بخشی از مقاله
چکیده
براي ارزیابی 12 ژنوتیپ پیشرفته عدس از لحاظ میزان پرولین و کلروفیل، آزمایشی به صورت کرتهاي خرد شده در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی با 3 تکرار در شرایط دیم و کم آبیاري به عنوان عامل اصلی و ژنوتیپها به عنوان عامل فرعی در مناطق، ایستگاه تحقیقات کشاورزي اردبیل و بخش مرکزي شهرستان گرمی در سال زراعی 1394-1395 اجرا گردید.
نتایج مقایسه میانگین اثرات ساده مکان نشان داد که در اردبیل میزان پرولین، کاروتنوئید، کلروفیل a و b در کمترین مقدار بود. عملکرد دانه در شرایط دیم 22 درصد کمتر از کشت کم آبی بود. میزان کلروفیل a و کاروتنوئید در منطقه گرمی بیشتر بود.
بیشترین میزان پرولین مربوط به ژنوتیپ شماره - 12 - بود. معنیداربودن اثر متقابل مکان × ژنوتیپ نشان داد، بیشترین میزان عملکرد دانه در منطقه گرمی و ژنوتیپ شماره - 1 - میباشد. همبستگی عملکرد دانه با کاروتنوئید، کلروفیلهاي a، b مثبت و معنیدار شد. تجزیه خوشهاي نشان داد که بیشترین فاصله ژنتیکی را ژنوتیپهاي شماره 1 و 5 در دو حالت دیم و کم آبیاري، نسبت به ژنوتیپ هاي دیگر داشتند.
مقدمه
خشکی از جمله تنشهاي فیزیکی است که به علت تنوع زیاد و شرایط بارندگی به عنوان مهمترین عامل محدودکننده رشد و تولید گیاهان زراعی در ایران شناخته شده است - شیرانی راد، . - 2011 گیاهان در هنگام تنش خشکی، با تغییراتی که در برخی از خصوصیات فیزیولوژیک خود ایجاد میکنند، به تنشهاي محیطی واکنش نشان میدهند در بین مواد محلول سازگار شناخته شده احتمالاً پرولین گسترده ترین نوع آنها است و به نظر میرسد تجمع آن در فرآیند تنش آبی در گیاهان سازگاري به تنش خشکی برتري دارند .
عدس با نام علمی Lens culinaris از تیره لگومینوز، یکساله، روز بلند، خودگشن و دیپلویید - 2n=14 - با متوسط 28/5 درصد پروتئین می باشد. تحتتاثیر تنش خشکی، فعالیتهاي فتوشیمیایی گیاه بازداشته میشود، محتواي کلروفیلی برگ تغییر میکند و فعالیت آنزیمهاي چرخه کالوین در فرایند فتوسنتز کاهش مییابد
پرولین یکی از تنظیم کننده هاي اسمزي تحت تنش هاي محیطی میباشد که در تعداد زیادي از گونه هاي گیاهی، همبستگی بالایی با تحمل به این تنش ها ایفا میکند
مرادي و همکاران - 2013 - نشان دادند که تنش خشکی در عدس باعث افزایش معنیداري در مقدار پرولین میشود. هدف از این مطالعه بررسی اثر تنش خشکی روي محتواي کلروفیل، کاروتنوئید و محتواي پرولین در ژنوتیپ هاي پیشرفته عدس در شرایط دیم و کم آبیاري بوده است تا در نهایت بتوان با استفاده از این صفات فیزیولوژیک، متحمل ترین ژنوتیپ را انتخاب کرد.
