بررسی صفات مورفوفیزیولوژیک برخی از ارقام گندم نان در شرایط نرمال و تنش خشکی
محورهای موضوعی : اکوفیزیولوژی گیاهان زراعیکمال شهبازی هومونلو 1 * , علی عبادی 2 , سلیم فرزانه 3 , منوچهر خدارحمی 4
1 - دانشجوی دکتری زراعت، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 - گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
3 - گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
4 - موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، کرج، ایران
کلید واژه: آنزیم¬های آنتی اکسیدانت, پرولین, پلی فنول اکسیداز, کارایی مصرف آب,
چکیده مقاله :
به¬منظور بررسی تاثیر تنش خشکی بر ارقام گندم نان، پژوهشی طی دو ســال¬ زراعــی متوالی ( 98 – 1397 و 99 – 1398) در سایت آزمایش¬های غلات آبی مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان) به صورت کرت¬هاي خـرد شـده در قالـب طـرح بلوك¬هاي کامل تصادفی با سه تکرار انجام شـد. کـرت¬های اصلی شامل رژیم آبیاري (آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (شاهد بدون تنش خشکی)، آبیاري تا مرحله گلدهی (تنش خشکی متوسط) و آبیاری خاک آب (تنش خشکی کامل) و کرت¬های فرعی شامل شش رقم گندم نان شامل (تیرگان، احسان، کلاته، آراز، تکتاز و آفتاب) بودند. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل باعث کاهش ارتفاع بوته (به¬ترتیب 37/3 و 88/6 درصد)، تعداد پنجه بارور (به¬ترتیب 39/19 و 72/22 درصد)، تعداد دانه در سنبله (به¬ترتیب 46/7 و 76/15)، وزن دانه در سنبله (به¬ترتیب 38/6 و 86/7 درصد) و عملکرد دانه (به¬ترتیب 66/7 و 29/15 درصد) نسبت به آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد شد. همچنین، نتایج نشان داد تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل باعث افزایش میزان پرولین (به ترتیب 45/26 و 71/45 درصد) و پلی فنول اکسیداز (به ترتیب 09/13 و 81/20 درصد) شد. به-طورلی نتایج نشان داد که ارقام تکتاز و تیرگان داراي پتانسیل عملکرد بیشتر در هر دو شرایط آبیاري کامل و تنش خشکی متوسط بودند و در شرایط تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل، ارقام تکتاز و آفتاب از نظر صفات مورد بررسی برتر بودند و با توجه به تحمل بالاتر این ارقام به تنش خشکی، استفاده از این ارقام در مناطق مواجه با محدودیت رطوبت، شایسته پژوهش¬های بلند مدت با جزئیات بیشتری است.
The aim of this study was to evaluate and select bread wheat cultivars by assessing the yield, yield components and some physiological traits under drought stress conditions. Six cultivars were evaluated as sub-plots in 2018 to 2020 cropping seasons using a split plot design based on RCBD with three replicates. The Main plot covered the three irrigation regimes including normal irrigation (non-drought stress), terminal drought stress (irrigation up to boot- stage as moderate drought stress) and full drought stress (dryland). The results revealed that a significant reduction of the plant height (3.37 and 6.88%), fertile tillers number (19.39 and 22.72%), seeds number per spike (7.76 and 15.76%), seed weight per spike (6.38 and 7.86) and grain yield (7.66 and 15.29%) were recorded under the moderate drought stress and full drought stress, respectively as compared to non-stress conditions. Also moderate drought stress and full drought significantly increased the proline content (26.45 and 45.71%, respectively) and polyphenol oxidase (13.09 and 20.81%, respectively). Tektaz, Tirgan and Aftab cultivars had the highest water use efficiency and the water use efficiency increased under drought stress conditions. In general, the results showed that the wheat cultivars ‘Taktaz’ showed the highest yield potential followed by the Tirgan in both non-stress and moderate drought stress conditions and in moderate drought stress and full drought stress, Tektaz and Aftab cultivars were superior in terms of investigated traits and with regard to the higher tolerance of the cultivars to drought stress, the use of these cultivars in areas with limited humidity deserves long-term research with more details.
• Agarwal, S., and V. Pandey. 2004. Antioxidant enzyme resposes to NaCl stress in Cassia angustifolia. Plant Biology. 48: 555-560.
• Ahmad, P., and M.N.V. Prasad. 2012. Abiotic Stress Responses in Plants: Metabolism, Productivity and Sustainability, New York. (In Persian).
• Allen, R.G., L.S.Pereira, D. Raes, and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper. 56.
• Anonymus. 2017. FAO (Food and Agriculture Organization). www.fao.org/ fileadmin/ templates/wsfs /.../How to Feed the World in 2050.pdf.
• Anonymus. 2021. FAO (Food and Agriculture Organization).. www.fao.org/ fileadmin/ templates/wsfs /.../How to Feed the World in 2050.pdf.
• Ashraf, M., and A. Bashir. 2006. Salt stress induced changes in some organic metabolites and ionic relation in nodules and other plant parts of two crop legumes differing in salt tolerance. Flora. 198: 486-498.
• Banks, J.M., G.C. Percival, and G. Rose. 2019. Variations in seasonal drought tolerance rankings. Trees Physiology. 33(4): 1063-1072.
• Bates, L.S., R.P. Waldern, and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil. 39:205-207.
• Boukid, F., M. Dall’Asta, L. Bresciani, P. Mena, and D. Del Rio. 2019. Phenolic profile and antioxidant capacity of landraces, old and modern Tunisian durum wheat. European Food Research and Technology. 245 (1): 73-82.
• Dubois, M., K.A. Gilles, J.K. Hamilton, P.A. Rebers, and F. Smith. 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry. 28:350-356.
• Ghaead Amini, M., Gh. Fathi, A. Siyahpoosh, M.H. Gharineh, and A. Lotfi JalalAbadi. 2021. Effect of irrigation cut and different levels of nitrogen fertilizer on yield and yield components of two durum wheat cultivars. Crop Physiology Journal. 12 (48): 47-62. (In Persian).
• Haghparast, R. 2013. Principles of wheat and rainfed agriculture mixed with new and indigenous knowledge. Authors of Agricultural Insurance Fund, Agricultural Education and Extension Publications. Tehran. (In Persian).
• Karo, M., and D. Mishra. 1976. Catalase, peroxidase and polyphenol oxidase activity during rice leaf senescence. Plant Physiology. 57: 315-319.
• Khan. V. 1975. Polyphenol oxide activity and browning of three Avocado varieties. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 26: 1319-1324.
