عنوان پایان‌نامه
برخی صفات فیزیولوژیکی مرتبط با تنش شوری و الگوی بیان ژن مرتبط با آنها در گندم نان
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-زراعت
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 5962;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63883
- تاریخ دفاع
- ۲۵ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- مجتبی توکلی
- استاد راهنما
- کاظم پوستینی
- چکیده
- شناسایی صفات مناسب به منظور غربالگری ارقام از جمله مهم ترین استراتژی های مطالعاتی در اصلاح گیاهان زراعی تحت تنش شوری می باشد. پژوهش حاضر با دو هدف شناسایی صفات مناسب در غربالگری ارقام در شرایط شوری و تعیین نحوه‌ی تجمع برخی اسمولیت‌ها و الگوی بیان ژن‌های مرتبط با آنها در تنش شوری در آزمایش فاکتوریل برمبنای طرح کاملا تصادفی انجام گرفت. فاکتورهای مورد بررسی شامل دو سطح شوری(1.6 و 16 dSm) و 17 رقم گندم شامل فلات، مرودشت، اترک، نیک نژاد، چمران، کویر، دز، الوند، روشن، طبسی، تجن، شیراز، پیشتاز، استار، هیرمند، مهدوی، قدس بود. نمونه برداری از گیاهان کشت شده در سه مرحله آغاز پنجه زنی و گلدهی برای اندازه گیری صفات فیزیولوژیکی و مرحله رسیدگی برای اندازه گیری عملکرد و اجزای آن صورت گرفت. از بین ارقام مورد بررسی به لحاظ وزن دانه و بیوماس دو رقم روشن و چمران، تحمل نسبی و رقم هیرمند تحمل مطلق نسبت به شوری داشتند. تفاوت این دو دسته ارقام را می توان به نحوه متفاوت تجمع یون سدیم ارتباط داد؛ ارقام با تحمل نسبی در شرایط شوری سعی بر دفع سدیم و حفظ نسبت پتاسیم/سدیم به خصوص در برگ پرچم می کنند در حالی ارقام با تحمل مطلق تنها با تکیه بر پتانسیل بالای خود، عملکرد قابل قبولی در شرایط شوری از خود نشان می دهند. در مقابل ارقام اترک و قدس با توجه به افت شدید عملکرد و بیوماس و توانایی کم در دفع سدیم و حفظ نسبت پتاسیم/سدیم ارقام حساس می باشند. نتایج همچنین نشان داد که غلظت سدیم در برگ چهارم (مسن ترین برگ) از ریشه و برگ پرچم بیشتر بود؛بنابراین ارقام مختلف، سدیم را در بافت هایی ذخیره می کنند که آسیب کمتری به بخش های جوان وارد شود. نتایج نشان داد با وجود افزایش غلظت گلایسین بتائین در شرایط شوری در اندام های مختلف بیشتر ارقام ولی در برخی ارقام کاهش آن نیز دیده شد. همین پیچیدگی در مورد غلظت پروتئین محلول برگ نیز وجود داشت، ولیکن از افزایش شدیدتر غلظت پروتئین های محلول در برگ های مرحله پنجه زنی می تواند به عنوان یک تفاوت اساسی بین ارقام متحمل و حساس، برای غربال گری استفاده کرد. غلظت کربوهیدرات های محلول در شرایط شوری در همه اندام ها به جز برگ چهارم در شرایط شوری افزایش یافت هر چند که این صفت چندان تفکیک ارقام کارا نبود. به منظور بررسی بهتر نقش این اسمولیت، اجزای آن در برگ پرچم سه رقم هیرمند(متحمل مطلق)، چمران( متحمل نسبی) و اترک(حساس) مورد مطالعه قرار گرفت. چنین به نظر می رسد که رقم اترک علاوه بر غلظت کربوهیدرات محلول کل بیشتر نسبت به دو رقم مقاوم، مقدار گلوکز، فروکتوز و ساکارز بیشتری رانیز تجمع می دهد ولیکن نسبت گلوکز به فروکتوز به عنوان مکانیزم های القای مقاومت، در این رقم نسبت به دو رقم دیگر کمتر بود. غلظت پرولین اندام های مختلف تحت تنش افزایش یافت؛ این افزایش در ارقام حساس بیشتر از ارقام مقاوم و در برگ های پرچم بیشتر از سایر اندام ها بود. با توجه به مناسب بودن این صفت برای غربال گری، الگوی بیان سه ژن دخیل در سنتز(P5CS، P5CR) و تجزیه(PDH) پرولین در دو برگ پرچم و چهارم سه رقم هیرمند، چمران و اترک مورد مطالعه قرار گرفت. چنین به نظر می رسد که افزایش تجمع پرولین به دلیل افزایش بیان ژن های دخیل در سنتز و کاهش بیان ژن های دخیل در تجزیه پرولین باشد. از طرفی افزایش تجزیه پرولین که در برگ چهارم ارقام متحمل تحت تنش شوری، احتمالا به دلیل ایجاد یک منبع انرژی یا نیتروژن است که به افزایش عملکرد این ارقام در شرایط شوری کمک می کند. نتیجا از بین صفات مورد بررسی، تجمع پرولین در برگ پرچم و تجمع پروتئین محلول در شاخساره مرحله پنجه زنی می توانند در کنار عمکرد و بیوماس، از جمله صفات مناسب به منظور غربال گری مورد استفاده قرار گیرند.
