drought tolerance in cultivated and wild barley genotypes: the role of root system characteristics

There are contrasting reports on the relationship between yield and drought tolerance of crops with root characteristics. this research aimed to study grain yield and root-related traits (at two depths) under optimal and drought stress conditions and assess the effect of root-related traits on grain yield and drought tolerance in cultivated barley (hordeum vulgare ssp. vulgare) and wild barley (h. vulgare ssp. spontaneum). in this experiment, 30 barley genotypes were evaluated in pot culture experiment for root traits and in the field for grain yield and drought tolerance, in two consecutive years. the results indicated that the genotypes with high root dry weight, area, volume and length and root to shoot ratio at depth of 0-30 cm had also extensive root system at the depth of 30-60 cm. the root system size increased when the plants were exposed to drought stress, and the level of increase was higher in the deeper soil layer. the wild barley genotypes hsp06, hsp74 and hsp79 had high averages of the root dry weight, area, volume, and length under both normal and water stress conditions. the results of farm experiment indicated that the cultivated barley genotypes mostly had higher yield potential; however, the wild barley genotypes had more yield stability under drought stress environment. the wild barley hsp71 was identified with both high yield potential and stability under drought stress. root dry weight and root to shoot ratio were negatively correlated with grain yield under no water stress condition. under stress condition, root area, length, and volume were positively correlated with yield stability index. results indicated that the vigorous root system is not necessarily related to higher grain yield in barley; however, higher yield stability under stress environment is highly related to root system extension.

تحمل به خشکی در ژنوتیپ‌های جو زراعی و وحشی: نقش خصوصیات سیستم ریشه‌ای

گزارش های متناقضی در زمینه ارتباط بین عملکرد و تحمل به خشکی با ساختار ریشه در گیاهان زراعی وجود دارد. پژوهش حاضر با هدف بررسی عملکرد دانه و صفات ریشه ای (در دو عمق) تحت شرایط مطلوب و تنش خشکی و همچنین بررسی اثر صفات ریشه ای بر عملکرد دانه و تحمل به خشکی در ژنوتیپ های جو زراعی (Hordeum vulgare ssp. vulgare) و وحشی (H. vulgare ssp. spontaneum) انجام شد. در این مطالعه، 30 ژنوتیپ از نظر صفات ریشه ای در آزمایش گلدانی و از نظر صفت عملکرد دانه و تحمل به خشکی در مزرعه طی دو سال متوالی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که ژنوتیپ های دارای وزن خشک، سطح، حجم و طول ریشه و نسبت ریشه به اندام هوایی بیشتر در عمق 300 سانتی متر از سیستم ریشه ای گسترده ای در عمق دوم (6030 سانتی متر) نیز برخوردار بودند. در این مطالعه تنش خشکی منجر به افزایش گسترش سیستم ریشه ای بویژه در اعماق پایین گردید. در هر دو محیط رطوبتی، ژنوتیپ های جو وحشی، Hsp06 و Hsp79 دارای بیشترین مقدار میانگین وزن خشک، سطح، حجم و طول ریشه بودند. نتایج آزمایش مزرعه ای نشان داد که تحت شرایط تنش خشکی اغلب ژنوتیپ های زراعی دارای پتانسیل عملکرد بیشتر، درحالیکه ژنوتیپ های وحشی دارای پایداری عملکرد بالاتری بودند. در شرایط تنش خشکی، ژنوتیپ جو وحشی Hsp71 به عنوان ژنوتیپ ای با پتانسیل عملکرد و پایداری بالا شناخته شد. در شرایط شاهد صفات وزن خشک ریشه و نسبت ریشه به اندام هوایی با عملکرد دانه همبستگی منفی داشتند. تحت شرایط تنش خشکی سطح، طول و حجم ریشه دارای همبستگی مثبت با شاخص پایداری عملکرد بودند. نتایج نشان داد که افزایش عملکرد دانه در جو الزاما ناشی از گسترش سیستم ریشه ای نمی باشد، گرچه افزایش پایداری عملکرد تحت شرایط تنش خشکی می تواند ناشی از گسترش سیستم ریشه ای باشد.