• Home
  • Investigating the Morphophysiological Traits of some Bread Wheat Cultivars under Normal Conditions and Drought Stress

Share To

Article Url


Manuscript ID : jcep-1209614 Visit : 29 Page: 171 - 186

10.82592/jcep.2014.1209614

Article Type: Original Research

Investigating the Morphophysiological Traits of some Bread Wheat Cultivars under Normal Conditions and Drought Stress

Subject Areas : Journal of Crop Ecophysiology

kamal Shahbazi Homounlu 1 , Ali ebadi 2 , salim farzaneh 3 , manuchehr Khodarahmi 4

1 - Ph.D. Student of Agronomy, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Iran
2 - mohagheg ardebili university
3 - Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and Natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
4 - Cereals Research Department, Seed and Plant Breeding Research Institute, Karaj, Iran

Received: 2022-10-17 Accepted : 2023-01-16 Published : 2024-06-21

Keywords: Anti oxidant enzyme, Polyphenol oxidase, Proline enzyme, Water use efficiency.,

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.

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.
Full-Text:
بررسي تاثير سطوح كود دامي و تاريخ كاشت بر عملكرد و بعضي از اجزاي عملكرد ذرت شيرين در منطقه ميانه

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.

 

C:\Users\IranSystem\Pictures\Ashampoo Snap 5\Ashampoo_Snap_2022.01.19_20h29m12s_003_.png 

 

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.

 

C:\Users\IranSystem\Pictures\Ashampoo Snap 5\Ashampoo_Snap_2022.01.19_20h36m57s_004_.png 

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

C:\Users\IranSystem\Desktop\Untitled.jpg 

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

 

بافت خاک

Soil texture

EC (ds/m)

درصد رس

Clay (%)

درصد سیلت

Silt (%)

درصد شن

Sand (%)

درصد کربن آلی

Organic

carbon (%)

N) )%

P) )ppm

K) )ppm

SC

1.08

46

40

14

1.20

0.12

12.72

626.6

 

جدول 2- مشخصات ارقام گندم مورد استفاده در آزمایش 

Table 2- Characteristics of wheat cultivars used in the experiment

 

رقم

Cultivar

سال معرفی

Introduction year

تیپ رشد و مناطق مورد کشت

Type of growth and cultivated areas

تیرگان

1396

تیپ رشدی بهاره، میانگین ارتفاع بوته 105 سانتی متر، متوسط عملکرد 5900 کیلوگرم در هکتار، دارای کیفیت خیلی خوب جهت تهیه نان، نیمه مقاوم به ورس و مقاوم ریزش دانه، دارای 2/12 درصد پروتئین دانه، مقاوم نسبت به بیمارهای زنگ زرد، زنگ قهوه­ای و زنگ سیاه و نیمه مقاوم نسبت به بیماری فوزاریوم سنبله.

احسان

1395

متوسط عملکرد 5719 کیلوگرم در هکتار، تیپ رشدی بهاره، میانگین ارتفاع بوته 107 سانتی متر، نیمه مقاوم به ورس، مقاوم به ریزش دانه، متوسط رس، دارای 3/12 درصد پروتئین در دانه، مقاوم به بیمارهای زنگ زرد، زنگ قهوه­ای و فوزاریوم سنبله.

 کلاته

1397

تیپ رشدی بهاره، میانگین ارتفاع بوته 100 سانتی متر، متوسط عملکرد 5920 کیلوگرم در هکتار، دارای کیفیت خوب جهت تهیه نان، مقاوم به ورس و ریزش دانه، دارای 3/12 درصد پروتئین دانه، مقاوم نسبت به بیمارهای زنگ زرد و زنگ قهوه­ای، حساس به بیماری­های زنگ سیاه و فوزاریوم سنبله.

 آراز

1400

تیپ رشدی بهاره، میانگین ارتفاع بوته 106 سانتی متر، متوسط عملکرد 6232 کیلوگرم در هکتار، دارای کیفیت خوب تا خیلی خوب جهت تهیه نان، نیمه مقاوم به ورس و مقاوم ریزش دانه، دارای 2/12 درصد پروتئین دانه، مقاوم تا نیمه مقاوم نسبت به بیماری زنگ زرد و مقاوم تا حساس نسبت به زنگ قهوه­ای، حساس به بیماری­ زنگ سیاه و نیمه مقاوم نسبت به فوزاریوم سنبله.

تکتاز

1400

تیپ رشدی بهاره، متوسط عملکرد 6300 کیلوگرم در هکتار، مقاومت قابل قبول نسبت به بیماری­های زنگ زرد، زنگ قهوه­ای و مقاومت نسبی به بیماری سفیدک پودری و ریزش دانه و با کیفیت نانوایی مطلوب 

آفتاب

1394

مناسب جهت کشت در مناطق دیم، متوسط عملکرد 3183 کیلوگرم در هکتار، دارای کیفیت مناسب آرد جهت تهیه نان، مقاوم نسبت به بیماری­های زنگ زرد، زنگ قهوه­ای، فوزاریوم سنبله و سیاهک پنهان معمولی.

