئید (نانومول بر گرم وزن تر)، K: مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، L: وزن خشک اندام هوایی (میلی‌گرم در بوته)، M: نسبت سدیم به پتاسیم، LSD: حداقل اختلاف معنی‌دار، C.V: ضریب تغییرات.

MLC: Mashhad Lentil Collection, A: Survival (%), B: Chlorophyll a (mg.gfw^-1), C: Chlorophyll b (mg.gfw^-1), D: Carotenoieds (mg.gfw^-1), E: Cha/Chb, F: Total pigments (mg.gfw^-1), G: Proline (mg.gfw^-1), H: Phenol (mg.gfw^-1), I: Soluble carbohydrates (mg.gfw^-1), J: MDA (nm.gfw^-1), K: DPPH (mg.gfw^-1), L: Shoot dry matter (mg.plant^-1), M: Na/K, LSD: Least significant difference, C.V: Coefficient value.

رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی ازجمله مولکول­های زیستی هستند که در فرآیند فتوسنتز نقش دارند و میزان آن‌ها در گیاهان زنده به‌عنوان یکی از عوامل مهم در حفظ ظرفیت فتوسنتزی است (Jiang & Zhang, 2001). تنش شوری ازجمله تنش‌هایی است که باعث تغییر در میزان این مولکول‌ها در سلول‌های گیاهی می‌شود. به‌این‌ترتیب که افزایش مقدار ترکیب‌های فعال اکسیژن طی تنش شوری باعث کاهش میزان کلروفیل‌ها می‌شود. هم‌چنین رادیکال‌های سوپراکسید و محصول همراه آن‌ها یعنی پراکسید هیدروژن نیز می‌توانند باعث تجزیه رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی شوند و به­دنبال تجزیه این مولکول‌ها، ساختارهای تیلاکوئیدی در کلروپلاست ناپدید می‌شود (Navari-Izzo, 1994). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا قادر به حفظ رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی خود بودند که نشان‌دهنده توان بالای آن‌ها در حفظ ظرفیت فتوسنتزی ژنوتیپ‌های متحمل به شوری عدس است. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین درصد بقا با محتوای کلروفیل a (^**58/0=²r)، کلروفیل b (^**53/0=²r)، نسبت کلروفیل a/b (^**66/0=²r)، کاروتنوئیدها (^**52/0=²r) وجود داشت که نشان‌دهنده تأثیر مثبت این ویژگی‌ها بر درصد بقا در شرایط تنش شوری است (جدول 6).

محتوای پرولین: بررسی محتوای پرولین در ژنوتیپ‌های عدس نشان داد که در دامنه بقای 100-76 درصد در مقایسه با دیگر دامنه‌های بقا این ویژگی از مقدار کمتری برخوردار بودند. در دامنه بقای 25-0 درصد بیش‌ترین محتوای پرولین در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). محتوای پرولین اندازه‌گیری­شده در دامنه بقای 25-0 درصد نسبت به دامنه بقای 100-76 درصد، 9/3 برابر بیش‌تر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC293، MLC295، MLC300 بیش‌‌ترین محتوای پرولین را دارا بودند (جدول 2).

جدول 3- اثر تنش شوری (12 دسی‌زیمنس‌ بر متر) بر صفات مورد مطالعه عدس در دامنه بقای 75-51 درصد

Table 3. Effects of salinity stress (12dS.m^-1) on studied traits of lentil genotypes in the survival range of 51-75%

MLC: کلکسیون عدس مشهد، A: بقا (%)، B: کلروفیل a (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، C: کلروفیل b (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، D: کاروتنوئیدها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، E: نسبت کلروفیلa  به کلروفیل b، F: کل رنگ‌دانه‌ها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، G: پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، H: فنول کل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، I: کربوهیدرات‌های محلول (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، J: مالون‌دی‌آلدئید (نانومول بر گرم وزن تر)، K: مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، L: وزن خشک اندام هوایی (میلی‌گرم در بوته)، M: نسبت سدیم به پتاسیم، LSD: حداقل اختلاف معنی‌دار، C.V: ضریب تغییرات.

MLC: Mashhad Lentil Collection, A: Survival (%), B: Chlorophyll a (mg.gfw^-1), C: Chlorophyll b (mg.gfw^-1), D: Carotenoieds (mg.gfw^-1), E: Cha/Chb, F: Total pigments (mg.gfw^-1), G: Proline (mg.gfw^-1), H: Phenol (mg.gfw^-1), I: Soluble carbohydrates (mg.gfw^-1), J: MDA (nm.gfw^-1), K: DPPH (mg.gfw^-1), L: Shoot dry matter (mg.plant^-1), M: Na/K, LSD: Least significant diffrence, C.V: Coefficient value.

تنش‌های محیطی ازجمله شوری موجب افزایش ذخیره پرولین در برگ گیاهان می‌شود. گیاهان تیمار­شده با پرولین محتوای نسبی آب‌ برگ و رشد بیشتری دارند (Bandurska, 1998). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا میزان پرولین کم‌تری داشتند که نشان‌دهنده کنترل تنش به روش دیگری در ژنوتیپ‌های عدس مورد بررسی است. همچنین همبستگی منفی و معنی‌داری بین درصد بقا با میزان پرولین گیاه (^**53/0-=²r) وجود داشت که نشان‌دهنده افزایش نیاز گیاه به پرولین در ژنوتیپ‌هایی با توان بقای کمتر در شرایط تنش شوری است (جدول 6).

