بخشی از مقاله
اثرات تنش شوري بر جنبه هاي مورفولوژيكي و عملكرد دو رقم كلزا
چكيده:
كلزا (Brassica napus) گياهي است دانه روغني از خانواده چليپائيان (Cruciferae) با نام تجاري .Canola مقدار كم اسيدهاي چرب اشباع در بذر اين گياه باعث شده كه بعنوان يك منبع مهم روغن خوراكي در ميان دانه هاي روغني مورد استفاده قرار گيرد. در اين تحقيق ارقام okapi (بردبار به شوري ) و symbol (حساس به شوري) اين گياه در شرايط آزمايشگاهي و گلخانه اي، تحت 5 تيمار مختلف شوري شامل 0، 3، 6، 9، 12 دسي زيمنس بر متر (ds/m) مطالعه گرديدند
. در شرايط آزمايشگاهي، درصد و سرعت جوانه زني بذرها و رشد دانه رستها اندازه گيري شد. در شرايط گلخانه اي نيز عوامل (فاكتورهاي) رشد در مرحله رويشي، زايشي و محصول دهي اندازه گيري شدند. نتايج آزمايشها نشان داد كه در شرايط آزمايشگاهي، درجه شوري 3 دسي زيمنس بر متر آثار مفيدي بر رشد كلزا در هر دو رقم دارد، در حاليكه در تيمارهاي سنگين تر بويژه 12 دسي زيمنس بر متر، سرعت و درصد جوانه زني، رشد دانه رستها و فاصله تارهاي
كشنده تا نوك ريشه كاهش مي يابد. با اعمال تيمارهاي شوري در محدوده 12 تا 20 (ds/m)، غلظت حد آستانه جوانه زني در شرايط آزمايشگاهي براي رقم okapi، 14 و براي رقم symbol، 13 ds/m تعيين گرديد. در اين ارقام تاثير تنش شوري بر مرحله جوانه زني نسبت به مراحل بعدي نمو كمتر مي‌باشد. در شرايط گلخانه اي، شوري خاك تا ميزان 3 دسي زيمنس بر متر، بر رشد رويشي و محصول دهي هر دو رقم تاثيري نداشت ولي با افزايش ميزان شوري، بيشتر از اين
حد آستانه، افزايش وزن زي توده تر به خشك، ضخامت برگها، طولاني شدن پلاستو كرون، ضخيم شدن اگزين دانه هاي گرده و افزايش وزن هزار غلاف مشاهده گرديد. در حاليكه تعداد برگها، شاخه ها، طرحهاي اوليه گل، گلها, تعداد و طول غلافها, تعداد دانه در هر غلاف و وزن هزار دانه كاهش يافت. بيشترين اثر باز دارندگي در تيمار dsm-112 و در رقم symbol بيشتر از okapi بود. شاخص هاي طول غلاف، پلاستو كرون و تعداد گلها بيشتر از ساير ويژگي ها تحت تاثير تنش شوري قرار گرفتند.
واژه هاي كليدي: تنش شوري، كلزا، جوانه زني، عملكرد
Abstract
Rapeseed (Brassica napus L.) is an oil-seed plant belongs to cruciferae family, with commercial name "Canola". because of its low saturated fatty acid contents, canola is becoming increasingly source of edible oil among oil seeds. In this study, two cultivars of Canola, okapi (tolerant cv.) and symbol (sensitive cv.) were studied under five salinity treatments including 0, 3, 6, 9, 12 dsm 1, in laboratory and green-house conditions. in the laboratory, percentage and rate of germination and growth of seedlings, were assayed. in green-house conditions, growth parameters were
measured in vegetative, generative and harvesting phases. the results showed that percentage and rate of germination, growth of seedlings and distance of root hairs from root tip, were decreased by salt solutions especially by 12 dsm-1. however these parameters, were increased by 3 dsm-1 treatment. Also by treating with salt solutions in the range of 12-20 dsm-1 ,threshold concentration for germination was determined as 14 dsm-1 for okapi and 13 dsm-1 for symbol. Morever it was determined, in these cultivars, the effect of salinity stress, on germination phase is less than
other phases. in green-house conditions, vegetative growth and yield of both cultivar were unaffected by soil salinity up to 3 dsm-1. but increasing in salinity levels above this threshold, increased the ratio wet/dry biomass, thickness of leaves, plastochronic periode, thickness of pollen exine, weight of 1000- pod. otherwise number of leaves, branches, flowers, flower primordiums, pods and length of pods, number of seeds in per pod, and weight of 1000-seed were decreased. the most inhibitory effect was in 12 dsm-1 treatment and for symbol was more than okapi. The length of pods, plasto chronic periode and number of flowers were affected by salt stress more than others
Keywords: slat stress, canola, germination, yield.