• Kiliç, H., and T. Yağbasanlar. 2010. The effect of drought stress on grain yield, yield components and some quality traits of durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum) cultivars. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 38(1):164-170.
• Liu, H., L.R. Searle, D.E. Mather, A.J. Able, and J.A. Able. 2015. Morphological, physiological and yield responses of durum wheat to pre-anthesis water-deficit stress are genotype-dependent. Crop and Pasture Science. 66(10):1024-1038.
• Luigi, C., F. Rizza, B. Farnaz, E. Mazzucotelli, A.M. Mastrangelo, E. Francia, C. Mare, T. Alessandro, and M.A. Stanca. 2008. Drought tolerance improvement in crop plants. Field Crops Reserch. 105: 1-14.
• Luo, L.J., H. Xia, and B.R. Lu. 2019. Editorial: crop breeding for drought resistance. Frontiers in Plant Science. 1(10): 314-324.
• Mahmoudi, H., and A. Afkari. 2020. Physiological traits of wheat in drought stress conditions. Crop Physiology Journal. 12 (46): 131-147. (In Persian).
• Mandhania, S., S. Madan, and V. Sawhney. 2006. Antioxidant defense mechanism under salt stress in wheat seedlings. Biologia Plantarum. 50(2): 227-231.
• Manivannan, P., C.A. Jaleel, B. Sankar, A. Kishurekumar, R. Somasundaram, and G.M. Lakshmanan. 2007. Growth, biochemical modifications and proline metabolism in Helianthus annuus L. as induced by drought stress. Colloids and Surfaces, Biointerfaces. 59: 141-149.
• Narimani, H., R. Seyed Sharifi, and F. Aghaei. 2020. Effect of methanol on the activity of antioxidant enzymes, some compatible osmolytes and biochemical traits of wheat under cut off irrigation conditions. Crop Physiology Journal. 12(47): 99-144. (In Persian).
• Oelke, E.A., E.S. Oplinger, and T.M. Teynor. 2004. Safflower. University of Minnesota. pp. 97-109.
• Pour-Aboughadareh, A., R. Mohammadi, A. Etminan, L. Shooshtari, N. Maleki-Tabrizi, and P. Poczai. 2020. Effects of drought stress on some agronomic and morpho-physiological traits in durum wheat genotypes. Sustainability. 12: 1-14.
• Raeesi Sadati, S.Y., S. Jahanbakhsh Godekahriz, A. Ebadi, and M. Sedghi. 2020. Effect of zinc nano oxide foliar application yield and physiological traits wheat under drought stress. Crop Physiology Journal. 12(46): 45-64. (In Persian).
• Shamsi, K., M. Petrosyan, G. Noor-mohammadi, and R. Haghparast. 2010. Evaluation of grain yield and its components in three bread wheat cultivars under drought stress. Journal of Animal and Plant Sciences. 9(1): 1117-1121.
• Tajalli, H., S.G. Mousavi, R. Baradaran, M.H. Saberi, and E. Arazmjoo. 2013. Evaluation of 20 barley genotypes under the terminal drought condition. Journal of Crop Ecophysiology. 7(1): 91-104. (In Persian).
• Tatari, M., M.M. Ahmadi, and R. Abbbasi Alikamar. 2012. Effect of supplementary irrigation on rainfed wheat yield. Iranian Journal of Field Crops Research. 10(2): 448-455. (In Persian).
• Teimouri, N., M. Saeidi, M. Ghobadi, and S. Sasani. 2020. The effect of cut of irrigation at the end of the growing season on grain yield and some physiological characteristics of bread wheat cultivars. Crop Physiology Journal. 12(46): 111-129. (In Persian).
• Vaughan, M.M., A. Block, S.A. Christensen, L.H. Allen, and E.A. Schmelz. 2018. The effects of climate change associated abiotic stresses on maize phy-tochemical defenses. Phytochemistry Reviews. 17(1): 37–49.
نشریه علمی اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، جلد هجدهم، شماره 2(70)، تابستان 1403، صفحه 186-169
|
مقاله پژوهشی DOI: 10.30495/JCEP.2023.1932890.1808
بررسی صفات مورفوفیزیولوژیک برخی از ارقام گندم نان در شرایط نرمال و تنش خشکی
کمال شهبازی هومونلو 1*، علی عبادی2، سلیم فرزانه2، و منوچهر خدارحمی3
تاریخ دریافت: 25/07/1401 تاریخ بازنگری: 17/10/1401 تاریخ پذیرش: 26/10/1401
چکیده
بهمنظور بررسی تاثیر تنش خشکی بر ارقام گندم نان، پژوهشی طی دو ســال زراعــی متوالی ( 98 – 1397 و 99 – 1398) در سایت آزمایشهای غلات آبی مزرعه پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان) به صورت کرتهاي خـرد شـده در قالـب طـرح بلوكهاي کامل تصادفی با سه تکرار انجام شـد. کـرتهای اصلی شامل رژیم آبیاري (آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (شاهد بدون تنش خشکی)، آبیاري تا مرحله گلدهی (تنش خشکی متوسط) و آبیاری خاک آب (تنش خشکی کامل) و کرتهای فرعی شامل شش رقم گندم نان شامل (تیرگان، احسان، کلاته، آراز، تکتاز و آفتاب) بودند. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل باعث کاهش ارتفاع بوته (بهترتیب 37/3 و 88/6 درصد)، تعداد پنجه بارور (بهترتیب 39/19 و 72/22 درصد)، تعداد دانه در سنبله (بهترتیب 46/7 و 76/15)، وزن دانه در سنبله (بهترتیب 38/6 و 86/7 درصد) و عملکرد دانه (بهترتیب 66/7 و 29/15 درصد) نسبت به آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد شد. همچنین، نتایج نشان داد تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل باعث افزایش میزان پرولین (به ترتیب 45/26 و 71/45 درصد) و پلی فنول اکسیداز (به ترتیب 09/13 و 81/20 درصد) شد. بهطورلی نتایج نشان داد که ارقام تکتاز و تیرگان داراي پتانسیل عملکرد بیشتر در هر دو شرایط آبیاري کامل و تنش خشکی متوسط بودند و در شرایط تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل، ارقام تکتاز و آفتاب از نظر صفات مورد بررسی برتر بودند و با توجه به تحمل بالاتر این ارقام به تنش خشکی، استفاده از این ارقام در مناطق مواجه با محدودیت رطوبت، شایسته پژوهشهای بلند مدت با جزئیات بیشتری است.
واژگان کلیدی: آنزیمهای آنتی اکسیدانت، پرولین، پلی فنول اکسیداز، کارایی مصرف آب.