 

 

 

 

 

 

 


 

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

 

منابع تغییرات

S.O.V.

درجه آزادی

df

تعداد روز تا سبز شدن

Number of days until emergence

ارتفاع

Plant height

تعداد پنجه بارور در بوته

Number of fertile tillers

طول سنبله

Spike length

تعداد دانه در سنبله

Number of grain in spike

وزن دانه در سنبله

Grain weight in spike

عملکرد دانه

Seed yield

پرولین

Proline

کاتالاز

Catalase

پلی فنول اکسیداز

Polyphenol oxidase

 سال

Year (Y)

1

73.34*

8212.23*

16ns

14.52*

79.36ns

0.84ns

28167.21ns

12.00ns

259.40ns

41.50ns

تکرار/ سال

Year/ replication

4

0.64

406.14

2.16

1.65

12.21

0.11

1986250.98

33.99

852.13

136.34

تنش خشکی

Drought stress

2

0.03ns

2596.75*

0.34ns

554.92**

4915.29**

0.00ns

30287.76ns

24.17ns

628.20**

100.51**

سال × تنش خشکی

Y× D

2

0.14ns

477.65ns

2.62*

1.91ns

96.91ns

0.48ns

1108017.89ns

33.08ns

0.31ns

0.05ns

خطای اصلی 

Error (a)

8

0.56

180.79

0.21

1.93

45.42

0.03

2471566.03

54.68

47.38

7.58

رقم

Cultivar (C)

5

250.92**

988.15*

1.36ns

15.07**

68.24*

0.38ns

1.826000ns

4.63**

88.42**

14.14**

سال × رقم

Y× C

5

0.60ns

207.06**

0.75ns

1.72ns

17.18ns

0.89*

6126901.38*

0.26ns

0.11ns

0.01ns

تنش خشکی × رقم

D × C

10

0.68ns

37.17ns

0.81ns

6.23ns

30.95**

0.29ns

812258.52ns

0.84*

89.94**

14.39**

سال × تنش خشکی× رقم

Y× D× C

10

0.34ns

30.24ns

0.66*

2.32ns

7.64ns

0.28ns

1139505.17ns

0.21ns

0.32ns

0.05ns

خطای فرعی 

Error (b)

60

0.51

20.47

0.28

2.01

15.84

0.16

2.023

0.64

32.23

5.15

  ضريب تغييرات C.V. (%)

9.27

5.11

14.59

3.34

9.16

8.95

15.24

13.09

14.27

11.22

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

 

سال

Year

ارتفاع

Plant height (cm)

طول سنبله

Spike length (cm)

اول First

105.438

9.710

دوم Second

113.117

10.580

LSD

2.22

0.79

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

 

تنش خشکی      Drought stress

ارتفاع

Plant height (cm)

طول سنبله

Spike length (cm)

آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی)

Normal irrigation (non-drought stress)

113.75

10.705

آبیاري تا مرحله ساقه رفتن (تنش خشکی متوسط)

Irrigation up to boot stage (moderate drought stress)

108.732

10.12

آبیاری پس از کشت گندم (تنش خشکی کامل)

Full drought stress (dryland)

105.351

9.61

LSD

2.14

0.45

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

 

ارقام گندم   wheat cultivars   

تعداد روز تا سبز شدن

Number of days until emergence (day)

 

طول سنبله

Spike length (cm)

  Taktazتکتاز 

12

 

11.04

 Tirghanتیرگان 

12.61

 

10.37

آراز Araz

15.83

 

9.76

 Kalatehکلاته

14.88

 

10.09

 Ehsanاحسان

18.44

 

9.46

آفتاب Aftab

17.11

 

10.15

LSD

0.74

 

0.58

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

 

تنش خشکی     Drought stress

ارقام گندم

wheat cultivars

تعداد دانه در سنبله

Number of grain in spike

آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی)

Normal irrigation (non-drought stress)

Taktazتکتاز 

48.61

Tirghanتیرگان 

46.78

آراز Araz

45.61

 alatehکلاته

45.50

 Ehsanاحسان

45.00

آفتاب Aftab

43.95

آبیاري تا مرحله ساقه رفتن (تنش خشکی متوسط)

Irrigation up to boot stage (moderate drought stress)

Taktazتکتاز 

42.83

Tirghanتیرگان 

42.56

آراز Araz

42.17

 alatehکلاته

40.72

 Ehsanاحسان

41.56

آفتاب Aftab

40.95

آبیاری پس از کشت گندم (تنش خشکی کامل)

Full drought stress (dryland)

Taktazتکتاز 

40.06

Tirghanتیرگان 

39.61

آراز Araz

39.16

 alatehکلاته

37.83

 Ehsanاحسان

35.67

آفتاب Aftab

39.72

LSD

4.57

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

 

سال

Year

تنش خشکی

Drought stress

ارقام گندم

wheat cultivars

تعداد پنجه بارور در بوته

Number of fertile tillers

 

اول

First

آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی)

Normal irrigation (non-drought stress)

Taktazتکتاز 

2.666

 

Tirghanتیرگان 

2.556

 

آراز Araz

2.336

 

 alatehکلاته

2.443

 