محتوای فنول کل: بررسی محتوای فنول کل در ژنوتیپ‌های عدس نشان داد که در دامنه بقای 50-26 درصد در مقایسه با دیگر دامنه‌های بقا این میزان بیشتر بود اما تفاوت آن با دامنه بقای 75-51 و 100-76 زیاد نبود. در دامنه بقای 25-0 درصد کمترین محتوای فنول کل در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). محتوای فنول کل در دامنه بقای 50-26 درصد نسبت به دامنه‌های بقای 25-0، 75-51 و 100-76 درصد، به­ترتیب 73، 10 و 5 درصد بیش‌تر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC246، MLC336، MLC330 بیشترین محتوای فنول کل را دارا بودند (جدول 2). گروه‌های OH فنلی از گروه‌های ارجح‌ برای از­دست­دادن پروتون از اشکال اکسید­شده تک­الکترونی هستند. پایداری رادیکال‌های فنوکسیل منتج از آن‌ها باعث افزایش خاصیت آنتی‌اکسیدانی و توانایی بیش‌تر ترکیب‌های دارای گروه‌های هیدروکسیل متعدد برای حذف رادیکال‌های آزاد اکسید شده است، هم‌چنین از تشکیل رادیکال‌های آزاد ناشی از پراکسیداسیون لیپیدها جلوگیری به­عمل می‌آورد (Zargoosh et al., 2019). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا محتوای فنول کل بیش‌تری داشتند که نشان‌دهنده توان بالای آن‌ها در تحمل به شوری عدس است. هم‌چنین محتوای فنول کل با کلروفیل a، محتوای کربوهیدرات‌های محلول و ماده خشک همبستگی مثبت و با محتوای پرولین همبستگی منفی داشت (جدول 6).

محتوای کربوهیدرات‌های محلول: بررسی محتوای کربوهیدرات‌های محلول در ژنوتیپ‌های عدس نشان داد که ژنوتیپ‌های موجود در دامنه بقای 100-76 درصد در­مقایسه­با دیگر دامنه‌های بقا ازنظر محتوای کربوهیدرات‌های محلول برتر بودند. در دامنه بقای 25-0 درصد کم‌ترین محتوای کربوهیدرات‌های محلول در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). محتوای کربوهیدرات‌های محلول در دامنه بقای 100-76 درصد نسبت به دامنه بقای 25-0 درصد، و 57 درصد بیش‌تر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC354، MLC241، MLC275 بیش‌‌ترین محتوای کربوهیدرات‌های محلول را دارا بودند (جدول 2). با کمبود پتاسیم سوخت‌وساز نوری کاهش و میزان تنفس افزایش می‌یابد و نتیجه آن کاهش کربوهیدرات‌ها است (Falah et al., 2010). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا محتوای کربوهیدرات‌های محلول بیش‌تری داشتند که نشان‌دهنده توان بالای آن‌ها در تحمل به شوری عدس است. همچنین همبستگی مثبت و معنی‌داری بین درصد بقا با محتوای کربوهیدرات‌های محلول (^**27/0=²r) وجود داشت که نشان‌دهنده تأثیر مثبت این ویژگی‌ها بر درصد بقا در شرایط تنش شوری است (جدول 6).

محتوای مالون‌دی‌آلدئید: بررسی محتوای مالون‌دی‌آلدئید در ژنوتیپ‌های عدس نشان داد که در دامنه بقای 50-26 درصد در مقایسه با دیگر دامنه‌های بقا این ویژگی کمتر بود اما نسبت به دو دامنه بقای 75-51 و 100-76 تفاوت چندانی نداشت. در دامنه بقای 25-0 درصد بیشترین محتوای مالون‌دی‌آلدئید در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). محتوای مالون‌دی‌آلدئید در دامنه بقای 25-0 درصد نسبت به دامنه بقای 50-26 درصد، 56 درصد بیشتر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC335، MLC329، MLC263 بیش‌‌ترین محتوای مالون‌دی‌آلدئید را دارا بودند (جدول 2).

جدول 4- اثر تنش شوری (12 دسی‌زیمنس‌ بر متر) بر صفات مورد مطالعه عدس در دامنه بقای 50-26 درصد

Table 4. Effects of salinity stress (12dS.m^-1) on studied traits of lentil genotypes in the survival range of 26-50%

MLC: کلکسیون عدس مشهد، A: بقا (%)، B: کلروفیل a (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، C: کلروفیل b (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، D: کاروتنوئیدها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، E: نسبت کلروفیلa  به کلروفیل b، F: کل رنگ‌دانه‌ها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، G: پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، H: فنول کل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، I: کربوهیدرات‌های محلول (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، J: مالون‌دی‌آلدئید (نانومول بر گرم وزن تر)، K: مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، L: وزن خشک اندام هوایی (میلی‌گرم در بوته)، M: نسبت سدیم به پتاسیم، LSD: حداقل اختلاف معنی‌دار، C.V: ضریب تغییرات.

MLC: Mashhad Lentil Collection, A: Survival (%), B: Chlorophyll a (mg.gfw^-1), C: Chlorophyll b (mg.gfw^-1), D: Carotenoieds (mg.gfw^-1), E: Cha/Chb, F: Total pigments (mg.gfw^-1), G: Proline (mg.gfw^-1), H: Phenol (mg.gfw^-1), I: Soluble carbohydrates (mg.gfw^-1), J: MDA (nm.gfw^-1), K: DPPH (mg.gfw^-1), L: Shoot dry matter (mg.plant^-1), M: Na/K, LSD: Least significant difference, C.V: Coefficient value.

گسترش آسیب اکسیداتیو با کاهش شاخص پایداری غشا و افزایش محتوای مالون‌دی‌آلدئید که یکی از محصولات پراکسیداسیون لیپیدهاست، مشخص می‌شود (Firoozeh et al., 2019). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا محتوای مالون‌دی‌آلدئید کمتری داشتند که نشان‌دهنده توان بالای آن‌ها در تحمل به شوری عدس است. هم‌چنین همبستگی معنی‌داری بین درصد بقا با محتوای مالون‌دی‌آلدئید گیاه وجود نداشت؛ اما همبستگی مثبتی با محتوای پرولین نشان‌ داد (جدول 6).

مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH: بررسی میزان مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH در ژنوتیپ‌های مورد مطالعه نشان داد که در دامنه بقای 50-26 درصد و دامنه بقای 75-51 درصد به­ترتیب بیشترین و کمترین میزان مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH بیشترین مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). میزان مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH در دامنه بقای 50-26 درصد نسبت به دامنه بقای 75-51 درصد، 33 درصد بیشتر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC336، MLC360، MLC357 بیش‌‌ترین میزان مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH را دارا بودند (جدول 2).

اکسیژن تحت شرایط خاص ممکن است به‌صورت تک­الکترون درآمده و تولید رادیکال آزاد کند. زمانی­که اکسیژن به‌صورت تک­الکترون درمی‌آید به آن اکسیژن فعال می‌گویند Pietta, 2000)). کلرید سدیم با تنش اسمزی منجر به آسیب شدید اکسیداتیو و اختلال در هموستاز یونی می‌شود (Hossain et al., 2017). در شرایط تنش شوری، تنش‌های ثانویه مانند تنش اکسیداتیو نیز بروز می‌کند که تولید و تجمع رادیکال‌های فعال، به اکسید­شدن پروتئین‌ها و لیپیدهای غشای سلولی و درنتیجه مرگ سلول منجر می‌شوند (Molassiotis et al., 2006).

سامانه دفاع آنتی‌اکسیدانی در سلول‌های گیاهی شامل آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی مانند آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز و گلوتاتیون ریدوکتاز و آنتی‌اکسیدان‌های غیر آنزیمی مانند مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH، پرولین، فنول‌ها و کاروتنوئیدها می‌شوند که به حذف این رادیکال‌های فعال منجر می‌شوند (Gunes et al., 2007).

به‌طور‌ کلی ژنوتیپ‌های متحمل، دارای ظرفیت بهتر آنتی‌اکسیدانی به‌منظور حفاظت خود در برابر تنش اکسیداتیو ناشی از شوری دارند (Bandeoglu et al., 2004). پژوهش‌های پیشین نشان داده است که استفاده از استات سدیم، آسیب اکسیداتیو و غشا را در جوانه‌های عدس کاهش می‌دهد (Shahadathossein et al., 2019). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با محتوای پرولین بالا، مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH کمتری داشتند که نشان‌دهنده کنترل تنش توسط پرولین است. همچنین همبستگی معنی‌داری بین درصد بقا با مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH گیاه وجود نداشت؛ اما با محتوای رنگ‌دانه‌ها (کلروفیل a و b، کاروتنوئیدها) همبستگی مثبت مشاهده شد (جدول 6).

وزن خشک اندام‌های هوایی: بررسی وزن خشک اندام‌های هوایی در ژنوتیپ‌های عدس نشان داد که در دامنه بقای 100-76 درصد در مقایسه با دیگر دامنه‌های بقا این ویژگی بیشتر بود. در دامنه بقای 25-0 درصد کمترین میزان وزن خشک اندام‌های هوایی در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 2 و 5). وزن خشک اندام‌های هوایی در دامنه بقای 100-76 درصد نسبت به دامنه بقای 25-0 درصد، 42 درصد بیشتر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC241، MLC326، MLC266 بیشترین میزان ماده خشک را دارا بودند (جدول 2).

در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا، میزان وزن خشک اندام‌های هوایی بیش‌تری داشتند که نشان‌دهنده توان بالای آن‌ها در تحمل به شوری عدس است. هم‌چنین همبستگی منفی و معنی‌داری بین درصد بقا با میزان پرولین گیاه (^**53/0-=²r) وجود داشت که نشان‌دهنده کاهش نیاز به پرولین در ژنوتیپ‌هایی با توان بقای بیش‌تر در شرایط تنش شوری است (جدول 6).

Na/K: نسبت Na/K در ژنوتیپ‌های عدس در دامنه بقای 25-0 درصد در مقایسه با دیگر دامنه‌های بقا بیشتر بود. در دامنه بقای 100-76 درصد کمترین میزان نسبت Na/K در مقایسه با سایر دامنه‌های بقا مشاهده شد (جدول‌های 1 و 4). نسبت Na/K در دامنه بقای 25-0 درصد نسبت به دامنه بقای 100-76 درصد، 8/2 برابر بیشتر بود. در میان ژنوتیپ‌های مورد مطالعه ژنوتیپ‌های MLC302، MLC366، MLC304 بیش‌‌ترین نسبت Na/K را دارا بودند (جدول 2).

سیتوسل سلول‌های گیاهی به­طور معمول حاوی 100-200 میلی­مولار یون پتاسیم و 1-10 مولار یون سدیم است. این نسبتNa/K برای بسیاری از عملکردهای متابولیکی سلول مناسب است؛ بنابراین، غلظت کم سدیم یا نسبت کم Na/K در سیتوسول سلول برای بقا گیاه در شرایط تنش شوری ضروری است
 (Zhang et al., 2018).

جدول 5- اثر تنش شوری (12 دسی‌زیمنس‌ بر متر) بر صفات مورد مطالعه عدس در دامنه بقای 25-0 درصد

Table 5. Effects of salinity stress (12dS.m^-1) on studied traits of lentil genotypes in the survival range of 0-25%

MLC: کلکسیون عدس مشهد، A: بقا (%)، B: کلروفیل a (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، C: کلروفیل b (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، D: کاروتنوئیدها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، E: نسبت کلروفیلa  به کلروفیل b، F: کل رنگ‌دانه‌ها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، G: پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، H: فنول کل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، I: کربوهیدرات‌های محلول (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، J: مالون‌دی‌آلدئید (نانومول بر گرم وزن تر)، K: مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، L: وزن خشک اندام هوایی (میلی‌گرم در بوته)، M: نسبت سدیم به پتاسیم، LSD: حداقل اختلاف معنی‌دار، C.V: ضریب تغییرات.