[1] 1- دانشجوی دکتری زراعت، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2- گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
3- موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، کرج، ایران.
(نگارنده مسئول) kamal.shahbazi@yahoo.com
مقدمه
سازمان ملل متحد گزارش داده است که جمعیت کره زمین تا سال 2050 به 9 میلیارد و 800 میلیون نفر خواهد رسید و مسئله تامین غذا را چالش بزرگ پیشروي بشر دانسته است (Anonymus, 2017). با توجه به اینکه بیش از سه چهارم انرژي و در حدود نیمی از پروتئین مورد نیاز بشر از غلات تأمین میشود همواره باید به فکر افزایش تولید این محصولات بود تا بتوان نیازهاي پیشروي جمعیت جهان را تأمین کرد. گندم، مهمترین گیاه زراعی در جهان است که نقش مهمی در تأمین غذای مردم دارد. این گیاه یک منبع غذایی بسیار مهمی است، زیرا نیاز انسان را به کربوهیدراتها، پروتئینهای غذایی، فیبر، کلسیم، روی، چربی و انرژی تأمین میکند (Boukid et al., 2019). در سال 2018، مقدار تولید جهانی این گیاه 6/760 میلیون تن بوده است. ایران در سال 2019 بیش از 1/9 میلیون تن ذخیره غلات داشته است (Anonymus, 2021).
تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل تهدیدکننده و محدودیت زیستمحیطی برای گیاهان است که اثرات نامطلوبی بر رشد و عملکرد گیاهان دارد (Luo et al., 2019). با این وجود همزمان با تغییرات اقلیمی، فراوانی و شدت تنش خشکی به طور مداوم افزایش مییابد (Banks et al., 2019). از این رو در سالهاي اخير بهعلت تغيير شرايط آب و هوايي تنش خشكي شديدتر شده است. مطالعات مربوط به پاسخهای زراعی، ریخت شناسی، بیوشیمیایی و فیزیولوژیک در شرایط تنش خشکی میتواند درک ما را از توانایی گیاهان برای پاسخگویی و سازگاری با محیطهای مستعد خشکسالی افزایش دهد (Pour-Aboughadareh et al., 2020). در طی یک دوره طولانی انتخاب و اصلاح گندم توسط به نژادگران، از استراتژیهای پیچیدهای (شامل صفات زراعی مورفولوژیک همراه با سازوکارهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی) برای کنار آمدن با تنش خشکی استفاده شده است. از این رو، میتوان از دانش ارتباط بین عملکرد و این صفات و همچنین برآورد دقیق تحمل تنش در مواد ژنتیکی گیاهی، برای بهبود کارایی برنامههای تکثیر در محیطهای مختلف استفاده کرد (Vaughan et al., 2018). چندین صفت مورفولوژیک مانند ارتفاع بوته، طول برگ، تعداد پنجههای بارور در بوته، طول سنبله، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و حتی طول ریشک نه تنها بر تحمل تنش به رطوبت محدود خاک در گندم تأثیر میگذارد، بلکه نشان میدهند که ارقام سازگار چگونه از طریق تغییرات ریخت‌شناسی با تنش خشکی کنار میآیند (Liu et al., 2015). بهعنوان مثال رقم پر پتانسیل چمران که برای اراضی آبی اقلیم گرم جنوب کشور معرفی شده بود توانست به مدت طولانی (حدود بیش از 20 سال) بالاترین ضریب نفوذ اراضی دیم و آبی را در این اقلیم به خود اختصاص داده و حتی از ارقام دیم هم در شرایط تنش خشکی بهتر عمل کند اما چند سالی است این رقم نسبت به بیماریهای مختلف قارچی بهویژه بیماری زنگ زرد حساس و از چرخه تولید بذر این اقلیم حذف شده است.
یکی از اهداف اصلی مطالعه حاضر بررسی رقمی مشابه رقم چمران برای منطقه مغان (که حدود 20 تا 25 هزار هکتار گندم آبی و 155 هزار هکتار گندم دیم در این منطقه کشت می شود) است. بنابراین، با توجه به اهمیت گندم و تنش خشکی هدف از انجام پژوهش حاضر شناسایی ارقام متحمل و حساس گندم با استفاده از صفات مورفولوژیک، زراعی و فیزیولوژیک تحت تنش خشکی و همچنین شناسایی صفات مطلوب جهت گزینش ارقام متحمل بـهمنظـور کاشت در مناطق گرم و مرطوب کشـور صـورت گرفتـه است.
مواد و روش‌ها
این آزمایش در ســالهای زراعــی 98 – 1397 و 99 – 1398 در سایت آزمایشهای غلات آبی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان) با عرض جغرافیایی 39 درجه و 36 دقیقه شمالی، طول جغرافیایی 47 درجه و 49 دقیقه شرقی و ارتفاع 76 متر از سطح دریا و با شرایط آب و هوایی نیمه خشک معتدل (بـر اساس اقلیم نمای آمبرژه) (شکل1) اجرا شد. آزمایش به صورت کرتهاي خـرد شـده در قالـب طـرح بلوكهاي کامل تصادفی با سه تکرار انجام شـد. کرت اصلی رژیم آبیاري شامل: آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (شاهد بدون تنش خشکی) 2- آبیاري تا مرحله گلدهی (تنش خشکی متوسط) و 3- آبیاری خاک آب (تنش خشکی کامل) و کرت فرعی شامل شش رقم گندم نان شامل (تیرگان، احسان، آراز، کلاته، تکتاز و آفتاب) بود آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (شاهد بدون تنش خشکی) شامل 6 مرتبه: 1- مرحله جوانهزدن (خاک آب)، 2- مرحله پنجهدادن (پنجه آب)، 3- مرحله ساقه رفتن (ساقاب)، 4- مرحله خوشه رفتن (خوشاب)، 5- مرحله ظهور سنبله (گل آب) و 6- مرحله دانه بستن (دانآب) بود. آبیاري تا مرحله گلدهی (تنش خشکی متوسط) شامل 5 مرتبه: 1- مرحله جوانهزدن (خاک آب)، 2- مرحله پنجه دادن (پنجه آب)، 3- مرحله ساقه رفتن (ساقاب) 4- مرحله خوشه رفتن (خوشاب) 5- مرحله ظهور سنبله (گل آب) بود. آبیاری خاک آب (تنش خشکی کامل) شامل 1 مرتبه: 1- آبیاری پس از کشت گندم (خاک آب) بود. خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك مزرعه در جدول 1 و مشخصات ارقام گندم در جدول 2 گزارش شده است.
