ارزيابي تحمل به خشكي ارقام گندم تحت تنش كم آبي پس از گل‌دهي

Evaluation of drought tolerance of wheat cultivars under water deficiency stress after flowering

سابقه و هدف: در مناطق نيمه‌خشك ازجمله سطوح وسيعي از كشور ايران كاهش رطوبت خاك در اثر عدم بارندگي و افزايش ناگهاني دما در دوره پر شدن دانه كه از مهم‌ترين عوامل كاهش رشد و نمو گندم به شمار مي‌رود يك پديده اقليمي غالب است. با شناخت اثرات تنش خشكي و تعيين چگونگي واكنش‌هاي بيوشيميايي و مولكولي به خشكي مي‌توان بهترين واكنش گياه را شناسايي و از آن در برنامه‌هاي اصلاحي براي انتخاب و توليد رقم‌هاي جديد استفاده كرد. هدف از اين تحقيق شناسايي ويژگي‌هايي از رقم‌هاي متحمل مي‌باشد كه باعث ايجاد تحمل و توليد عملكرد بالا در اين شرايط مي‌شود. مواد و روش‌ها: آزمايش در مزرعه‌اي واقع در شمال شهرستان آق‌قلا به صورت كرت‌هاي خردشده در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با 3 تكرار در سال زراعي 96-95 اجرا شد. تيمار رطوبتي در كرت‌هاي اصلي شامل سه سطح؛ آبياري كامل تا انتهاي فصل رشد (A1)، قطع آبياري از مرحله شروع پر شدن دانه (A2) و قطع آبياري از مرحله گل‌دهي (A3) و تيمار ارقام در كرت‌هاي فرعي 4 رقم گندم بود. در اين آزمايش ميزان رنگ‌دانه‌هاي نوري (كلروفيل a، b و كاروتنوئيدها) به عنوان منابع توليد مواد فتوسنتزي، تغييرات مقدار كربوهيدرات‌هاي محلول ساقه در طول دوره تنش به عنوان منبع جبراني تأمين دانه، همچنين محتواي مالون‌دي‌آلدئيد به عنوان ميزان خسارت وارده به غشاء سلولي و فعاليت آنزيم‌هاي سوپراكسيدديسموتاز و پراكسيداز به عنوان مقاومت آنزيمي گياه در مقابل تنش اكسيداسيوني موردبررسي قرار گرفت. يافته‌ها: نتايج اين آزمايش نشان داد با افزايش تنش كم آبي، عملكرد دانه از 535 گرم در مترمربع در تيمار A1 به 464 گرم در مترمربع در تيمار A2 و 437/6 گرم در تيمار A3 كاهش يافت. با افزايش تنش ميزان انتقال مجدد هيدرات‌هاي كربن محلول از تيمار A1 به تيمار A2 و A3 به ترتيب از 8/16 به 29/9 و 37/5 ميلي‌گرم بر گرم وزن ساقه افزايش يافت. رقم‌هاي متحمل كوهدشت و كريم نشان دادند از توان انتقال مجدد هيدرات‌هاي كربن محلول (به‌ترتيب 35/9 و 33/3 ميلي‌گرم بر گرم) بالاتري نسبت به احسان و گنبد (به‌ترتيب 17/1 و 25/8 ميلي‌گرم بر گرم) برخوردارند. فعاليت آنزيم‌هاي پراكسيداز و سوپراكسيدديسموتاز در شرايط آبياري كامل اختلاف معني‌داري را بين ارقام متحمل و حساس نشان نداد، اما فعاليت اين آنزيم‌ها در تيمارهاي قطع آبياري در رقم‌هاي متحمل كوهدشت و كريم بيش از رقم‌هاي حساس احسان و گنبد بود. محتواي مالون‌دي‌آلدئيد با افزايش تنش كم‌آبي در رقم‌هاي احسان و گنبد نسبت به رقم‌هاي كوهدشت و كريم افزايش بيش‌تري پيدا كرد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه در شرايط تنش خشكي افزايش بيشتر فعاليت آنزيم‌هاي آنتي‌اكسيداني؛ پراكسيداز و سوپراكسيدديسموتاز در رقم‌هاي كوهدشت و كريم از خسارت بيشتر تنش اكسيداتيوي بر غشاء سلولي جلوگيري به عمل آورده درنتيجه محتواي مالون‌دي‌آلدئيد كمتري نسبت به رقم‌هاي احسان و گنبد داشتند. ارقام كوهدشت و كريم نشان دادند كه قادرند ميزان كلروفيل a، b و كاروتنوئيدهاي بالاتري را به عنوان منابع توليد مواد فتوسنتزي در شرايط تنش پس از گل‌دهي حفظ كنند. اين ويژگي آن‌ها را قادر كرد با تداوم بيشتر توليد مواد فتوسنتزي و تأمين بيشتر دانه‌ها پايداري عملكرد بالاتري در شرايط خشكي داشته باشند. نتايج مشخص كرد كه ارقام كوهدشت و كريم از ميزان انتقال مجدد هيدرات‌هاي كربن محلول ساقه بالاتري نسبت به ارقام احسان و گنبد برخوردارند.