مقدمه
در طول تاريخ، تنش هاي محيطي حاصل از غلظتهاي بالاي نمك در خاك، يكي از جدي ترين عوامل محدود كننده توليد محصولات كشاورزي به ويژه در گياهان حساس به شوري بوده است. در حال حاضر شوري خاك بر توليدات كشاورزي در بخش بزرگي از نواحي كم باران دنيا اثر مي‌گذارد. ( zhang 200l). روش متداول براي توليد محصول در نواحي كم باران، استفاده از ارقام مقاوم به شوري، اصلاح آب و خاك براي رفع نياز محصول زراعي و يا انتخاب ارقام اصلاح شده ژنتيكي است. ( Puppala. 1999).
جوانه زني يكي از حساس ترين مراحل زندگي يك گياه زراعي در برابر شوري است. عدم جوانه زني در خاكهاي شور اغلب نتيجه غلظتهاي بالاي نمك در منطقه اي است كه بذر در آن كاشته شده است، زيرا محلول نمك حركت رو به بالا داشته و به دنبال آن تبخير در سطح خاك انجام مي‌شود. (Bernstion 1974). اين نمكها در جوانه زني و رشد گياهان زراعي اختلال ايجاد مي‌كنند (Fowler 1991 ). نتيجه تحقيقات مختلف نشان داده است كه رشد دانه رستها و گياهان، سطح برگها و زي توده ريشه و ساقه در پاسخ به شوري خاك كاهش مي‌يابد Redmann 1994)). خاك و آب شور اثرات زيانباري بر ميزان محصول كلزا دارند.
Puppala 1999))
كلزا (Brassica napus L. ) از خانواده براسيكاسه بوده و در 53 كشور از 6 قاره دنيا و در مساحتي حدود 2/42 ميليون هكتار كشت مي‌شود و ميانگين محصول آن 1451 كيلوگرم در هكتار مي‌باشد. قاره آسيا به تنهايي 1/59 درصد سطح زير كشت كلزا اما فقط 6/48 درصد توليد دنيا را دارد. (yadava 2004 ). تحمل به شوري گونه هاي خانواده كلميان (از جمله كلزا) بين خانواده غلات با بيشترين تحمل و خانواده باقلاييان با كمترين تحمل قرار مي‌گيرد (Arshad 2001). كلزا يك گياه تغيير يافته ژنتيكي با مقدار پايين اوروسيك اسيد (<20g/kg) است كه بطور وسيعي در توليد پليمرها و روغن استفاده مي‌شود. مقدار كم اسيدهاي چرب اشباع
(<70g/kg) باعث افزايش مصرف كلزا در ميان دانه هاي روغني مهم شده است. Puppala 1999)) روغن كلزا هم اكنون سومين منبع روغن خوراكي بعد از سويا و نخل روغني مي‌باشد. 1996) starner). هم چنين از اين گياه ماده قابل تجزيه اي بدست مي‌آيد كه مي‌تواند بعنوان يكي از اجزاي پلاستيك بكار رود. براي اين منظور سه ژن توليد كننده پلاستيك از يك باكتري خاكزي به كلزا منتقل مي‌شود. كلزا در تهيه گازوئيل زيستي نيز استفاده مي‌شود ( Tickell 2000).