زمین محل آزمایش در سال قبل، آیش بود و عملیات تهیه بسـتر شـامل شـخم، دیسـک و کوددهی و تسطیح در اول آبان ماه طبق روال هر سال انجام گرفت. در هـر دو سـال آزمـایش کاشت در 20 آبان ماه با بـذور ضـد عفونی شـده ارقام گندم انجام شد. بـذر هریـک از ارقام مختلف گندم روي خـطهـایی بـه فاصـله 20 سـانتیمتـر از یکدیگر و بر اسـاس تـراکم 400 دانه در متر مربــع با بذرکار مخصوص آزمایشهای غلات وینتراشتایگر انجام شد. پس از کاشت، یک نوبت آبیاري در پاییز جهت سبز شـدن گیاهچـههـا و اســتقرار آنهــا انجــام گرفــت و پس از آن اعمال تیمارهاي آبیاري آغاز شد. میزان آبیاري بهوسیله کنتور با دقت یک دهم لیتر اندازهگیري و با کنترل شیرهاي ورودي براي هر تیمار آبیاري جداگانه اعمال گردید. براي تعیین میزان آب آبیاري، ابتدا نیاز آبی گیاه در فاصله هر دو آبیاري مطابق معادله یک برآورد گردید.
در این معادله WR: نیاز آبی گیاه (میلیمتر)، :Etc تبخیر و تعرق گیاه زراعی (میلیمتر)، Ro: رواناب (میلیمتر)، :Pe بارندگی مؤثر (میلیمتر)، :CR صعود کاپیلاري (میلیمتر) و :Ei راندمان آبیاري (درصد) میباشند (Allen et al., 1998). با توجه به بسته بودن کرتهاي آزمایشی مقدار رواناب صفر در نظر گرفته شد. میزان تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) بر پایه مدل پنمن مونتیث فائو (بر اساس دادههاي روزانه هواشناسی مربوط به فاصله زمانی تاریخ آبیاري قبلی تا تاریخ آبیاري مورد نظر و با استفاده از دادههاي دستگاه هواشناسی خودکار) و میزان تبخیر و تعرق گیاه گندم بر اساس معادله دو محاسبه گردید.
با توجه به بسته بودن کرتهاي آزمایشی و انتقال آب تا ابتداي کلیه خطوط کشت بهوسیله لوله، میزان راندمان آبیاري (Ei) نیز 90 درصد در نظر گرفته شد. کوددهی با مصرف کود سوپر فسـفات تریپـل (150 کیلوگرم در هکتار) و اوره (50 کیلوگرم در هکتار) در زمان خاكورزي و همچنین اوره (بهمیزان 150 کیلوگرم در هکتار) در هنگام ساقه روی در اواسط اسفندماه انجام شـد. کنترل علفهاي هرز مزرعه هم بـه روش شـیمیایی و هـم بهصـورت وجــین دســتی انجــام گردیــد. برداشــت محصــول در تــاریخ 30 خرداد ماه 1398 و 28 خرداد ماه 1399 انجام شد. قبل از برداشت محصول 6 بوته کامل از هر پلات بهصورت تصادفی بهعنوان نمونه جامعه هر کرت انتخاب و به آزمایشگاه غلات مرکز جهت اندازهگیری صفات مرفولوژیک منتقل شد. عملکرد دانه با حذف نیم متـر از ابتـدا و انتهـاي هـر کــرت و برداشــت محصــول بــا اســتفاده از کمبــاین آزمایشهای غلات (وینتر اشتایگر) انجام و بـه کیلـوگرم در هکتار تبدیل گردید.
اندازهگیری فعالیتهای آنزیمی از برگ پرچم در زمان 14 روز بعد از گردهافشانی انجام شد (Kiliç and Yağbasanlar, 2010). اندازهگیری میزان پرولین برگ نیز با استفاده از روش بيتس و همکاران (Bates et al., 1973) صورت گرفت. اندازهگیری میزان فعالیت آنزیم کاتالاز با استفاده از روش کارو و میشرا (Karo and Mishra, 1976) انجام گرفت. اندازهگیری قند محلول برگ بهروش فنول سولفوريک صورت گرفت (Dubois et al., 1956). براي سنجش آنزيم پليفنول اکسيداز از روش خان (Khan, 1975) استفاده شد. پس از انجام آزمون یکنـواختی واریانس خطاهاي آزمایشی (بارتلت)، تجزیه واریـانس مرکب دادهها انجـام شـد. تجزیـههـاي آمـاري و رسـم شکلها بهترتیـب بـا اسـتفاده از نـرم افزار SPSS و برنامه Excel انجـام و بـراي گـروهبنـدي ژنوتیـپهـا از تجزیـه کلاستر روش Ward استفاده شد. مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون LSD در سـطح احتمـال پنج درصد انجام شد.
نتایج و بحث
نتایج آنالیز واریانس نشان داد برای صفت تعداد روز تا سبز شدن، اثر اصلی سال و اثر اصلی رقم معنیدار به دست آمد (جدول 3). کمترین تعداد روز تا سبز شدن به طور معنیداری برای ارقام تیرگان و تکتاز بهدست آمد (جدول 6). بیشترین تعداد روز تا سبز شدن برای رقم احسان مشاهده گردید (جدول 6). سبزشدن سریع به واسطه جذب رطوبت خاک، تسریع پوشاندن زمین و ممانعت از رشد علفهاي هـرز مزایـاي زیادي به همراه دارد. با توجه به تفاوت ارقام گندم از نظر سرعت سبز شدن، انتظار میرود که تأثیرپذیري ارقـام مختلـف از دمـا و طول روز متفاوت باشد.
نتايج تجزيه واريانس نشان داد كه اثر اصلی سال، اثر اصلی تنش خشکی، اثر اصلی رقم و اثر متقابل دو جانبه سال در رقم از لحاظ ارتفاع گیاه گندم اختلاف معنیداری داشتند (جدول 3). برای اصلی سال نتایج نشان داد بیشترین ارتفاع بوته گندم برای سال دوم (117/113 سانتیمتر) و کمترین ارتفاع ثبت شده برای سال اول (438/105 سانتیمتر) به دست آمد (جدول 4).
نتایج اثر تنش خشکی بیانگر این بود که بیشترین ارتفاع بوته بهطور معنیداری در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی) بهدست آمد (جدول 5). کمترین ارتفاع بوته بهطور معنیداری در شرایط تنش خشکی کامل حاصل گردید (جدول 5).