MLC: Mashhad Lentil Collection, A: Survival (%), B: Chlorophyll a (mg.gfw^-1), C: Chlorophyll b (mg.gfw^-1), D: Carotenoieds (mg.gfw^-1), E: Cha/Chb, F: Total pigments (mg.gfw^-1), G: Proline (mg.gfw^-1), H: Phenol (mg.gfw^-1), I: Soluble carbohydrates (mg.gfw^-1), J: MDA (nm.gfw^-1), K: DPPH (mg.gfw^-1), L: Shoot dry matter (mg.plant^-1), M: Na/K, LSD: Least significant difference, C.V: Coefficient value.

در شرایط تنش شوری، تلاش گیاهان به شکلی است که نسبت Na/K در سیتوسل را به نفع پتاسیم تغییر دهند. در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌هایی با دامنه بقای بالا، نسبت Na/K کمتری داشتند که نشان‌دهنده توان بالای آن‌ها در تحمل به تنش شوری است. هم‌چنین همبستگی منفی و معنی‌داری بین درصد بقا با نسبت Na/K گیاه (^**58/0-=²r) مشاهده شد که نشان‌دهنده تأثیر منفی افزایش سدیم و جایگزینی آن به‌جای یون‌های پتاسیم بر درصد بقا در شرایط تنش شوری است (جدول 6).

تجزیه به عامل‌ها: از طریق تجزیه به عامل‌ها می‌توان به تأثیر شرایط تنش بر اهمیت گروه‌بندی صفات پی برد. ضرایب عامل‌ها بر مبنای تجزیه به مؤلفه‌های اصلی برآورد شد (جدول 7). عامل اول حدود 65/40 درصد از تغییرات را توجیه کرد که شامل درصد بقا، محتوای کلروفیل a، کاروتنوئیدها، نسبت Cha/Chb، محتوای فنول کل با بار منفی و محتوای پرولین و نسبت Na/K با بار منفی بود.

عامل دوم حدود 09/13 درصد تغییرات را توجیه کرد که شامل محتوای کلروفیل b و مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH با بار منفی و ماده خشک با بار مثبت بود. عامل سوم 27/10 درصد از تغییرات را توجیه کرد که شامل کربوهیدرات‌های محلول و محتوای مالون دی‌آلدئید با بار منفی بود. عامل چهارم 74/7 درصد از تغییرات را توجیه کرد که ماده خشک و نسبت Na/K با بار منفی بیشترین تأثیر را در این عامل داشت (جدول 7).

جدول 6- ضرایب همبستگی بین صفات مورد بررسی ژنوتیپ‌های عدس در شوری 12 دسی‌زیمنس‌ بر متر

Table 6. Correlation matrix of lentil genotypes properties in 12 dS.m^-1

A: بقا، B: کلروفیل a، C: کلروفیل b، D: کاروتنوئیدها، E: نسبت کلروفیلa  به کلروفیل b، F: کل رنگ‌دانه‌ها، G: پرولین، H: فنول کل، I: کربوهیدرات‌های محلول، J: مالون‌دی‌آلدئید، K: مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH، L: وزن خشک اندام هوایی، M: نسبت سدیم به پتاسیم. ns: عدم معنی‌دار در سطح احتمال پنج­درصد، *: معنی‌دار در سطح احتمال پنج­درصد و **: معنی‌دار در سطح احتمال یک­درصد.

A: Survival, B: Chlorophyll a, C: Chlorophyll b, D: Carotenoieds, E: Cha/Chb, F: Total pigments, G: Proline, H: Phenol, I: Soluble carbohydrates, J: MDA, K: DPPH, L: Dry matter, M: Na/K, ns, * and **: non-significant and significant in the probability levels of 5%, & 1%, respectively.

جدول 7- تجزیه به عامل‌ها برای ژنوتیپ‌های عدس تحت تنش شوری

Table 7. Factor analysis for lentil genotypes under salinity stress

با­توجه­به اینکه دو عامل اصلی اول و دوم به‌ویژه عامل اول بیشترین تغییرات واریانس داده‌ها را توجیه کردند و صفات درصد بقا، محتوای کلروفیل a، کاروتنوئیدها، نسبت Cha/Chb، محتوای فنول کل، محتوای پرولین و نسبت Na/K از این صفات برای به­دست­آوردن پراکنش و شناسایی ژنوتیپ‌های برتر در دستگاه مختصات استفاده شد (شکل 2). همان‌طور که ملاحظه می‌شود ژنوتیپ‌های MLC250، MLC263، MLC281، MLC285، MLC286، MLC291، MLC292، MLC294، MLC296، MLC299، MLC300، MLC301، MLC307، MLC311، MLC314، MLC316، MLC323، MLC327، MLC357، MLC362، MLC363، MLC364 و MLC371 ازنظر عامل‌های اول و دوم به‌عنوان ژنوتیپ‌های با تحمل بالا به تنش معرفی شدند (شکل 2).

تجزیه خوشه‌ای: به‌منظور تعیین میزان قرابت ژنوتیپ‌ها و گروه‌بندی آن‌ها بر مبنای صفات مورد بررسی، تجزیه خوشه‌ای به روش UPGMA و با استفاده از فاصله اقلیدسی انجام شد. نتایج تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌های عدس در شرایط تنش شوری نشان داد که 107 ژنوتیپ‌ مورد بررسی به پنج گروه تقسیم‌بندی شدند (شکل 3). گروه‌های پنج‌گانه به­ترتیب شامل 19، 5، 2، 25 و 56 ژنوتیپ بودند.