بررسي چگونگي اثر شوري بر روي گياهان از سالها قبل بوسيله پژوهشگران دنبال شده و به نتايج قابل توجهي رسيده است. اما هنوز نكات ناشناخته زيادي در مورد عملكرد ناشي از شوري Nacl بر روي گياهان بويژه گياهان استراتژيك نظير كلزا كه كشت آن در كشور رو به گسترش است، باقيمانده است. در اين پژوهش اثر غلظتهاي متفاوتي از Nacl بر روي جوانه زني و رشد دانه رستها همچنين برخي ويژگيهاي مورفولوژيكي و عملكرد ارقام حساس و بردبار به شوري كلزا بررسي گرديد.
روش بررسي
در اين تحقيق دو رقم كلزا مورد استفاده قرار گرفت: رقم بردبار به شوري (okapi) و رقم حساس به شوري .(symbol) بذر اين ارقام از مركز تحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي استان خراسان تهيه گرديد. به منظور بررسي اثر Nacl بر جوانه زني و رويش بذرها، در آزمايشگاه ابتدا بذرها با هيپوكلريت سديم 7% به مدت 20 دقيقه سترون شده و سپس در ظروف پتري محتوي ماسه استريل كشت شدند. براي هر تيمار 4 پتري در نظر گرفته شد و در هر پتري 25 بذر كشت شد.
غلظتهاي مختلف محلول كلريد سديم با هدايت الكتريكي (EC) 0، 3، 6، 9، 12 (ds/m) تهيه و به هر پتري حدود 7 ميلي ليتر محلول اضافه شد. پتريها در دماي0c 25 قرار داده شدند. درصد رويش و سرعت رويش بذرها ثبت و مقايسه شد. پس از 5 روز، دانه رستهاي حاصل جمع آوري شده و طول ريشه چه، طول محور زير لپه (ساقه چه) و فاصله بين تارهاي كشنده تا نوك ريشه، در ارقام مورد آزمايش اندازه گيري و ثبت شد. براي تعيين غلظتي كه در آن جوانه زني بذر ارقام فوق متوقف مي‌شود، غلظتهاي بالاتر محلول كلريد سديم در دامنه 14 تا 20 (ds/m) تهيه شد و بذرهاي دو رقم كلزا توسط اين محلول ها تيمار شدند. چون در تيمار ds/m 3 اثر افزايشي در جوانه زني و رشد دانه رستها مشاهده گرديد، براي مشخص نمودن غلظتهائي كه ممكن است چنين اثر تحريكي را داشته باشند، آزمايشهاي جوانه زني با شوري 2و 4 (ds/m) نيز انجام شد.
آزمايشهاي مربوط به كاشت و تيمار دهي در گلخانه صورت گرفت. اين آزمايش در 5 گروه انجام شد. يك گروه شاهد بدون دريافت محلول كلريد سديم و چهار گروه ديگر با محلولهاي نمكي 3، 6، 9، 12 دسي زيمنس بر متر تيمار شدند. در گلخانه، گلدانهائي با ارتفاع 50 سانتيمتر تهيه شد. ظروف محتوي محلولهاي كلريد سديم با غلظتهاي متفاوت نيز آماده شدند.پس از كاشت بذرها، گلدانها هر 4 روز يكبار آبياري شدند. در طول دوره رشد گياهان عوامل رشد مانند تعداد برگ، ضخامت برگ، شاخه دهي، پلاستوكرون، وزن زي توده تر به خشك براي بررسي وضعيت عمومي‌رشد اندازه گيري و ميانگين آنها در سه تكرار محاسبه شد. در مرحله گلدهي نيز فاكتورهاي اين مرحله مانند شروع گلدهي، تعداد طرحهاي اوليه گل، تعداد گلهاي هر بوته و ضخامت اگزين دانه گرده اندازه گيري و مقايسه شد. در مرحله برداشت محصول تعداد و طول غلافها، وزن هزار دانه، وزن هزار غلاف و دانه بندي اندازه گيري و ميانگين آنها در سه تكرار ثبت شد.
براي اندازه گيري وزن زي توده خشك، گياهان سه ماهه ابتدا توزين شده، سپس به مدت 48 ساعت در دماي 0C80 آون قرار گرفتند و بعد مجددا وزن شدند.