نتایج اثرات متقابل دو جانبه سال × رقم بیانگر این بود که بیشترین ارتفاع بوته بهطور غیر معنیداری در سال دوم و برای ارقام تیرگان، تکتاز، آراز و کلاته بهدست آمد (جدول 9). کمترین ارتفاع بوته ارقام گندم به طور مشترک در سال اول و برای ارقام احسان، آفتاب و کلاته حاصل گردید (جدول 9). گزارش شده است که غلات تا زمان گلدهی بیشترین ارتفاع خود را به دست آورده و در مراحل باقیمانده رشد تغییر چندانی در ارتفاع بوته آنها حاصل نمیشود (Tajalli et al., 2013). در آزمایشی با اعمال تنش خشکی در سطح قطع آبیاری در مرحله سنبلهدهی، در ابتدای مرحله دانهبندی و آبیاری کامل بر رقمهای گندم یاواروس و بهرنگ مشخص شد که تیمار قطع آبیاری سبب کاهش معنیدار ارتفاع بوته، تعداد سنبله بارور و عملکرد دانه گردید (Ghaead Amini et al., 2021).
تجزیه واریانس دادههای حاصل از آزمایش نشان داد برای صفت تعداد پنجه بارور در بوته، اثرات متقابل دو جانبه سال در تنش خشکی و اثرات متقابل سه جانبه سال در تنش خشکی در رقم اختلاف معنیداری داشتند (جدول 3). با توجه به نتایج بهدست آمده در این آزمایش بیشترین تعداد پنجه بارور گندم در سال دوم در شرایط آبیاری کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی) و برای رقم تکتاز و تیرگان بهدست آمد (جدول 8). کمترین تعداد پنجه بارور گندم نیز در سال اول و در شرایط تنش خشکی کامل و برای رقم احسان بهدست آمد (جدول 8). وقوع تنش خشکی در اواخر مرحله پنجهزنی موجب میگردد که گیاه این تنش را حس کند و برای حفظ بقای خود و مقاومت در برابر تنش خشکی، تعداد دانه در سنبله و تعداد پنجه بارور را کاهش دهد، تا از آب کم موجود بتواند حداکثر بهرهوری را برای ایجاد دانههای سالم، اما به تعداد کم داشته باشد. با انجام آبیاری در شرایط بروز تنش خشکی در مرحله اواخر پنجهزنی و شروع ساقهدهی، تعداد دانه در سنبله و تعداد پنجههای بارور افزایش مییابد (Haghparast, 2013).
نتایج تجزیه واریانس داده نشاندهنده تأثیر معنیدار اثر اصلی سال، اثر اصلی تنش خشکی و اثر اصلی رقم بر صفت طول سنبله گندم بود (جدول 3). برای اصلی سال نتایج نشان داد بیشترین طول سنبله گندم برای سال دوم و کمترین طول سنبله برای سال اول به دست آمد (جدول 4). نتایج اثر تنش خشکی بیانگر این بود که بیشترین طول سنبله گندم بهطور معنیداری در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی) بهدست آمد (جدول 5). کمترین طول سنبله گندم بهطور معنیداری در شرایط تنش خشکی کامل حاصل گردید (جدول 5).
نتایج نشان داد که بیشترین میزان طول سنبله برای رقم تکتاز (04/11 سانتیمتر) و کمترین میزان طول سنبله گندم برای رقم احسان (46/9 سانتیمتر) بهدست آمد (جدول 6). بخشی از افزایش طول سنبله را در شرایط آبیاری کامل را میتوان به افزایش تعداد دانه در سنبله نسبت داد زیرا به نظر میرسد آبیاری کامل بهدلیل جلوگیری از خشک شدن دانه گرده منجر به افزایش تعداد گلهای تلقیح شده و افزایش تعداد دانه در سنبله میشود که در نهایت منجر به افزایش طول سنبله میشود (Oelke et al., 2004). شمسی و همکاران (Shamsi et al., 2010) گزارش کردند که تنش آبی موجب کاهش معنیدار تعداد دانه در سنبله میشود. بهدليل اينکه مواد غذايي بهصورت محلول در آب جذب گياه ميشوند، بنابرايــن محدوديت در منابع آبي منجر به محدوديت در کليه منابع غذايي شده و گياه مجبور به کم کردن رشد رویشی و اتمام زودهنگام مرحله رویشی و شروع مرحله زایشی میگردد. در نتیجه، ارتفاع، طول سنبله و عملکرد بیولوژیک کاهش مییابد (Narimani et al., 2020).
با نگاهی به جدول آنالیز واریانس مشاهده میشود که برای صفت تعداد دانه در سنبله، اثر اصلی تنش خشکی، اثر اصلی رقم و اثرات متقابل دو جانبه تنش خشکی در رقم اختلاف معنیداری بهدست آمد (جدول 3). نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی در رقم برای تعداد دانه در سنبله گندم نشان داد که بیشترین تعداد دانه در سنبله گندم بهطور غیر معنیداری در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی) و برای ارقام تکتاز و تیرگان (جدول 7). کمترین تعداد دانه در سنبله ثبت شده، در شرایط تنش خشکی تنش خشکی کامل و برای رقم احسان بهدست آمد (جدول 7). نتایج مشابهی مبنـی بــر کاهش معنیدار تعداد دانه در سنبله ناشی از تنش خشکی توسط محققان گزارش شده است. اولک و همکاران (Oelke et al., 2004) اظهار داشتند که در شرایط تنش خشکی به دلیل خشک شدن دانه گرده و افت میزان گلهای تلقیح شده، تعداد دانهها در سنبله کاهش مییابد. لوییقی و همکاران (Luigi et al., 2008) کاهش تعداد دانه در سنبله را به اثر سوء تنش خشکی در باروری تخمکها و طی شدن سریعتر مراحل نموی گیاه نسبت دادند. تاتاری و همکاران (Tatari et al., 2012) گزارش کردند که تعداد گلچههایی که در گیاه پس از شروع رشد سریع سنبله و ساقه باقی مانده و سرعت رشد طبیعی دارند، با قابلیت دسترسی به آب متناسب است. بنابراین، آبیاری در مرحله گلدهی با حفظ گلچههای تولیدی در گیاه موجب افزایش تعداد دانه در سنبله میشود (Tatari et al., 2012).