 Ehsanاحسان

2.223

 

آفتاب Aftab

2.22

 

آبیاري تا مرحله ساقه رفتن (تنش خشکی متوسط)

Irrigation up to boot stage (moderate drought stress)

Taktazتکتاز 

2.443

 

Tirghanتیرگان 

2.443

 

آراز Araz

2.336

 

 alatehکلاته

2.336

 

 Ehsanاحسان

2.223

 

آفتاب Aftab

2.443

 

آبیاری پس از کشت گندم (تنش خشکی کامل)

Full drought stress (dryland)

Taktazتکتاز 

2.22

 

Tirghanتیرگان 

2.11

 

آراز Araz

1.78

 

 alatehکلاته

1.776

 

 Ehsanاحسان

1.556

 

آفتاب Aftab

1.89

 

دوم

Second

آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی)

Normal irrigation (non-drought stress)

Taktazتکتاز 

3.11

 

Tirghanتیرگان 

2.89

 

آراز Araz

2.22

 

 alatehکلاته

2.443

 

 Ehsanاحسان

2.223

 

آفتاب Aftab

1.78

 

آبیاري تا مرحله ساقه رفتن (تنش خشکی متوسط)

Irrigation up to boot stage (moderate drought stress)

 Taktazتکتاز 

2.553

 

Tirghanتیرگان 

2.443

 

آراز Araz

2.336

 

 alatehکلاته

2.11

 

 Ehsanاحسان

1.78

 

آفتاب Aftab

2.446

 

آبیاری پس از کشت گندم (تنش خشکی کامل)

Full drought stress (dryland)

Taktazتکتاز 

2.11

 

Tirghanتیرگان 

1.78

 

آراز Araz

1.776

 

Kalatehکلاته

1.78

 

 Ehsanاحسان

1.67

 

آفتاب Aftab

2

 

                                                                                                                 LSD

0.497

 

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

 

سال

Year

ارقام گندم

wheat cultivars

ارتفاع

Plant height (cm)

وزن دانه در سنبله

Grain weight in spike (g)

عملکرد دانه

Seed yield (kg.ha-1) 

اول

First

  Taktazتکتاز 

109.184

2.11

8535.1

 Tirghan تیرگان 

108.259

2.08

6976.9

آراز Araz

106.407

1.89

6884.1

 Kalatehکلاته

101.37

2.04

6732.7

 Ehsanاحسان

101.814

1.62

5991.0

آفتاب Aftab

101.554

1.90

6387.6

دوم

Second

  Taktazتکتاز 

116.149

2.16

8547.0

 Tirghan تیرگان 

117.002

2.03

8391.4

آراز Araz

115.408

2.01

6928.2

 Kalatehکلاته

112.703

1.83

6876.5

 Ehsanاحسان

110.962

1.77

6026.2

آفتاب Aftab

110.52

1.86

6663.4

                              LSD

4.12

0.32

1038

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

 

تنش خشکی

Drought stress

ارقام گندم

wheat cultivars

پرولین

Proline

(µg g-1)

کاتالاز

Catalase (absorption changes in mg of protein per minute)

پلی فنول اکسیداز

Polyphenol oxidase (absorption changes in mg of protein per minute)

آبیاري کامل تا انتهاي فصل رشد (بدون تنش خشکی)

Normal irrigation (non-drought stress)

  Taktazتکتاز 

3.825

18.347

82.213

Tirghanتیرگان 

4.485

22.063

71.032

آراز Araz

4.765

20.624

71.224

 Kalatehکلاته

4.506

19.363

71.427

 Ehsanاحسان

3.806

17.495

71.682

آفتاب Aftab

4.891

22.522

71.813

آبیاري تا مرحله ساقه رفتن (تنش خشکی متوسط)

Irrigation up to boot stage (moderate drought stress)

  Taktazتکتاز 

6.596

30.883

71.866

Tirghanتیرگان 

6.445

30.844

81.915

آراز Araz

5.767

30.718

81.97

 Kalatehکلاته

5.050

30.399

82.176

 Ehsanاحسان

5.584

27.233

82.162

آفتاب Aftab

6.075

30.804

82.206

آبیاری پس از کشت گندم (تنش خشکی کامل)

Full drought stress (dryland)

  Taktazتکتاز 

11.264

35.096

92.687

Tirghanتیرگان 

10.604

34.641

92.335

آراز Araz

6.723

33.545

92.339

 Kalatehکلاته

6.243

33.377

92.471

 Ehsanاحسان

6.235

32.346

92.503

آفتاب Aftab

7.237

33.657

92.664

                                                   LSD

0.92

3.71

4.26

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.


 

C:\Users\IranSystem\Pictures\Ashampoo Snap 5\Ashampoo_Snap_2021.11.12_11h56m29s_001_.png 

 

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


Sanad

Sanad is a platform for managing Azad University publications

Links

Related Centers

Technical Support

Official pages

The rights to this website are owned by the Raimag Press Management System.
Copyright © 2021-2025

Home| Login| About Us| Contact Us|
[فارسی] [العربية] [fa] [ar]