- Abstract
- Identifying appropriate traits for cultivar screening is the most important researchstrategy in crop breeding for salt stress. This study was carried out to identify the appropriate traits for cultivar screening and to investigate the osmolites accumulation and the expression pattern of related wheat genes under salinity stress. The factors consisted of two salinity levels ( 1.6 and as control 16 dS.m-1) and seventeen wheat cultivars including Roshan, Tabasi, Hirmand, Chamran, Atrak, Tajan, Ghods, Shiraz, Falat, Alvand, Kavir, Mahdavi, Niknejad, Dez, Pishtaz and Star. Plants were sampled at three stages of early tillering(zadoks; 17) and anthesis (zadoks; 61) andharvesting (zadoks; 92).Yield components also were diterminate at the end of seed ripening.Based on the results obtained Chamran and Roshancultivars showed a relative salt tolerance in grain yield and biomass production, and Hirmand showed to be an absolute salt tolerant one.The difference between these two groups can be related to their difference in response to high available Na+. Under salinity condition the relative salt tolerant cultivars try to exclude Na+ and keephighK+/Na+ ratio, especially in the flag leaf. In contrast, Atrak was considered salt sensitive cultivars because they showed the high loss of yield and biomass, and low ability in Na+ exclusion, andlowK+/Na+ ratio in flag leaves.The results also showed thatNa+ concentration in fourth leaves (oldest leaves) were higher than the roots and flag leaves, indicating that the plants accumulate Na+ in tissues not to affect young tissues. The result showed that the concentration of glycine betaine increased in different organs of most cultivars in salinity condition, but in some cultivars it was decreased. The same status was also found in the soluble protein concentration response. However, the concentration of soluble protein in leaves at tilleringstage which was higher in sensitive cultivars may be considered as a relevant trait for screening. Soluble carbohydrates concentration in all organs except the fourth leaf increased in response to salinity, although this trait did not show to be efficient for cultivar separation. In order to better evaluate the role of this osmolite, its components in flag leaves of three cultivars Helmand (absolute tolerance), Chamran (relative tolerance) and Atrak (sensitive) were studied.It seems that, as well as higher total soluble carbohydrate concentrations of Atrak compared to two tolerant cultivars, the concentration of glucose, fructose and sucrose were higher, but the ratio of glucose to fructose, as a mechanism for induction of tolerance here, was lower than the other two cultivars. Proline concentration increased in all tissuesthe plants. This increase was greater in sensitive than tolerant cultivars, and in flag leaves than other tissues of plants under salinity stress. With regard to the suitability of this trait for screening, the expression pattern of three genes involved in the proline synthesis (P5CS, P5CR) and degradation (PDH) was studied in fourth and flag leaves of Helmand, Chamran and Atrakcultivars.It seems that the increase in proline accumulation was due to P5CS, P5CR up-regulation and PDH down-regulation.On the other hand the higher proline degradation in forth leaf of tolerant cultivars, is probably due to the providing a source for energy or nitrogen, which help to enhance the yield of this cultivars under salinity stress. As a result, proline accumulation in flag leaf at anthesis, and soluble protein accumulation in shoot at tillering stage, in addition to yield and biomass, can be used as some suitable traits for screening.