نتایج جدول تجزیه واریانس نشاندهنده این بود که برای صفت وزن دانه در سنبله، اثرات متقابل دو جانبه سال در رقم اختلاف معنیداری بهدست آمد (جدول 3). نتایج بیانگر این مطلب بود که بیشترین وزن دانه در سنبله گندم در سال اول و دوم برای رقم تکتاز بهدست آمد (جدول 9). کمترین وزن دانه در سنبله گندم نیز در هر دو سال برای رقم احسان بهدست آمد (جدول 9). اثر تنش رطوبتی بر روی گیاهان بسته به این که در کدام مرحله از رشد رخ دهد متفاوت است. خشکی در طی مرحله پر شدن دانه بهویژه اگر با گرما همراه باشد میتواند موجب تسریع پیری، کاهش دوره پر شدن دانه و کاهش وزن دانه شود. در آزمایشی با اعمال تنش خشکی در سه سطح 35، 60 و 85 درصد ظرفیت زراعی بر روی ارقام میهن، حیدری، سایسونز و گاسگوژن گندم مشخص شد که تنش خشکی موجب کاهش صفات طول ساقه، طول ریشه، ارتفاع بوته، تعداد سنبله، تعداد دانه در سنبله، وزن سنبله و وزن هزار دانه گردید (Raeesi Sadati et al., 2020).
در صفت عملکرد دانه اثرات متقابل دو جانبه سال در رقم اختلاف معنیداری داشت (جدول 3). نتایج بیانگر این مطلب است که بیشترین عملکرد دانه گندم در هر دو سال برای رقم تکتاز بهدست آمد (جدول 9) و کمترین عملکرد دانه گندم بهطور معنیداری در هر دو سال برای رقم احسان بهدست آمد (جدول 9). وزن دانه بیشترین اثر مستقیم بر عملکرد دانه را دارد و به عنوان یک صفت مهم در انتخاب برای مقاومت به خشکی و دمای بالا مورد توجه قرار گرفته است بهطوریکه وزن دانه و عملکرد با افزایش تعداد آبیاری بهطور معنیداری افزایش مییابد.
فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانت
نتایج تجزیه واریانس نشان داد كه برای صفت پرولین، اثر اصلی رقم و اثرات متقابل تنش خشکی در رقم اختلاف معنیداری بهدست آمد (جدول 3). نتایج مقایسه میانگینها نشان داد بیشترین میزان پرولین (264/11 میکروگرم بر گرم وزنتر برگ) در شرایط تنش کامل و برای رقم تکتاز و کمترین میزان پرولین (806/3 میکروگرم بر گرم وزنتر برگ) در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد و برای رقم احسان بهدست آمد (جدول 10). نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که تنش خشکی متوسط و تنش خشکی کامل باعث افزایش معنیدار پرولین (به ترتیب 27 و 45 درصد) نسبت به شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد شدند. افزایش محتوای پرولین در گیاهانی که تحت تنش خشکی قرار میگیرند نوعی سازگاری برای غلبه بر شرایط تنش میباشد (Manivannan et al., 2007) که منجر به حفظ تورژسانس سلولها و فرآیندهای وابسته به آن در پتانسیلهای آب پایین میشود. در آزمایشی با اعمال تنش خشکی در سه سطح پس از 60، 90 و 120 میلیمتر تبخیر از تشتک تبخیر بر رقم گندم میهن مشخص شد که تنش خشکی سبب کاهش معنیدار پرولین و قندهای محلول گیاه گردید (Mahmoudi and Afkari, 2020). طبق نتایج مندرج در جدول تجزیه واریانس، اثر اصلی تنش خشکی، اثر اصلی رقم و اثرات متقابل دو جانبه تنش خشکی در رقم بر فعالیت آنزیم کاتالاز معنیدار بود (جدول 3). نتایج بیانگر این مطلب است که بیشترین فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط تنش خشکی کامل برای ارقام تیرگان و تکتاز بهدست آمده (جدول 10) و کمترین فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد و بهطور مشترک برای ارقام تکتاز، کلاته و احسان بهدست آمد (جدول 10). تحقیقات نشان داده است گیاهانی که مقدار بیشتري از آنزیمهاي آنتیاکسیدان نظیر کاتالاز و پراکسیداز از نـوع ساختاري یا القایی داشته باشند، در برابـر آسـیبهاي اکسیداتیو مقاومت بیشتري از خود نشـان میدهنـد (Ashraf and Bashir, 2006).
اثر اصلی تنش، اثر اصلی رقم و اثرات متقابل دو جانبه تنش خشکی در رقم بر فعالیت آنزیم پلی فنول اکسیداز معنیدار بود (جدول 3). با توجه به نتایج مشاهده میشود که بیشترین پلی فنول اکسیداز در شرایط تنش کامل برای رقم تکتاز (687/92 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین بر دقیقه) بهدست آمد (جدول 10) و کمترین پلی فنول اکسیداز در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد و برای رقم تیرگان (032/71 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین بر دقیقه) بهدست آمد (جدول 10). گیاهان برای کاهش اثرات مخرب گونههای فعال اکسیژن، سازوکارهای متفاوتی دارند. از جمله این سازوکارها میتوان به افزایش سیستم دفاع آنتیاکسیدانی اشاره کرد (Agarwal and Pandey, 2004). افزایش فعالیت آنتیاکسیدانی در شرایط محدودیت آبی (زراعت دیم) موجب تحمل بهتر گیاه به تنشهای محیطی (Ahmad and Prasad, 2012) و کاهش اثرات مخرب تنش اکسیداتیو میشود (Mandhania et al., 2006). در آزمایشی با اعمال تنش خشکی در دو سطح شاهد (آبیاری در تمام مراحل رشدی بر اساس نیاز آبی گیاه) و قطع آبیاری از اواسط اردیبهشت تا پایان فصل رشد بر رقمهای گندم الوند، سیوند، زرین، باز، بهار، شهریار، نورستار، پیشگام، پیشتاز، کویر، اروم و پارسی مشخص شد که تیمار قطع آبیاری سبب کاهش معنیدار تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، غلظت پروتئینهای محلول و افزایش معنیدار فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز شد (Teimouri et al., 2020). نتایج تجزیه خوشهای وجود تنوع در صفات مورفوفیزیولوژیک و عملکرد در بین ارقام مورد بررسی را نشان داد. همانطور که در شکل 2 مشاهده میشود در شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد ارقام گندم در سه گروه قرار میگیرند. بدین ترتیب که ارقام تکتاز و تیرگان در گروه اول، ارقام آراز و کلاته در گروه دوم و ارقام احسان و آفتاب در گروه سوم قرار میگیرند. در شرایط تنش خشکی متوسط ارقام گندم در سه گروه قرار گرفتند بدین ترتیب که ارقام تکتاز و تیرگان در گروه اول، ارقام آراز و احسان در گروه دوم و ارقام کلاته و آفتاب در گروه سوم قرار گرفتند. در شرایط تنش خشکی کامل ارقام گندم تکتاز و آفتاب در گروه اول، ارقام تیرگان و آراز در گروه دوم و ارقام کلاته و احسان در گروه سوم قرار گرفتند. يکي از مهمترين کارهايي که در رابطه با مطالعات ژنتيکي تحمل به خشکي در مرکز سيميت انجام ميشود، ايجاد جمعيت در حال تفرق و بدست آوردن نشانگرهاي مولکولي اســت. جمعيتي ميتواند حداکثر تفرق را نشان دهد که والدين آن از نظر تحمل خشکي کاملا متفاوت از هم باشند (تلاقي متحملترين و حساسترين ارقام). بنابراين گروهبندي ارقام در گروههاي مختلف ما را در انتخــاب والديــن تلاقيهــاي بــهنــژادي يــاري خواهــد کــرد.