براي تجزيه و تحليل آماري داده ها از نرم افزار spss و از آزمون تجزيه داده هاي يكطرفه (ANOVA TEST) استفاده شد. در صورت وجود اختلاف معني دار بين گروهها، براي تعيين گروههايي كه اين اختلاف بين آنها وجود دارد از آزمون مقايسه بين ميانگين ها (تست دانكن) با سطح معني دار 05/0 استفاده شد. رسم نمودارها با نرم افزار Excel انجام شد.
نتايج و بحث
آزمايشهاي مربوط به شروع رويش، سرعت جوانه زني، تعداد و درصد دانه هاي گياهان رويش يافته بيانگر اين است كه دانه هاي شاهد پس از جذب رطوبت متورم شده و جوانه زني آنها در دماي اتاق 00C25 از حدود 8 ساعت پس از كاشت آغاز و بهينه سرعت جوانه زني 22 ساعت پس از كاشت دانه ها است. از اين نظر بين دو رقم symbol،و okapi تفاوت زيادي وجود نداشت. از 16 تا 22 ساعت پس از كشت، در رقم okapi درصد رويش دانه ها از 45 به 100% و در ر قم symbol از 60 به 100% رسيد. در تيمار ds/m3 در هر دو رقم اثر افزايشي بر درصد جوانه زني بذرها مشاهده گرديد. بطوريكه در اين تيمار، 16 ساعت پس از
كاشت، در ارقام symbol و okapi نسبت به گياهان شاهد به ترتيب 20 و 45% افزايش جوانه زني وجود داشت (شكل 2 و 3). در تيمار 2 درصد جوانه زني در حد شاهد بود و در تيمار 4 كاهش درصد جوانه زني نسبت به گياهان شاهد در هر دو رقم مشاهده گرديد (شكل 1 ). غلظت حد آستانه جوانه زني (غلظتي كه در آن درصد جوانه زني به كمتر از 50% شاهد كاهش مي‌يابد) در ارقام symbolو okapi در شرايط آزمايشگاهي بترتيب 13 و 14 دسي زيمنس بر متر تعيين گرديد.
با افزايش غلظت كلريد سديم، سرعت جوانه زني كاهش يافت. در هر دو رقم شروع جوانه زني 8 ساعت پس از كاشت در شاهد بود در حاليكه در تيمار 12، شروع رويش به 12 و 10ساعت پس از كاشت بترتيب در ارقام symbolو okapi رسيد. در تيمار 20 ، جوانه زني هر دو رقم در حد صفر بود (شكل 1).
با افزايش درجه شوري، طول ساقه چه و ريشه چه كاهش يافت (جدول 1). ميزان كاهش طول ريشه چه در هر دو رقم، بيشتر از ساقه چه بود بطوريكه در رقم متحمل به شوري، طول ريشه چه در تيمار 12 نسبت به شاهد 70 درصد و در رقم حساس 96 درصد كاهش نشان دادند. (شكل4 و جدول 1)، در حاليكه طول ساقه چه در اين ارقام بترتيب 21 و 30 % نسبت به شاهد كاهش داشتند.
رشد دانه رستها در هر دو رقم در تيمار 3 در مقايسه با گياهان شاهد افزايش نشان داد. بطوريكه در رقم okapi ريشه چه 50 و ساقه چه حدود 100 درصد افزايش نسبت به شاهد داشتند. اين اعداد در رقم symbol بترتيب 17 و 86 درصد بود ( شكل 4 و 5)
فاصله بين تارهاي كشنده تا نوك ريشه با افزايش غلظت NaClكاهش پيدا كرد. در رقم okapi از 5/11 ميليمتر در شاهد به 4 ميليمتر در تيمار 12 رسيد. در رقم symbol اين مقادير بترتيب 75/10 ميليمتر و 25/4 ميليمتر بود. (جدول 1 و شكل 6).
جدول 1- اثر درجات مختلف شوري (Ec) بر جوانه زني و رشد دانه رستها در دو رقم كلزا. اعداد نشان دهنده ميانگين انحراف معيار مي‌باشند.