شکل 2– پراکنش ژنوتیپ‌های عدس بر اساس دو عامل اصلی اول و دوم.

Figure 2. Distribution of lentil genotypes on the basis of the first and the second components.

شکل 3- دندوگرام مربوط به گروه‌بندی ژنوتیپ‌های عدس با استفاده از صفات مورد مطالعه.

Figure 3. Classifying dendrogram in lentil genotype based on studied traits.

به‌منظور تأیید تفاوت بین گروه‌ها، تجزیه واریانس چند­متغیره بر پایه طرح کاملاً تصادفی نامتعادل برای صفات مورد نظر انجام شد به‌طوری‌که گروه‌ها به‌عنوان تیمار و ژنوتیپ‌های داخل گروه‌ها به‌عنوان تکرار در نظر گفته شدند که در آن، آماره ویلکس لامبدا
 (Wilks' Lambda) در هر چهار متغیر در سطح احتمال یک­درصد معنی‌دار بود (جدول 8)؛ بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت بین بردار میانگین‌ها اختلاف معنی‌داری وجود داشته است. به‌این‌ترتیب، ژنوتیپ‌های قرار­گرفته در درون گروه‌ها نسبت به ژنوتیپ‌های قرارگرفته در گروه‌های متفاوت ازنظر صفات مورد بررسی شباهت بیشتری با هم داشته و گروه‌بندی به‌طور صحیح انجام شده است.

جدول 8– تجزیه واریانس چند­متغیره بر پایه طرح کاملاً تصادفی نامتعادل، آمارۀ ویلکس لامبدا در ژنوتیپ‌های عدس تحت تنش شوری

Table 8. Analysis varation of multi variables based on unbalanced completely randomized design (CRD) Wilks' Lambda in lentil genotype under salinity stress

به‌منظور بررسی صحت گروه‌بندی‌های به‌دست‌آمده از روش تجزیه خوشه‌ای، از تابع تشخیص استفاده شد (جدول 9). نتایج تجزیه تابع تشخیص نشان داد که تمامی ژنوتیپ‌ها به‌طور صحیح گروه‌بندی شده‌اند و بجز گروه‌های یک و پنج که به­ترتیب پنج و دو درصد ژنوتیپ‌ها در گروه خود قرار نگرفته‌اند؛ سایر گروه‌ها، 100 درصد در گروه خود قرار گرفتند. در تجزیه تابع تشخیص کانونیکی، دو متغیر اول کانونیک که مقادیر ویژه بالاتر از یک داشتند، درمجموع 86 درصد واریانس موجود را تبیین کردند که می‌تواند به‌عنوان معیاری مطمئن جهت انتساب ارقام جدید به گروه صحیح مورد استفاده قرار گیرد (جدول 10). هر متغیر کانونیکی، ترکیب خطی مجموعه متغیرهای پیش‌بینی­کننده و متغیرهای مجموعه اندازه‌گیری­شده را محاسبه می‌کند (Vaylay & Van Santen, 2002). همبستگی کانونیکی بسیار معنی‌داری بین ژنوتیپ‌ها با اولین متغیر کانونیک (^**936/0=R) و دومین متغیر کانونیک (^**712/0=R) نشان‌دهنده این است که متغیرهای کانونیک تفاوت بین ژنوتیپ‌ها را به‌خوبی توجیه می‌کنند (جدول 10). ضرایب تشخیص استاندارد­شده کانونیکی همبستگی خطی ساده بین متغیرهای اصلی و متغیرهای کانونیکی را محاسبه می‌کند. لذا ضرایب تشخیص استاندارد­شده کانونیکی بیان‌کننده واریانس مشترکی است که متغیرهای اندازه‌گیری­شده با متغیرهای کانونیک دارند و می‌تواند در ارزیابی توجیه نسبی هر متغیر در هر معادله کانونیک مورد استفاده قرار گیرد
 (Cruz-Castillo et al., 1994). برای توجیه توابع تشخیص از ضرایب تشخیص استاندارد­شده استفاده می‌شود. این ضرایب تأثیر، هر صفت را پس از حذف اثرات سایر صفات در توابع تشخیص به­دست می‌دهد؛ بنابراین اثرات خالص هر صفت را در تابع تشخیص محاسبه می‌کند. ضرایب استاندارد­شده کانونیکی صفات بقا، محتوای کلروفیل a و نسبت Na/K در معادله اول تشخیصی کانونیکی قابل ‌توجه است (جدول 10). از طرفی ضرایب صفات محتوای کاروتنوئیدها، نسبت کلروفیل a/b، محتوای پرولین و فنول کل در دومین معادله تشخیص کانونیکی بالا بود (جدول 10). این نتایج نشان می‌دهد که این صفات بیشترین تأثیر را در تنوع بین ژنوتیپ‌ها دارند. در ادامه از متغیرهای کانونیکی معنی‌دار اول و دوم برای گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها استفاده شد (شکل 4). با­توجه­به شکل 4، ژنوتیپ‌های عدس در پنج گروه گروه‌بندی شدند و در هر گروه تنوع ژنتیکی درون‌گروهی کمی نسبت به تنوع ژنتیکی بین گروهی مشاهده شد.