نتیجهگیری کلی
نتایج آزمایش نشان داد که برخی از صفات ارقام گندم بهطور معنیداری تحت تأثیر تنش خشکی قرار گرفتند که باید برای برنامههای اصلاح گندم در نظر گرفته شوند. همانطورکه در این مطالعه مشاهده شد، ارتباط خصوصیات مورفوفیزیولوژیک با عملکرد دانه امکان ارزیابی ارقام با عملکرد بالا را با استفاده از این ویژگیها در شرایط خشکسالی فراهم میکند. نتایج نشان داد که ارقام تکتاز و تیرگان داراي پتانسیل عملکرد بیشتر در هر دو شرایط آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد و تنش خشکی متوسط بودند و در شرایط تنش خشکی متوسط و تنش کامل، رقمهاي تکتاز و آفتاب از نظر صفات مورد بررسی برتر بودند. با توجه به شرايط بحراني آب در جهان و ايران بهويژه در استان اردبیل (مغان)، معرفي ارقامي كه بتوانند حداقل كاهش عملكرد را در شرايط كم آبياري داشته باشند، از اهميت بسزايي برخوردارند. لذا در بين ارقام مورد بررسي تکتاز و آفتاب با توجه به ثبات عملکرد دانه در شرایط تنش و کمبود آب در آخر فصل رشد، براي کاشت در شرایط مشابه این تحقیق مناسب به نظر میرسند.
شکل 1- میانگین دمای هوا و بارش در ســال 99 – 1397 در استان اردبیل (مغان) Figure 1- Average air temperature and precipitation in 2018-2020 in Ardabil province (Moghan)
جدول 1- خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك مزرعه Table 1- Physical and chemical properties of the farm soil
جدول 2- مشخصات ارقام گندم مورد استفاده در آزمایش Table 2- Characteristics of wheat cultivars used in the experiment
|
جدول 3- تجزیه واریانس مرکب صفات مورفوفیزیولوژیک در اقام و لاینهای گندم تحت شرایط نرمال و تنش خشکی در دو سال Table 3- Combined analysis of morphophysiological traits in wheat cultivars and lines under normal conditions and drought stress in two years
ns ، * ، ** به ترتیب اختلاف غیر معنیدار، معنیدار در سطح 5% و 1% ns,* and **: non-signifcant and signifcant at 5% and 1 % probability levels, respectively.
جدول 4- اثر اصلی سال بر صفات گندم Table 4- The main effect of year on wheat traits
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
جدول 5- اثر اصلی تنش خشکی بر صفات گندم Table 5- The main effect drought stress on wheat traits
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference.
جدول 6- اثر اصلی رقم بر صفات گندم Table 6- The main effect of cultivar on wheat traits
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference.
جدول 7- اثر متقابل تنش خشکی در ارقام گندم بر تعداد دانه در سنبله Table 7- Interaction of, drought stress and wheat cultivars on number of grain in spike
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
جدول 8- اثر متقابل سال در تنش خشکی در رقم بر تعداد پنجه بارور در بوته Table 8- Interaction of year, drought stress and cultivar on number of fertile tillers
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
جدول 9- اثر متقابل سال در رقم بر صفات گندم Table 9- Interaction of year and cultivar on wheat traits
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference
جدول 10- اثرات متقابل تنش خشکی در ارقام بر صفات گندم Table 10- Interactions of drought stress and cultivars on wheat traits
در هر ستون ميانگينهايي كه اختلاف بيشتري نسبت به مقدار LSD دارند، تفاوت معنيداري دارند. In each column, the means that have a greater difference than the LSD value have a significant difference. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
شکل 2- گروهبندی ارقام گندم بر اساس صفات اندازهگیری شده به روش Ward تحت شرایط مختلف تنش خشکی Figure 2- Grouping of wheat cultivars based on traits measured by Ward method under different drought stress conditions
1. تکتاز، 2. تیرگان، 3. آراز، 4. کلاته، 5. احسان، 6. آفتاب 1. Taktaz, 2. Tirgan, 3. Araz, 4. Kalateh, 5. Ehsan, 6. Aftab
|
منابع مورد استفاده References
· Agarwal, S., and V. Pandey. 2004. Antioxidant enzyme resposes to NaCl stress in Cassia angustifolia. Plant Biology. 48: 555-560.
· Ahmad, P., and M.N.V. Prasad. 2012. Abiotic Stress Responses in Plants: Metabolism, Productivity and Sustainability, New York. (In Persian).
· Allen, R.G., L.S.Pereira, D. Raes, and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper. 56.
· Anonymus. 2017. FAO (Food and Agriculture Organization). www.fao.org/ fileadmin/ templates/wsfs /.../How to Feed the World in 2050.pdf.
· Anonymus. 2021. FAO (Food and Agriculture Organization).. www.fao.org/ fileadmin/ templates/wsfs /.../How to Feed the World in 2050.pdf.
· Ashraf, M., and A. Bashir. 2006. Salt stress induced changes in some organic metabolites and ionic relation in nodules and other plant parts of two crop legumes differing in salt tolerance. Flora. 198: 486-498.
· Banks, J.M., G.C. Percival, and G. Rose. 2019. Variations in seasonal drought tolerance rankings. Trees Physiology. 33(4): 1063-1072.
· Bates, L.S., R.P. Waldern, and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil. 39:205-207.
· Boukid, F., M. Dall’Asta, L. Bresciani, P. Mena, and D. Del Rio. 2019. Phenolic profile and antioxidant capacity of landraces, old and modern Tunisian durum wheat. European Food Research and Technology. 245 (1): 73-82.
· Dubois, M., K.A. Gilles, J.K. Hamilton, P.A. Rebers, and F. Smith. 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry. 28:350-356.
· Ghaead Amini, M., Gh. Fathi, A. Siyahpoosh, M.H. Gharineh, and A. Lotfi JalalAbadi. 2021. Effect of irrigation cut and different levels of nitrogen fertilizer on yield and yield components of two durum wheat cultivars. Crop Physiology Journal. 12 (48): 47-62. (In Persian).