مواد و روش ها
به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی ارقام عدس، غربال کردن شاخصهاي کمی مقاومت به خشکی و شناسایی ارقام مقاوم به خشکی، 12 ژنوتیپ عدس که از بانک ژن مرکز تحقیقات اردبیل تهیه شده بود در شرایط دیم و کم آبیاري در سال زراعی 1394-1395 به صورت کرت هاي خرد شده در قالب طرح پایه بلوكهاي کامل تصادفی در سه تکرار که عامل اصلی آبیاري در 2 سطح - کم آبیاري و دیم - و عامل فرعی ژنوتیپ ها، در دو منطقه جداگانه ایستگاه تحقیقات کشاورزي اردبیل، و شهرستان گرمی بخش مرکزي با شرایط و اقلیم هاي متفاوت انجام گرفت. کشت در هر دو منطقه به صورت انتظاري، که در شهرستان گرمی در 27 تا 30 آذرماه اما در اردبیل در 8 اسفندماه صورت گرفت. در تیمار کم آبیاري در هر منطقه جداگانه بسته به زمان رشد تمام کرتها به طور همزمان در 2 مرحله زمان گلدهی و مرحله پر شدن غلافها هر دفعه به میزان 10 میلی متر آبیاري گردید و در تیمار تنش یا دیم تا آخر برداشت آبیاري صورت نگرفت و فقط از نزولات باران استفاده شد.
خصوصیات فیزیولوژیکی در زمان رشد گیاه و بعد از پرشدن نیام هاي گیاه در هر دو تیمار آبی و تنش رطوبتی اندازهگیري شد. تجزیه واریانس مرکب، انجام شد و مقایسه میانگین با آزمون چند دامنهاي دانکن2در سطح احتمال %5 با نرم افزار MSTATC انجام گرفت.
براي تعیین همبستگی خطی و همچنین تجزیه کلاستر از نرم افزار SPSS نسخه 24 استفاده شد. از تجزیه خوشه اي به روش Ward و معیار فاصله اقلیدسی به منظور تعیین خویشاوندي ژنوتیپ هاي مورد بررسی و گروه بندي آنها براساس صفات مهم زراعی استفاده شد. براي تعیین تعداد کلاستر مناسب از روش هاي بیشترین گسیختگی بر اساس تغییر ناگهانی در اختلاف دو فاصله ادغام متوالی و ریشه دوم تعداد افراد استفاده گردید و صحت آنها با تابع تشخیص مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت تعداد کلاستر مناسب تعیین گردید.
نتایج و بحث
جدول تجزیه واریانس مرکب نشان داد - جدول - 1 که میزان پرولین، کاروتنوئید، کلروفیل a و اختلاف معنی داري بین دو مکان کشت مشاهده شد. مقایسه میانگین میزان کلروفیل a و کلروفیل b بر حسب میلی لیتر بر گرم وزن تر در منطقه گرمی به ترتیب 0/22و 0/079 بود که اختلاف معنی داري با منطقه اردبیل نشان داد همچنین میزان کاروتنوئید در منطقه گرمی در بالاترین مقدار بود
واکنش میزان کلروفیل هاي a و b به تنش خشکی علاوه بر تفاوت هاي ژنتیکی ممکن است ناشی از تحمل متابولیسم گیاه در برابر خشکی ارزیابی شود و عدم واکنش معنی دار میزان کلروفیل به تنش بیشتر میتواند به کاهش رشد در برگ نسبت داده شود. میزان پرولین بر حسب میکرومول بر گرم وزن تر در گرمی اخلاف معنیداري با اردبیل داشت. بیشترین آسیب ناشی از تنش خشکی مربوط به میزان پرولین در منطقه گرمی بود به طوري که تنش باعث افزایش 23 درصدي میزان پرولین نسبت به شرایط اردبیل شد. در مطالعات گانس3 و همکاران، - 2008 - نیز اعمال تنش خشکی در مرحله بعد از گرده افشانی باعث افزایش معنی داري در میزان پرولین شد.