جدول 9- نتایج تابع تشخیص برای صحت گروه‌بندی ژنوتیپ‌های عدس تحت تنش شوری

Table 9. The results of discriminant function for clustering validity of lentil genotypes under salinity stress

جدول 10- ضرایب استاندارد کانونیکی صفات اندازه‌گیری­شده در ژنوتیپ‌های عدس تحت تنش شوری

Table 10. Standardized canonical discriminant function coefficients measured groups in lentil genotypes under salinity stress

*: بالاترین همبستگی مشاهده­شده بین هر صفت و متغیر کانونیکی

*: Largest absolute correlation between each variable and any discriminant function

همان‌طور­که در کل مشاهده می‌شود کمترین فاصله بین گروه‌های سوم و پنجم و بیشترین فاصله بین گروه‌های سوم و اول مشاهده شد (شکل 4). درواقع ژنوتیپ‌های هر گروه فاصله ژنتیکی کمی با یکدیگر دارند. با­توجه­به اینکه گروه‌های سوم و پنجم دارای درصد بقا و رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی بالاتری داشتند درعین‌حال فاصله ژنتیکی کمی با یکدیگر دارند می‌توان از آن‌ها در برنامه‌های به­نژادی به‌منظور ایجاد ژنوتیپ‌های جدید و به‌گزینی برای تحمل به شوری استفاده کرد.

به‌منظور بررسی دقیق‌تر گروه‌ها برای هر یک از صفات مورد مطالعه به‌صورت جداگانه تجزیه واریانس یک‌طرفه انجام شد (جدول 11). بر­اساس نتایج تجزیه واریانس بجز صفات محتوای کلروفیل b و مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH در کلیه صفات مورد مطالعه بین گروه‌ها تفاوت معنی‌داری مشاهده شد (جدول 11). مقایسه میانگین گروه‌ها با­استفاده از آزمون چند­دامنه‌ای دانکن برای درصد بقا نشان داد که گروه سوم بیشترین میانگین را دارا بود و پس ‌از آن گروه پنجم در رتبه بعدی قرار گرفت. تفاوت میانگین این دو گروه با میانگین کل به­ترتیب 7/39 و 2/25 درصد بود؛ از طرفی بین گروه‌های اول و دوم تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد (جدول 12).

شکل 4– گروه‌بندی ژنوتیپ‌های عدس بر اساس متغیرهای کانونیک معنی‌دار تحت تنش شوری.

Figure 4. Cluster grouping of lentil genotypes based on significant canonical variable under controlled conditions.

جدول 11- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) گروه‌ها بر اساس صفات مورد مطالعه عدس تحت تنش شوری

Table 11. Analysis of variance (mean square) based on measured groups in lentil genotypes under salinity stress

ns و ** به­ترتیب غیر معنی‌دار در سطح احتمال پنج­درصد و معنی‌دار سطح احتمال یک­درصد.

^ns,^* and *^*: No significant at probability level of 5% and probability level of 1%, respectively.

ازنظر محتوای کلروفیل a نیز دو گروه سوم و پنجم در بالاترین رتبه قرار گرفتند؛ ولی تفاوت معنی‌داری با گروه چهارم از این نظر مشاهده نشد. ازنظر نسبت Na/K، دو گروه سوم و پنجم کمترین مقدار این نسبت را به خود اختصاص دادند و سایر گروه‌ها تفاوت معنی‌داری با هم نداشتند (جدول 12). ازنظر محتوای کاروتنوئیدها گروه‌های سوم، چهارم و پنجم از میانگین بالاتری نسبت به میانگین کل برخوردار بودند. نکته قابل‌ توجه کاهش پرولین در گروه‌های سوم، چهارم و پنجم بود که از بقای بالاتری نسبت به گروه‌های اول و دوم برخوردار بودند. در شرایط تنش شوری حفظ تعادل اسمزی از طریق حفظ سطح مناسبی از اسمولیت‌های سازگار نیز بسیار مهم است. املاحی که در طول تغییرات اسمزی تجمع می‌یابند شامل اسیدهای آمینه مانند پرولین و آمین‌های چهارتایی مانند گلیسین بتائین است. تجمع چشمگیر پرولین یک پاسخ فیزیولوژیکی رایج در گیاهانی است که در معرض تنش‌های غیر زیستی مختلف قرار دارند
 (Hnilickova et al., 2021). در این مطالعه ژنوتیپ‌های گروه سوم و پنجم که بقای بالای داشتند از محتوای پرولین کم‌تری برخوردار بودند. احتمالاً بتوان عنوان کرد این ویژگی در بقای گیاه در شرایط تنش شوری تأثیر چندانی نداشته است.

بر­اساس این نتایج می‌توان عنوان کرد که ژنوتیپ‌های عدس دو گروه سوم و پنجم ازنظر صفات مؤثر مشخص­شده در تعیین ضرایب استاندارد­شده کانونیکی شامل بقا، محتوای کلروفیل a و نسبت Na/K در ژنوتیپ‌های در شرایط شور برتر هستند. با­توجه­به نقش رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی در فرآیند فتوسنتز و تأثیر منفی تنش شوری به‌واسطه تنش‌های ثانویه مانند ترکیب‌های فعال اکسیژن بر رنگ‌دانه‌ها ژنوتیپ‌هایی که دارای پایداری بیشتری ازنظر این ویژگی در شرایط تنش باشند برای اصلاح مناسب‌تر خواهند بود. از­طرفی کاهش نسبت Na/K به­مفهوم تجمع کمتر سدیم در بافت گیاهی است. کاهش جذب سدیم از خاک، کاهش انتقال سدیم به آوند چوبی، ذخیره سدیم در قسمت پایینی برگ (مانند غلاف)، جداسازی سدیم در واکوئل، از فعالیت‌های موثر در کاهش میزان سدیم در  گیاهان هستند
 (Zhang et al., 2018)؛ بنابراین ژنوتیپ‌هایی که قادر به کاهش نسبت Na/K باشند با جلوگیری از جذب سدیم تحمل بالاتری در شرایط تنش شوری دارند. در کل تمام فرآیندهای متابولیکی گیاه در شرایط تنش باید به حفظ بقا منتهی گردد (Zhang et al., 2018). در مطالعه حاضر ژنوتیپ‌های گروه سوم و پنجم دارای صفاتی هستند که می‌توان در اصلاح عدس در تحمل به تنش شوری از آن‌ها استفاده کرد.