· Haghparast, R. 2013. Principles of wheat and rainfed agriculture mixed with new and indigenous knowledge. Authors of Agricultural Insurance Fund, Agricultural Education and Extension Publications. Tehran. (In Persian).
· Karo, M., and D. Mishra. 1976. Catalase, peroxidase and polyphenol oxidase activity during rice leaf senescence. Plant Physiology. 57: 315-319.
· Khan. V. 1975. Polyphenol oxide activity and browning of three Avocado varieties. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 26: 1319-1324.
· Kiliç, H., and T. Yağbasanlar. 2010. The effect of drought stress on grain yield, yield components and some quality traits of durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum) cultivars. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 38(1):164-170.
· Liu, H., L.R. Searle, D.E. Mather, A.J. Able, and J.A. Able. 2015. Morphological, physiological and yield responses of durum wheat to pre-anthesis water-deficit stress are genotype-dependent. Crop and Pasture Science. 66(10):1024-1038.
· Luigi, C., F. Rizza, B. Farnaz, E. Mazzucotelli, A.M. Mastrangelo, E. Francia, C. Mare, T. Alessandro, and M.A. Stanca. 2008. Drought tolerance improvement in crop plants. Field Crops Reserch. 105: 1-14.
· Luo, L.J., H. Xia, and B.R. Lu. 2019. Editorial: crop breeding for drought resistance. Frontiers in Plant Science. 1(10): 314-324.
· Mahmoudi, H., and A. Afkari. 2020. Physiological traits of wheat in drought stress conditions. Crop Physiology Journal. 12 (46): 131-147. (In Persian).
· Mandhania, S., S. Madan, and V. Sawhney. 2006. Antioxidant defense mechanism under salt stress in wheat seedlings. Biologia Plantarum. 50(2): 227-231.
· Manivannan, P., C.A. Jaleel, B. Sankar, A. Kishurekumar, R. Somasundaram, and G.M. Lakshmanan. 2007. Growth, biochemical modifications and proline metabolism in Helianthus annuus L. as induced by drought stress. Colloids and Surfaces, Biointerfaces. 59: 141-149.
· Narimani, H., R. Seyed Sharifi, and F. Aghaei. 2020. Effect of methanol on the activity of antioxidant enzymes, some compatible osmolytes and biochemical traits of wheat under cut off irrigation conditions. Crop Physiology Journal. 12(47): 99-144. (In Persian).
· Oelke, E.A., E.S. Oplinger, and T.M. Teynor. 2004. Safflower. University of Minnesota. pp. 97-109.
· Pour-Aboughadareh, A., R. Mohammadi, A. Etminan, L. Shooshtari, N. Maleki-Tabrizi, and P. Poczai. 2020. Effects of drought stress on some agronomic and morpho-physiological traits in durum wheat genotypes. Sustainability. 12: 1-14.
· Raeesi Sadati, S.Y., S. Jahanbakhsh Godekahriz, A. Ebadi, and M. Sedghi. 2020. Effect of zinc nano oxide foliar application yield and physiological traits wheat under drought stress. Crop Physiology Journal. 12(46): 45-64. (In Persian).
· Shamsi, K., M. Petrosyan, G. Noor-mohammadi, and R. Haghparast. 2010. Evaluation of grain yield and its components in three bread wheat cultivars under drought stress. Journal of Animal and Plant Sciences. 9(1): 1117-1121.
· Tajalli, H., S.G. Mousavi, R. Baradaran, M.H. Saberi, and E. Arazmjoo. 2013. Evaluation of 20 barley genotypes under the terminal drought condition. Journal of Crop Ecophysiology. 7(1): 91-104. (In Persian).
· Tatari, M., M.M. Ahmadi, and R. Abbbasi Alikamar. 2012. Effect of supplementary irrigation on rainfed wheat yield. Iranian Journal of Field Crops Research. 10(2): 448-455. (In Persian).
· Teimouri, N., M. Saeidi, M. Ghobadi, and S. Sasani. 2020. The effect of cut of irrigation at the end of the growing season on grain yield and some physiological characteristics of bread wheat cultivars. Crop Physiology Journal. 12(46): 111-129. (In Persian).
· Vaughan, M.M., A. Block, S.A. Christensen, L.H. Allen, and E.A. Schmelz. 2018. The effects of climate change associated abiotic stresses on maize phy-tochemical defenses. Phytochemistry Reviews. 17(1): 37–49.
Research Article DOI:
Journal of Crop Ecophysiology / Vol. 18, No. 2, 2024 185
|
Investigating the Morphophysiological Traits of some Bread Wheat Cultivars under Normal Conditions and Drought Stress
Kamal Shahbazi Homounlu 1*, Ali Ebadi 2, Salim Farzaneh 2 and Manocher Khodarahmi3
Received: October 2022, Revised: 7 January 2023, Accepted: 16 January 2023
Abstract
The aim of this study was to evaluate and select bread wheat cultivars by assessing the yield, yield components and some physiological traits under drought stress conditions. Six cultivars were evaluated as sub-plots in 2018 to 2020 cropping seasons using a split plot design based on RCBD with three replicates. The Main plot covered the three irrigation regimes including normal irrigation (non-drought stress), terminal drought stress (irrigation up to boot- stage as moderate drought stress) and full drought stress (dryland). The results revealed that a significant reduction of the plant height (3.37 and 6.88%), fertile tillers number (19.39 and 22.72%), seeds number per spike (7.76 and 15.76%), seed weight per spike (6.38 and 7.86) and grain yield (7.66 and 15.29%) were recorded under the moderate drought stress and full drought stress, respectively as compared to non-stress conditions. Also moderate drought stress and full drought significantly increased the proline content (26.45 and 45.71%, respectively) and polyphenol oxidase (13.09 and 20.81%, respectively). Tektaz, Tirgan and Aftab cultivars had the highest water use efficiency and the water use efficiency increased under drought stress conditions. In general, the results showed that the wheat cultivars ‘Taktaz’ showed the highest yield potential followed by the Tirgan in both non-stress and moderate drought stress conditions and in moderate drought stress and full drought stress, Tektaz and Aftab cultivars were superior in terms of investigated traits and with regard to the higher tolerance of the cultivars to drought stress, the use of these cultivars in areas with limited humidity deserves long-term research with more details.
Key words: Anti oxidant enzyme, Polyphenol oxidase, Proline enzyme, Water use efficiency..
[1] - Ph.D. Student of Agronomy, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Iran.
2- Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and Natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
3- Cereals Research Department, Seed and Plant Breeding Research Institute, Karaj, Iran
*Corresponding Authors: kamal.shahbazi@yahoo.com