طبق جدول تجزیه واریانس اختلاف معنیداري بین دو شرایط کاشت کم آّبیاري و دیم وجود داشت - جدول . - 3 بطوري که مقایسات میانگین صفات، عملکرد دانه، کاروتنوئید و کلروفیل a در حالت کشت کم آبیاري، داراي بیشترین میزان بودند. تجمع پرولین آزاد در پاسخ به تنش اسمزي یک واکنش سازگاري محسوب میشود که نه تنها در گیاهان بلکه در سایر موجودات نیز دیده میشود
نتایج مقایسات میانگین اثرات ساده ژنوتیپ ها نشان داد - جدول - 4 که میزان پرولین در ژنوتیپ ILL-20/09 - 10837 میکرومول بر گرم وزن تر - اختلاف معنیداري در سطح 1 درصد با بقیه ژنوتیپ ها دارد. در نتیجه بیشترین آسیب ناشی از تنش خشکی مربوط به میزان پرولین را، ژنوتیپ شماره - 12 - داشته به طوري که تنش باعث افزایش 60 درصدي میزان پرولین نسبت به کمترین میزان پرولین در ژنوتیپ شماره - 2 - شد .
با توجه به این که کلروفیل هاي a و b داراي ضریب تغییرات پائینی هستند، علت غیر معنی دار شدن آن ها در ژنوتیپها نمیتواند خطاي آزمایش قلمداد شود. در رابطه با این صفات تنها میتوان گفت که ژنوتیپ ها داراي تنوع ژنتیکی ظریفی هستند و لذا تجزیه واریانس موفق به کشف آن نشده است. توضیح آن که آزمون F در تجزیه واریانس فقط تفاوتهاي بزرگ بین ژنوتیپ ها را کشف میکند اما اگر تفاوتها ظریف و دقیق باشند این آزمون موفق به کشف آن ها نخواهد شد ولی در مقایسه میانگین ها خود را نشان خواهند
داد - فرشادفر و همکاران، - 2008 اگرچه کلروفیل هاي a و b غیر معنی دار شدند اما در هر دو مکان میزان کلروفیل هاي a و b در شرایط کم آبیاري بیشتر از دیم بود و یکی از دلایل غیر معنیدار شدن، اختلاف کم میزان آب در شرایط کم آبیاري نسبت به شرایط دیم بود. نتایج مقایسه میانگین هاي اثرات متقابل ژنوتیپ در مکان - جدول - 5 نشان داد که ژنوتیپ شماره 1 در گرمی بالاترین عملکرد دانه 1902 - کیلوگرم در هکتار - را به خود اختصاص داد. ضرایب همبستگی ساده بین صفات کاروتنوئید، کلروفیل a، کلروفیل b با عملکرد دانه مثبت و معنی دار بدست آمد
بیشترین همبستگی را کلروفیل a به میزان 0/40 با عملکرد دانه نشان داد. پرولین از طریق مکانیسمهاي مختلف شامل تنظیم وضعیت اسمزي، سمزدایی گونه هاي فعال اکسیژن و ثبات آنزیمها یا پروتئینها، گیاهان را در مقابل تنشهاي محیطی محافظت میکند. در برخی از گیاهان ثابت شده است که تغییرات میزان پرولین با توانایی آنها براي تحمل یا سازش به شرایط تنش مرتبط میباشد و میتواند به عنوان پارامتري براي انتخاب گیاهان مقاوم به تنش استفاده شود
تجزیه کلاستر جهت گروه بندي ژنوتیپها از تجزیه خوشهاي استفاده شد بر اساس نتایج حاصله، و برش دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهاي ژنوتیپها در شرایط کم آبیاري و دیم در فاصله اقلیدسی 4 در چهار گروه مختلف گروهبندي شدند. ژنوتیپ هاي شماره 1 و 5 در هر دو شرایط کشت فاصله بیشتري نسبت به سایر ژنوتیپ ها داشتند
شکل-1دندروگرام ژنوتیپ هاي عدس بر اساس صفات فیزیولوژیکی در شرایط کم آبیاري
شکل-2دندروگرام ژنوتیپ هاي عدس بر اساس صفات فیزیولوژیکی در شرایط دیم