درجات شوري (dsm-1) درصد جوانه زني طول ساقه چه (cm) طول ريشه چه (cm) فاصله تارهاي كشنده تا نوك ريشه (mm)
okapi
0 0 100
76/0 85/3
2/1 87/10
81/0 5/11
3 0 100
2/1 12/8*
5/2 15*
52/0 75/7*
6 0 100
62/0 72/3
87/0 15/11 87/0 25/7*
9 5/2 94*
61/0 05/3
4/1 55/6*
62/0 75/5*
12 2/4 94*
3/0 72/1*
86/0 72/3* 1/2 4*
Symbol
0 0 100
33/0 57/4
92/0 87/11 3/5 75/10
3 0 100
2/1 45/8*
81/0 8/13
2/3 5/8
6 0 100
72/0 62/5
87/0 75/8* 6/2 25/7
9 2/4 82*
22/0 47/2* 56/0 32/4* 82/0 25/4*
12 4/3 80*
15/0 5/1*
21/0 22/2* 1/1 25/4*
اعداد داراي علامت(*) اختلاف معني دار در سطح 5% (p< 0/05) با گروه شاهد دارند.
دو رقم مورد آزمايش، در مرحله جوانه زني نسبت به مراحل بعدي نمو، تحمل بيشتري به شوري داشتند. ردمان (1994) نيز نشان داد ارقام Legend , HcN92 كلزا، در مرحله جوانه زني نسبت به مراحل بعدي نمو، به شوري بردبار تر مي‌باشند، زيرا احتمالا رشد در مراحل اوليه بوسيله ذخاير موجود در بذر حمايت مي‌گردد.
كاهش درصد و سرعت جوانه زني هر دو رقم در درجات شوري بالا dsm-112 مي‌تواند نتيجه اثرات اسمزي، سميت يوني، محدوديت مواد غذائي در خاك يا تركيبي از اين عوامل باشد. 1994).(Radmann
بطور كلي بعضي مراحل نموي در گياهان نسبت به تنش شوري حساس ترند. به عنوان مثال در برنج، رشد دانه رستها، بقاي آنها و باروري بترتيب توسط مقادير شوري بيشتر از 9/1 و 5/3 و 5/4 دسي زيمنس بر متر تحت تاثير قرار مي‌گيرد. (2000 Zeng). تحقيقات ديگر نيز نشان مي‌دهند، در ارقام مختلف كلزا، تفاوت در حساسيت به شوري وجود دارد و تنوع چشمگيري در جوانه زني بذر بين ارقام كلزا در شرايط تنش شوري گزارش شده است (Puppala 1999, zhang 1994).
افزايش درصد جوانه زني بذر و رشد دانه رستها كه در شوري 3 دسي زيمنس بر متر، در هر دو رقم مشاهده گرديد، احتمالا به اين دليل است كه در اين غلظت، نسبت k+ Na+/ در حد مناسبي براي فعاليتهاي متابوليكي بوده و بنابراين اين درجه شوري اثر بهينه در جوانه زني و رشد داشته است. ( Munns 1993).
همانطور كه اعداد جدول 2 نشان مي‌دهد تيمارهاي شوري موجب كاهش تعداد برگها در هر دو رقم شده و بيشترين كاهش مربوط به تيمار 12مي‌باشد. رقم حساس به شوري (symbol) كاهش بيشتري را نشان مي‌دهد (شكل 7). ضخامت برگها تحت تاثير محلولهاي نمكي افزايش يافته، بطوريكه در تيمار 12بترتيب 22 و 28درصد افزايش نسبت به نمونه هاي شاهد در ارقام symbol و okapi مشاهده گرديد. (شكل 8). زمان پلاستوكرون نيز با افزايش غلظت محلول نمكي، در هر دو رقم افزايش پيدا كرد. رقم بردبار (okapi) بيشتر تحت تاثير تيمارهاي شوري قرار گرفت، بطوريكه در Ec، 12 دسي زيمنس بر متر، زمان پلاستوكرون به حدود دو برابر نمونه شاهد افزايش پيدا كرد. (شكل 9).
