بررسی تاثیر رژیم‌های متفاوت تنش خشکی بر توانایی تنظیم اسمزی دانه گرده و محتوای کلروفیل و پرولین در ژنوتیپ‌های گندم

سابقه و هدف: خشکی باعث کاهش پتانسیل آب خاک شده و در چنین شرایطی گیاه به منظور حفظ جذب آب می‌تواند به تنظیم اسمزی اقدام کند. تنظیم اسمزی در برگ پرچم و دانه گرده می تواند به عنوان یک شاخص در برنامه‌های به‌نژادی گندم برای افزایش تحمل به خشکی مورد استفاده قرار گیرد. ﻫﺪف از اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺤﻤﻞ ﺑﻪ ﺧﺸﮑﯽ و انتخاب متحمل‌ترین ژﻧﻮﺗﯿﭗ‌های گندم از ﻃﺮﯾﻖ اﺛﺮ سطوح متفاوت آبیاری و ﺗﻨﺶ ﺧﺸﮑﯽ ﺑﺮ ﻣﯿﺰان رﻧﮕﯾﺰه ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰی ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ، اﺳﯿﺪ آﻣﯿﻨﻪ ﭘﺮوﻟﯿﻦ، تنظیم اسمزی دانه گرده و اﻧﺘﺨﺎب ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ژﻧﻮﺗﯿﭗﻫﺎ ﺑﺮای ﮐﺎﺷﺖ در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺧﺸﮏ و ﻧﯿﻤﻪ‌ﺧﺸﮏ با عملکرد بالا ﺑﻮد. مواد و روش‌ها: به منظور بررسی تاثیر سه رژیم متفاوت تنش خشکی بر توانایی تنطیم اسمزی دانه گرده و محتوای کلروفیل و پرولین سه آزمایش جداگانه ( کشت درشرایط بدون تنش(آبیاری نرمال)، کشت در شرایط تنش در مرحله میوز (مراحل 40-49 زادوکس) و تنش تا 30% ظرفیت زراعی) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار و 5 ژنوتیپ در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد در سال 1399 انجام شد. ژنوتیپ‌های مورد بررسی در این آزمایش شامل الوند، ژنوتیپ‌های در دست اصلاح اهدایی 81، اهدایی 82،، ژنوتیپ‌های خارجی اکسلی و چاینز‌اسپرینگ بودند. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس در شرایط بدون تنش و تنش نشان داد که از لحاظ اکثر صفات، بین ژنوتیپ‌ها اختلاف معنی‌دار در سطح 5% و 1% وجود داشت. عکس‌العمل ژنوتیپ‌های گندم در سه آزمایش متفاوت بود، ولی تنش خشکی در همه‌ی انواع تنش‌ها موجب افزایش محتوای پرولین و کاهش محتوای کلروفیل شد. ژنوتیپ چاینز‌اسپرینگ در شرایط آبیاری نرمال (به ترتیب با مقادیر 29.66 و 72.00 میلی‌گرم بر گرم کلروفیل و پرولین) و در شرایط تنش در مرحله میوز و تنش 30% ظرفیت زراعی (به ترتیب با 28.57 و 23.20 میلی‌گرم برگرم کلروفیل و 100.50 و 118.75 میلی‌گرم بر گرم پرولین) با ذخیره حجم بیشتر پرولین و کلروفیل و جلوگیری از تجزیه این مواد متحمل‌ترین ژنوتیپ به خشکی شناخته شد. تنظیم اسمزی رابطه مثبت با عملکرد دانه داشته و عملکرد دانه ژنوتیپ اهدایی 82 (1.05 گرم) با توانایی تنظیم اسمزی بالا در شرایط خشکی در مرحله میوز بیشتر از ژنوتیپ‌های فاقد توانایی تنظیم اسمزی است. در شرایط متفاوت آبی هرچه مساحت دانه گرده در حضور پلی اتیلن گلایکول 50% بیشتر و مساحت دانه گرده در حضور پلی اتیلن گلایکول 30% کمتر باشد، تنظیم اسمزی به طور معنی‌داری افزایش می‌یابد. نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش نشان داد که تنش خشکی در همه انواع تنش‌ها موجب کاهش صفات مورد ارزیابی گردید و ژنوتیپی به خشکی متحمل‌تر است که بیشترین محتوای پرولین و کلروفیل را در برگ‌ها ذخیره کند. به نظر می‌رسد که ژنوتیپ‌های دارای توانایی تنظیم اسمزی در صفت تحمل به خشکی مشترک هستند. ژنوتیپ چاینز‌اسپرینگ با دارا بودن بیشترین محتوای پرولین و کلروفیل و توانایی تنظیم اسمزی بالا در شرایط آبیاری نرمال متحمل‌ترین ژنوتیپ بود. این ژنوتیپ در گروه اژنوتیپ‌های فاقد توانایی تنظیم اسمزی می‌باشد و مناسب برای کشت در شرایط خشک است که با استفاده از سایر سازوکار‌های تحمل به خشکی به شرایط تنش سازگاری داشته و در صورتی که برای توانایی تنظیم اسمزی در شرایط تنش بهبود یابد، می‌تواند سازگاری بیشتری برای کشت در مناطق خشک پیدا کند.

The Study of Different Irrigation Regimes on the Osmoregulation of Pollen Grain and Chlorophyll and Proline Content in Wheat Genotypes (Triticum aestivum L.)

Background and objectives: Drought stress reduces the water potential of the soil and in such conditions the plant can osmoregulation in order to preserve and continue water absorption. Osmoregulation in flag leaf and pollen grains can be used as an indicator in wheat breeding programs to increase drought tolerance. The aim of this study was to study drought tolerance and selection of the most tolerant genotype of wheat through the effect of different irrigation regimes on chlorophyll, proline, osmoregulation of pollen grains and selection of the best genotypes for planting in arid and semiarid regions with high yield. Materials and methods: In order to analyze the effects of three different humidity regimes on the osmoregulation of pollen grain, chlorophyll and proline content three different experiments were carried out in randomized completely block designs with three replications. The three different humidity regimes included normal conditions (without stress), waterstress in meiosis stage and continuous water stress (30% of Field Capacity). The genotypes studied in this experiment included Alvand, Ehdaei 81, Ehdaei 82, Oxley and Chinese Spring. Results: The results of analysis of variance in nonstress and stress conditions showed that there was a significant difference between genotypes in terms of most traits. The reaction of wheat genotypes was different in three experiments, but drought stress increased proline content and decreased chlorophyll content in all stresses. Chinese Spring genotype under normal irrigation conditions and stress in meiosis stage and 30% field capacity stress by storing more proline and chlorophyll and preventing the decomposition of these materials were identified as the most drought tolerant genotype. Osmoregulation has a positive relationship with grain yield and genotype Ehdaei 82 have the ability of osmoregulation and high grain yield under drought stress conditions in the meiotic stage. Under different water conditions, the higher Projected pollen grain area PEG 50% and the smaller Projected pollen grain area PEG 30%, Osmoregulation increases significantly.Conclusion: The results showed that drought stress reduced the evaluated traits and genotype is more tolerant to drought that stores the highest content of proline and chlorophyll in leaves. Chinese Spring genotype was the most tolerant genotype with the highest content of proline and chlorophyll and high osmoregulation under normal irrigation conditions. Chinese Spring is in the group of genotype does not have the ability of osmoregulation and is suitable for dry conditions. This genotype is adapted to stress conditions by using other drought tolerance mechanisms and if improved for osmoregulation under stress conditions, it can be more adapted for cultivation in arid areas.