Background and objectives; In semi-arid regions, including large areas of Iran, decreasing soil moisture due to lack of rainfall and abrupt increase in temperature during the grain filling period, which is one of the most important factors in reducing growth of wheat, is a predominant climatic phenomenon. By recognizing the effects of drought stress and determining biochemical and molecular reactions to drought, the best response of the plant can be identified and used in breeding programs for select and produce new cultivars. The aim of this study was to investigate the effect of drought stress after flowering on some of the biochemical and antioxidant compounds of bread wheat cultivars and to identify some of characteristics of tolerant cultivars; those could increase both the tolerance and the production of yield in such conditions. Materials and methods; Experiment was carried out in a field in north Aq-Qala, in a split plot model based on a complete randomized block design with three replications in 2016-2017. Moisture treatments in the main plots were consisted of optimal irrigation during the growing season (A1), irrigation interruption from the start of seed filling (A2), and irrigation interruption from the flowering stage (A3). an‎d cultivars treatments in the sub plots were four wheat cultivars. In this experiment, the amount of optical pigments (chlorophyll a, b, and carotenoids) were investigated as sources of photosynthetic materials production, changes in the amount of water soluble carbohydrates (WSC) during the stress period as a compensatory source of grain, as well as the content of malondialdehyde (MAD) as the amount of damaging the cell membrane and the activity of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) enzymes as plant enzymatic resistance against oxidative stress. Results and discussion; The results of this experiment show the grain yield was reduced, with increasing tension, from 535 g/m2 in A1 to 464 g/m2 in A2, and 437.6 g/m2 in A3. With increasing tension the amount of remobilization of WSC to seed from A1 to A2 and A3 was increased from 16.8 to 29.9 and 37.5 mg/g respectively. The cultivars of Kuhdasht and Karim (35.9 and 33.3 mg/g, respectively) indicated that they had better WSC remobilization than Ehsan and Gonbad (17.1 and 25.8 mg/g respectively). The activity of peroxidase and superoxide dismutase enzymes did not show any significant differences among Tolerant and sensitive cultivars under full irrigation conditions, but the activity of these enzymes in treatments of irrigation cutting in Kuhdasht and Karim cultivars was more than Ehsan and Gonbad. The content of malondialdehyde increased further with increasing water stress in Ehsan and Gonbad cultivars compared with Kuhdasht and Karim cultivars Conclusions; The results showed that under drought stress conditions, the more increase of activity of antioxidant enzymes, POD and SOD, in Kuhdasht and Karim cultivars, compared with Ehsan and Gonbad ones, prevented more damages of oxidative stress on cell membrane so causes lower MAD content. The cultivars of Kuhdasht and Karim showed that under post-flowering stress conditions, could maintain a higher chlorophyll a, b and higher carotenoids as sources of photosynthetic material production. This feature enabled them to sustain higher yields under drought conditions by continuance of further production of photosynthetic materials and securing more seeds. The results also indicated that Kuhdasht and Karim cultivars had higher remobilize of SWC than those of Ehsan and Gonbad.