عنوان پایان‌نامه
بررسی صفات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی لاین های ایزوژن حاصل از تلاقی ارقام گندم نورستار و پیشتاز
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی -بیوتکنولوژی کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6646;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71816
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- محسن حسینی
- استاد راهنما
- رضا معالی امیری
- چکیده
- دمای پایین یکی از مهمترین عوامل محدود کننده رشد، توزیع و تولید در غلات است. بسیاری از گیاهان در دمای پایین (دمای بالای نقطه انجماد)، توانایی تحمل صدمات ناشی از دمای پایین را بدست می¬آورند. این فرایند که در اثر القای تغییرات مهم متابولیکی در سلول¬های گیاهی می¬باشد، عادت¬دهی به سرما شناخته شده است. این تحقیق به منظور شناسایی برخی صفات مرتبط با تحمل به سرما در مراحل مختلف نموی گندم در لاین¬های ایزوژن و نوترکیب حاصل از تلاقی ارقام گندم نورستار و پیشتاز به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک¬های کامل تصادفی در سه تکرار در منطقه معتدل سرد کرج در سال زراعی 92-91 انجام شد. تحت شرایط آزمایش میزان تحمل به سرما، تعداد نهایی برگ، وضعیت توسعه مریستم انتهایی، میزان فعالیت آنزیم¬های آنتی اکسیدان، محتویات پرولین، قندهای محلول، H2O2، رنگیزه¬های فتوسنتزی، میزان فعالیت و بیان ژن آنزیم¬های ساکارز سینتاز و اینورتاز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که در اکثر صفات، بین ژنوتیپ¬ها و بین دوره¬های مختلف عادت¬دهی به سرما تفاوت معنی¬داری بوده و اثر متقابل نیز وجود داشت. نتایج شمارش تعداد برگ نهایی نشان داد که والد زمستانه نورستار با باقی ماندن در مرحله نموی رویشی دارای طولانی¬ترین نیاز بهاره¬سازی بوده و از بیشترین میزان تحمل (LT50=-22oC) در زمان تکمیل نیاز بهاره¬سازی برخوردار بوده و تحمل خود را به مدت زمان بیشتری در مقایسه با دیگر ژنوتیپ¬ها حفظ کرد. در مقابل رقم بهاره پیشتاز و بخصوص لاین نوترکیب 4021 فاقد نیاز بهاره¬سازی بودند و زودتر وارد مرحله زایشی (تشکیل برجستگی مضاعف) شدند و تحمل خود را زودتر از دست دادند. انتقال نیازه بهاره¬سازی نسبتا طولانی به لاین نوترکیب 4023 باعث افزایش تحمل به سرما در این لاین (LT50=-15oC) شد. لاین¬های ایزوژن 4002 و 4014 نیز وضعیت حد واسط والد پیشتاز و نورستار را داشتند. فعالیت آنزیم¬های آسکوربات پراکسیداز (APX)، گایاکول پراکسیداز (GPX)، پلی فنل اکسیداز (PPO)، کاتالاز (CAT)، سوپر اکسید دیسموتاز (SOD)، محتوای قند کل، رنگیزه¬های فتوسنتزی و پرولین در همه¬ ژنوتیپ¬ها در دومین دوره عادت¬دهی (محدوده تکمیل نیاز بهاره¬سازی برای ژنوتیپ¬های زمستانه) به بیشترین میزان خود رسید، با این تفاوت که این افزایش در ژنوتیپ¬های زمستانه و بینابین بیشتر از ژنوتیپ¬های بهاره بود. محتوای H2O2 در سومین دوره عادت-دهی به سرما به بیشترین میزان رسید. این افزایش در ژنوتیپ¬های بهاره بسیار بیشتر از ژنوتیپ¬های زمستانه و بینابین بود. محتوای قندهای محلول گلوکز، فروکتوز و ساکارز، میزان فعالیت و بیان ژن آنزیم¬های اینورتاز و ساکارز سینتاز در محدوده تکمیل نیاز بهاره¬سازی نسبت به شرایط کنترل در تمام ژنوتیپ¬ها افزایش یافت، اما این افزایش برای ژنوتیپ¬های نیازمند بهاره¬سازی بیشتر بود. شناخت فرایندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مرتبط با تحمل به سرما در طول پروسه عادت¬دهی به سرما، فرصت خوب را در اختیار اصلاح کنندگان قرار می¬دهد تا بتوانند ژنوتیپ¬های با پتانسیل تحمل به سرمای بالاتری را انتخاب کنند.
- Abstract
- Low temperature (LT) is one of the most important factors that limited growth, distribution and production in cereals. In low temperatures (above freezing temperatures) many species of plants can acquire the tolerance ability to damages caused by low temperature. This process that created by induction of metabolic changes in plant cells is known as cold acclimation. The objective of this study was to identify some traits related with LT tolerance in various developmental stages of near isogenic (NIL) and recombinant inbred lines (RIL) obtained from Pishtaz × Norstar crossing were planted at the recommended autumn seeding dates at Karaj in 2012-13 cropping season in Randomized Complete Block Design (RCBD) with factorial arrangement in the three replications. Under experimental conditions, LT tolerance, final leaf number (FLN), shoot apex developmental morphology, antioxidative activities, proline, photosynthetic pigments, H2O2 and total sugars contents, activity and gene expression of sucrose synthase and invertase enzymes were investigated. Analysis of variance indicated that genotypes, sampling period, and the genotypes × sampling period interaction were highly significant for most of the traits. Obtained results of FLN and LT50 indicated Norstar winter parent with delayed vegetative/reproductive transition have longest vernalization requirement and achieved maximum LT tolerance (LT50=-22oC) in about the same time as vernnalization saturation and its tolerance maintained for a longer time compared to other genotypes. In contrast, spring habit genotypes, Pishtaz and particularly the RIL 4021, quickly entered the reproductive stage (double ridges formation) and earlier lost their LT tolerance. Transfer relatively long vernalization requirements to the RIL 4023 caused increase LT tolerance (LT50=-15oC). The NILs (4002 and 4014) had status between Pishtaz and Norstar parents. Superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX), ascorbate peroxidase (APX) and polyphenol oxidase (PPO) activity and proline, photosynthetic pigments and total sugars reached maximum in all genotypes at second period of LT acclimation (same time as vernalization saturation for vernalization-requiring genotypes) but higher in winter and semi-hardy than spring genotypes. The highest H2O2 content observed at third period of LT acclimation that was in spring genotypes compared to winter and semi-hardy. Soluble sugars of glucose, fructose and sucrose and enzymatic activity and gene expression of sucrose synthase and invertase in fulfillment of vernalization requirement compared to the control conditions increased in all genotypes but higher in vernalization-requiring genotypes. Understanding the physiological and biochemical processes related to LT tolerance during LT acclimation, offers good opportunities for the breeders to select genotypes with high LT tolerance potential.