جدول 12- مقایسه میانگین و انحراف از میانگین صفات گروه‌ها در صفات مورد بررسی در ژنوتیپ‌های عدس تحت تنش شوری

Table 12. Cluster analysis in lentil genotypes in salin condition

MLC: کلکسیون عدس مشهد، A: بقا (%)، B: کلروفیل a (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، C: کلروفیل b (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، D: کاروتنوئیدها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، E: نسبت کلروفیلa  به کلروفیل b، F: کل رنگ‌دانه‌ها (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، G: پرولین (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، H: فنول کل (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، I: کربوهیدرات‌های محلول (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، J: مالون‌دی‌آلدئید (نانومول بر گرم وزن تر)، K: مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH (میلی‌گرم بر گرم وزن تر)، L: وزن خشک اندام هوایی (میلی‌گرم در بوته)، M: نسبت سدیم به پتاسیم. حروف متفاوت نشان‌دهنده تفاوت معنی‌دار میان گروه‌های مختلف است.

MLC: Mashhad Lentil Collection, A: Survival (%), B: Chlorophyll a (mg.gfw^-1), C: Chlorophyll b (mg.gfw^-1), D: Carotenoieds (mg.gfw^-1), E: Cha/Chb, F: Total pigments (mg.gfw^-1), G: Proline (mg.gfw^-1), H: Phenol (mg.gfw^-1), I: Soluble carbohydrates (mg.gfw^-1), J: MDA (nm.gfw^-1), K: DPPH (mg.gfw^-1), L: Dry matter (mg.plant^-1), M: Na/K. Means with the same letters are significantly differences.

نتیجه‌گیری کلی

به‌طور ‌کلی بررسی تحمل به شوری ژنوتیپ‌های عدس در شرایط تنش شوری 12 دسی‌زیمنس بر متر کلرید سدیم در شرایط آبکشت نشان داده که تنوع قابل ‌ملاحظه‌ای در بین ژنوتیپ‌های مورد مطالعه وجود دارد. در میان 107 ژنوتیپ عدس، 39 ژنوتیپ دارای بقای بین 100-76 درصد بودند. در میان صفات مورد مطالعه درصد بقا، محتوای کلروفیل a، محتوای کاروتنوئیدها، نسبت کلروفیل a/b، محتوای پرولین، فنول کل و نسبت Na/K در مقایسه با سایر صفات از قدرت بیشتری برای تمایز ژنوتیپ‌ها ازنظر تحمل به شوری برخوردار بودند. درنهایت، ژنوتیپ‌های عدس گروه سوم و پنجم حاصل از تجزیه خوشه‌ای از برتری نسبی بالاتری برای تحمل به شوری برخوردار بودند که می‌توان از آن‌ها در مطالعات تکمیلی برای تولید ارقام متحمل به شوری استفاده کرد.

