Other language title :
ظرفيت انطباق با سرما و تحمل يخ زدگي در برخي ارقام ايراني جو
Title of article :
Cold Acclimation Capacity and Freezing Tolerance in Some Iranian Barley Cultivars
Author/Authors :
Joudmand, A Department of Plant Science - Faculty of Natural Sciences - University of Tabriz, Tabriz, Islamic Republic of Iran , Hajiboland, R Department of Plant Science - Faculty of Natural Sciences - University of Tabriz, Tabriz, Islamic Republic of Iran , Habibi, G Department of Biology - Payame Noor University, Tehran, Islamic Republic of Iran
Abstract :
Low temperature is one of the most widespread stress factors limiting productivity of
cereals. Tolerance to low temperature was studied in 12 barley (Hordeum vulgare L.)
cultivars with different growth habits (winter, spring, and facultative) subjected to low,
non-freezing temperature (5°C) for cold acclimation, then exposed to freezing (‒5°C)
treatment. Different phenotypic assays, including biomass production and survival rate
(%) were conducted to determine the range of genotypic variation for tolerance to low
temperature. Although the most tolerant cultivar was a winter/facultative one (‘Abidar’)
and the most susceptible one was a spring cultivar (‘Nik’), little relationship existed
between frost tolerance and growth habit when all 12 tested cultivars were compared.
According to the data obtained, four cultivars with contrasting survival rate were selected
and metabolic alterations were analyzed in these cultivars after cold acclimation and deacclimation
(25°C) treatments. Soluble carbohydrates and proline were accumulated in
the leaves up to 20-70% (P< 0.05) and 37 fold (P< 0.001) during the acclimation period,
respectively, and decreased upon de-acclimation by 9-42% (P< 0.05). In contrast to the
total protein, proteins in the leaf apoplast, along with carbohydrates, accumulated up to
2-4 fold (P< 0.05) during the acclimation period. The frost tolerance of cultivars was
correlated (r= 0.91, P< 0.05) with the concentrations of apoplastic carbohydrates but not
with the total and apoplastic proteins or total carbohydrates. Our data revealed that
barley cultivars were different in the metabolic adjustments upon acclimation treatment;
some of these metabolic responses were directly associated with frost tolerance of
cultivars.
Farsi abstract :
دماي پايين يكي از شايع ترين تنش هاي محيطي است كه عملكرد گندميان را محدود مي كند. در اين پژوهش تحمل دماي پايين در 12 رقم از گياه جو با رفتار رشد متفاوت (زمستانه، بهاره و اختياري) بررسي شد. گياهان در معرض سرماي بالاتر از يخ زدگي (5 درجه سانتي گراد) براي بوم پذيري قرار گرفتند سپس با دماي يخ زدگي (5- درجه سانتي گراد) تيمار شدند. سنجش هاي فنوتيپي مختلفي از جمله وزن خشك و درصد زنده ماني انجام شد تا تنوع ژنوتيپي از نظر تحمل دماي پايين در ارقام انتخاب شده مشخص شود. عليرغم اينكه متحمل ترين رقم به يخ زدگي يك رقم زمستانه اختياري
آبيدر) و حساس ترين آن، يك رقم بهاره (نيك) بود، ولي چنين ارتباطي زماني كه همه 12 رقم با هم در نظر گرفته شدند، ديده نشد. براساس داده هاي بدست آمده براي درصد زنده ماني، چهار رقم با پاسخ متمايز انتخاب شده و تغييرات متابوليكي در اين ارقام تحت تاثير دو دوره زماني بوم پذيري (7 و 21 روز) و رفع بوم پذيري (قرار گيري مجدد در 25 درجه سانتي گراد) مطالعه شد. كربوهيدرات هاي محلول و پرولين در برگ ها در طي دوره بوم پذيري به ترتيب 20-70 درصد و تا 37 برابر ( 0/001>P) انباشته شد و با رفع بوم پذيري 9-42 درصد (0/05>P) كاهش يافت. بر خلاف پروتئين كل، پروتئين و كربوهيدرات ها در آپوپلاست برگ در طي تيمار بوم پذيري 2-4 برابر ( 0/05>P) انباشته شد. غلظت كربوهيدرات هاي آپوپلاستي با تحمل يخ زدگي همبستگي ( 0/05> r= 0 . 91 , P ) نشان داد ولي اين همبستگي با پروتئين كل و آپوپلاستي و يا قند كل مشاهده نشد. داده هاي ما پيشنهاد مي كند كه تطابق متابوليكي براي تحمل يخ زدگي بسته به رقم متفاوت است و تعدادي از اين تغييرات متابوليسمي با درجه تحمل يخ زدگي ارتباط نشان مي دهد.
Keywords :
Growth habit , Hordeum vulgare , Frost tolerance , De-acclimation , Apoplast, Cold stress