عنوان پایان‌نامه
اثر تنش خشکی ابتدای فصل و آبیاری مجدد بر پاسخ های فیزیولوژیک و مولکولی گندم
- رشته تحصیلی
- اصلاح نباتات - ژنتیک مولکولی و مهندسی ژنتیک
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7476;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7476
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۶
- دانشجو
- رضا کشاورزنیا
- استاد راهنما
- سیدعلی پیغمبری
- چکیده
- خشکی مهم‌ترین عامل ایجاد محدودیت در رشد و عملکرد گیاهان زراعی در بسیاری از مناطق دنیاست. گیاهان به تنشهای آبی از طریق سازوکارهای چندگانه فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی در سطح یاخته، بافت و در سطح کل گیاه پاسخ میدهند. به‌منظور بررسی اثر تنش خشکی ابتدای فصل و آبیاری مجدد بر صفات فیزیولوژیک، بیوشیمیایی و الگوی بیان برخی از ژن‌های پاسخ‌دهنده به تنش خشکی در گندم، دو آزمایش مجزا از یکدیگر در سال 1394 و در گلخانه آزمایشی گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه تهران به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا گردید. آزمایش اول به‌منظور بررسی اثر تنش خشکی بر روی ارقام مورداستفاده و آزمایش دوم به‌منظور تأثیر آبیاری مجدد پس از تنش خشکی بر روی گیاهان مورد آزمایش صورت گرفت. تیمارهای آبیاری آزمایش اول شامل سطوح 100%، 70% و 40% ظرفیت زراعی و تیمارهای آبیاری آزمایش دوم شامل 100%، آبیاری مجدد 70% و آبیاری مجدد 40 % ظرفیت زراعی بودند. ارقام مورداستفاده شامل سه رقم گندم زاگرس (دیم و متحمل به خشکی)، دز (آبی متحمل به خشکی) و مرودشت (آبی حساس به خشکی) بودند. نتایج صفات فیزیولوژیک نشان داد که اثر سطوح مختلف تنش خشکی و رقم در تمام صفات اندازه‌گیری شده به‌جز وزن‌تر اندام هوایی معنی‌دار هست. به‌طورکلی با اعمال تنش خشکی، میزان محتوای نسبی آب برگ، وزن‌تر و خشک اندام هوایی، سبزینگی برگ و کارایی فتوسیستم کاهش و دمای برگ افزایش پیدا کرد. آبیاری مجدد این گیاهان توانست صفات فیزیولوژیک اندازه‌گیری شده را تا حد زیادی به شرایط کنترل نزدیک کند که این نزدیک شدن در ارقام متحمل با شدت بیشتری رخ داد. نتایج به‌دست‌آمده از صفات بیوشیمیایی نشان داد که اعمال تنش خشکی باعث افزایش محتوای پروتئین کل، و آنزیم‌های کاتالاز، گایاکول پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز، سوپر اکسید دیسموتاز و محتوای پرولین سلول شد. آبیاری مجدد توانست میزان صفات بیوشیمیایی را تا حدی به شرایط کنترل نزدیک کند اما فعالیت آنزیم پلی فنل اکسیداز در اثر اعمال تنش خشکی و آبیاری مجدد در ارقام موردنظر تغییر چندانی نکرد. علاوه براین میزان پراکسیداسیون لیپیدها با اعمال تنش خشکی بالا رفت که این افزایش در رقم حساس مرودشت نسبت به دو رقم دیگر بیشتر بود. بررسی بیان ژن‌های درگیر در بیوسنتز آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و پرولین نشان داد که این ژن‌ها تحت تأثیر تنش خشکی و آبیاری مجدد دچار تغییرات بیانی زیادی گردیدند که این تغییرات در برخی از موارد مطابق با تغییرات فعالیت آنزیم‌های مرتبط با آن‌ها و گاهی برخلاف تغییرات فعالیت آنزیمی و تجمع پرولین در گیاه بود. از پژوهش حاضر می توان به این نتیجه رسید که ارقام متحمل در مواجه با تنش خشکی و آبیاری مجدد توانستند مکانیسم های دفاعی خود را بهتر مدیریت کرده و از این طریق با صرف کمترین انرژی ممکن با تنش خشکی مقابله کنند.
- Abstract
- In many parts of the world, drought is the most important factor limiting the growth and yield of crops. Plants respond to water stress in levels of cells, tissues and whole plant through physiological, biochemical and molecular mechanisms. To evaluate the effect of seedling drought stress and after recovery biochemical and physiological traits and expression pattern of genes in response to drought stress in wheat, two separate factorial experiments were conducted in a completely randomized design in 2015 and in the experimental greenhouse of University of Tehran. The first experiment was to evaluate the effect of seedling drought stress, and the second experiment in order to test the after recovery effect of water stress on the plants. Irrigation treatments of the first experiment were, 100%, 70% and 40% of field capacity and the second experiment included 100%, recovery 70% and recovery 40% field capacity. The three cultivars used included Zagros (dry and drought tolerant), Dez (drought and heat tolerant) and Marvdasht (drought sensitive). Analysis of variance showed that the effect of drought stress and cultivar is significant in all measured physiological traits except shoot fresh weight. Under drought stress, the relative water content, fresh and dry weight, leaf chlorophyll and efficiency of photosystem increased and leaf temperature decreased. Re-irrigation of these plants was able to close the measured physiological traits to a large extent with the control conditions, which became more intense in the tolerant cultivars. The results of the biochemical characteristics showed that water stress will increase the total protein content, and catalase, glutathione peroxidase, ascorbate peroxidase, superoxide dismutase and proline content. Recovery could partly closer the amount of biochemical traits in controlled conditions, but polyphenol oxidase activity did not change much in all cultivars due to drought stress and recovery. In addition, the amount of lipid peroxidation increased with drought stress, which was higher in Marvdasht sensitive variety than the other two varieties. Expression of genes involved in the biosynthesis of antioxidant enzymes and proline showed that these genes were significantly affected by drought stress and irrigation and these changes, in some cases, were in accordance with changes in enzyme activity associated with them and sometimes contrary to the changes in enzyme activity and proline accumulation in plants. From the present study, it can be concluded that tolerant cultivars, in the face of drought stress and after recovery, were able to better manage their defense mechanisms and thereby counteract drought stress by spending the least energy.