REFERENCES

1. Abe, N., Murata, T. & Hirota, A. (1998). Novel DPPH radical scavengers, bisorbicillinol and demethyltrichodimerol, from a fungus. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 62(4), 661-666.
2. Aghakhah Razlighi, Z., Abdolhossein, R. & Larijani, K. (2019). Investigation of total phenolic and flavonoid contents, and evaluation of antioxidant activities of Verbascum cheiranthifolium extract from Kolakchal region, Tehran province', Applied Biology, 8(32), 53-62. (In Persian)
3. Bandeoglu, E., Eyidogan, F., Yucel, M. & Oktem, H.A. (2004). Antioxidant responses of shoots and roots of lentil to NaCl-salinity stress. Plant Growth Regulation, 42, 69–77.
4. Bandurska, H. (1998). Implication of ABA and proline on cell membrane injury of water deficit stressed barley seedlings. Acta Physiologiae Plantarum, 20(4), 375-381.
5. Bates, L.S., Waldren, R.P., & Teare, I.D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39(1), 205-207.
6. Cruz-Castillo, J.G., Ganeshanandam, S., MacKay, B.R., Lawes, G.S., Lawoko, C.R.O. & Woolley, D.J. (1994). Applications of canonical discriminant analysis in horticultural research. Hortcultural Science, 29(10), 1115-1119.
7. Dere, S., Gines, T. & Sivaci, R. (1998). Spectrophotometric determination of chlorophyll a, b and total carotenoid contents of some algae species using different solvents. Turkish Journal of Botany, 22(1), 13-17.
8. Dubois, M., Gilles, K.A., Hamilton, J.K., Rebers, P.A. & Smith, F.A.J.N. (1951). A colorimetric method for the determination of sugars. Nature, 168(4265), 167-167.
9. Falah, M.A.F., Wajima, T., Yasutake, D., Sago, Y. & Kitano, M. (2010). Responses of root uptake to high temperature of tomato plants (Lycopersicon esculentum) in soil-less culture. Journal of Agricultural Technology, 6(3), 543-558.
10. Firoozeh, R., Khavarinejad, R., Najafi, F. & Saadatmand, S. (2019). Effects of gibberellin on contents of photosynthetic pigments, proline, phenol and flavonoid in savory plants (Satureja hortensis) under salt stress. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 31(4), 894-908. (In Persian)
11. Gunes, A., Inal, A., Bagci, E. G. & Pilbeam, D. J. (2007). Silicon-mediated changes of some physiological and enzymatic parameters symptomatic for oxidative stress in spinach and tomato grown in sodic- B toxic soil. Plant Soil, 290, 103-114.
12. Harb, A., Ali, S., & Abu Alhaija, A.A. (2017). Possible mechanisms of increasing salt tolerance in lentil plants after pre-exposure to low salt concentration. Russian Journal of Plant Physiology, 64(4), 478-485.
13. Heath, R.L. & Packer, L. (1968). Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 125(1), 189-198.
14. Hnilickova, H., Kraus, K., Vachova, P. & Hnilicka, F., (2021). Salinity stress affects photosynthesis, malondialdehyde formation, and proline content in Portulaca oleracea Plants, 10(5), 845.
15. Hoagland, D.R. & Arnon, D.I. (1950). The water-culture method for growing plants without soil. Circular (2nd ed.). California Agricultural Experiment Station.
16. Hossain, M.S., Alam, M.U., Rahman, A., Hasanuzzaman, M., Nahar, K., Al Mahmud, J. & Fujita, M., (2017). Use of iso-osmotic solution to understand salt stress responses in lentil (Lens culinaris). South African Journal of Botany, 113, 346-354.
17. Jiang, M. & Zhang, J. (2001). Effect of abscisic acid on active oxygen species, antioxidative defence system and oxidative damage in leaves of maize seedlings. Plant and Cell Physiology, 42(11),1265-1273.
18. Kafi, M., Asadi, H. & Ganjeali, A. (2010). Possible utilization of high-salinity waters and application of low amounts of water for production of the halophyte Kochia scoparia as alternative fodder in saline agroecosystems. Agricultural Water Management, 97(1), 139-147.
19. Kafi, M., Bagheri, A., Nabati, J., Zare Mehrjerdi, M. & Masomi, A. (2011). Effect of salinity on some physiological variables of 11 chickpea genotypes under hydroponic conditions. Journal of Soil and Plant Interactions-Isfahan University of Technology, 1(4), 55-70. (In Persian)
20. Kaya, A., Aydın, O. & Dincer, I. (2008). Experimental and numerical investigation of heat and mass transfer during drying of Hayward kiwi fruits (Actinidia deliciosa Planch). Journal of Food Engineering, 88(3), 323-330.
21. Molassiotis, A., Sotiropoulos, T., Tanou, G., Diamantidis, G. & Therios, I. (2006). Boron-induced oxidative damage and antioxidant and nucleolytic responses in shoot tips culture of the apple rootstock EM9 (Malus domestica Borkh). Environmental and Experimental Botany, 56, 54–62.
22. Muscolo, A., Junker, A., Klukas, C., Weigelt-Fischer, K., Riewe, D. & Altmann, T. (2015). Phenotypic and metabolic responses to drought and salinity of four contrasting lentil accessions. Journal of Experimental Botany, 66(18), 5467-5480.
23. Navari-Izzo, F., Pinzino, C., Quartacci, M.F., Sgherri, C.L.M. & Izzo, R. (1994). Intracellular membranes: Kinetics of superoxide production and changes in thylakoids of resurrection plants upon dehydration and rehydration. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, Section B: Biological Sciences, 102, 187-191.
24. Pandey, A.K. & Sengar, R.S. (2020). Effect of salt stress on salt tolerant indices of morpho-physiological traits and yield attributes of lentil (Lens culinaris). International Journal of Chemical Studies, 8, 2292-2301.
25. Pietta, P.G. (2000). Flavonoids as antioxidants. Journal of Natural Products, 63(7), 1035-1042.
26. Rahimi, A., Norton, R., McNeil, D. & Hoseini, S.M. (2009). Effects of salinity and temperature on germination, seedling growth and ion relations of two lentil (Lens culinaris) cultivars. Seed Technology, 31(1), 76-86.
27. Rasool, S., Hameed, A., Azooz, M. M., Siddiqi, T. O. & Ahmad, P. (2013). Salt stress: Causes, types and responses of plants. In ecophysiology and responses of plants under salt stress (pp. 1-24). Springer, New York, NY.
28. Shahadat Hossain, M.D., Mirza Hasanuzzaman, M.D., Sohag, M. H., Bhuyan B. & Masayuki Fujita, M. H. M. (2019). Acetate-induced modulation of ascorbate: Glutathione cycle and restriction of sodium accumulation in shoot confer salt tolerance in Lens culinaris Journal of Physiology and Molecular Biology of Plants, 25(1), 443–455.
29. Singleton, V.L. & Rossi, J.A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture, 16(3), 144-158.
30. Skliros, D., Kalloniati, C., Karalias, G., Skaracis, G.N., Rennenberg, H. & Flemetakis, E. (2018). Global metabolomics analysis reveals distinctive tolerance mechanisms in different plant organs of lentil (Lens culinaris) upon salinity stress. Plant and Soil, 429(1), 451-468.
31. Subroto, K., Das, A.T. & Rafiqul Islam, M. (2018). Effects of salinity on germination and seedling growth of lentil (Lens culinaris Medik) varieties in Bangladesh, Barishal University Journal, 5(1, 2), 141-151.
32. Tabrizi, L., & Koochaki, A. (2014). Medical herbs: Ecology, production and sustainable cultivation. University of Tehran Publication. (In Persian)
33. Tandon, H. L. S. (1995). Methods of analysis of soils, plants, water and fertilizers. FDCO, New Delhi.
34. Vaylay, R. & Van Santen, E. (2002). Application of canonical discriminant analysis for the assessment of genetic variation in tall fescue. Crop Science, 42(2), 534-539.
35. Zargoosh, Z., Ghavam, M., & Tavili, A. (2019). Comparison of antioxidant and total phenol of Scropholaria striata In different weather conditions of Ilam province. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 32 (4), 759-768. (In Persian)
36. Zhang, Y., Fang, J., Wu, X. & Dong, L. )2018(. Na⁺/K⁺ balance and transport regulatory mechanisms in weedy and cultivated rice (Oryza sativa) under salt stress. BMC Plant Biology, 18(1), 1-14.