بررسي تحمل به شوري در ژنوتيپ هاي سورگم دانه اي (Sorghum bicolor L. Moench) در مرحله گياهچه اي و ارتباط آن با نشانگرهاي ريزماهواره

Study of salinity tolerance in Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) genotypes at seedling stage and its relationship with microsatellite markers

تنش شوري پس از خشكي، دومين عامل محدودكننده عملكرد گياهان زراعي در دنيا است. سورگم در مرحله رويشي و مراحل اوليه زايشي، نسبت به شوري بسيار حساس بوده درحالي‌كه در دوره گلدهي و مرحله پر شدن دانه كمترين حساسيت را به تنش شوري دارد. شناسايي نشانگرهاي مولكولي پيوسته با ژن هاي كنترل‌كننده صفات كليدي مرتبط با تحمل به تنش شوري يك هدف اصلاحي مهم در برنامه هاي گزينش به كمك نشانگر است. به همين دليل پژوهشي جهت بررسي تحمل به شوري 10 ژنوتيپ سورگم دانه اي و ارتباط آن با نشانگرهاي ريز ماهواره طراحي گرديد. مواد و روش ها اين پژوهش در دو آزمايش جداگانه در سال 1392 در دانشكده كشاورزي دانشگاه ياسوج اجرا شد. در آزمايش اول تحمل به شوري 10 ژنوتيپ سورگم دانه اي در چهار سطح شوري شامل هدايت هاي الكتريكي 92.1(شاهد)، 5، 10 و 20 دسي‌زيمنس بر متر (با افزودن كلريد سديم به محلول هوگلند) در مرحله گياهچه اي به‌صورت فاكتوريل در قالب طرح پايه كاملاً تصادفي با سه تكرار در دانشكده كشاورزي دانشگاه ياسوج مورد بررسي قرار گرفتند. در مرحله دو برگي تنش شوري به صورت تدريجي اعمال گرديد. 20 روز بعد از اعمال تنش شوري ويژگي هاي مهم مورفولوژي و فيزيولوژيكي اندازه گيري شدند و مورد تجزيه و تحليل هاي آماري قرار گرفتند. در آزمايش دوم DNAي برگ ارقام فوق الذكر استخراج شد و PCR با 10 جفت آغازگر ريزماهواره‌ صورت پذيرفت. امتيازبندي نوارهاي حاصل به صورت صفر (عدم نوار) و يك (وجود نوار) انجام شد. جهت بررسي ارتباط بين نشانگرها و مهم‌ترين ويژگي هاي سورگم از تجزيه مدل لجستيك دوتايي استفاده شد يافته ها نتايج حاصل از تجزيه واريانس داده‌ها در آزمايش اول نشان داد كه هر سه اثر ژنوتيپ، شوري و برهمكنش آن‌ها براي تمامي صفات در سطح يك درصد معني‌دار گرديد. در بين صفات فيزيولوژيك، پرولين بيشترين ضريب تنوع ژنوتيپي را در شرايط تنش (1.52 درصد) و عدم تنش (6.41 درصد) به خود اختصاص داد. بالاترين وراثت‌پذيري عمومي مربوط به سطح برگ (24.95 درصد) و كمترين آن مربوط به ميزان منيزيم (15.21 درصد) بود. نتايج حاصل از شدت تنش نشان داد كه صفت نسبت سديم به پتاسيم با مقدار 96.0 بيشترين تأثير را از تنش شوري پذيرفت. گروه‌بندي ژنوتيپ‌ها بر اساس نمودار سه‌بعدي Yp، Ys و STI ژنوتيپ‌هاي Sor834، Sor1011، Sor1006 و Sor857 را براي كشت در شرايط شور و غيرشور معرفي نمود كه با در نظر گرفتن ساير ويژگي ها درمجموع مي‌توان ژنوتيپ هاي Sor834 و MTS را به ترتيب به‌عنوان متحمل و حساس به شوري در مرحله گياهچه‌اي معرفي نمود. در آزمايش دوم نتايج حاكي از پيوستگي احتمالي بين برخي نشانگرها و برخي صفات بود كه در اين ميان چهار نشانگر ريزماهواره Xtxp20، Xtxp354، Xtxp331 و Xtxp285 با شاخص تحمل به تنش شوري مرتبط بودند. نتيجه گيري در مجموع نتايج حاصل از آزمايش اول وجود تنوع ژنتيكي از نظر تحمل به تنش شوري در مرحله گياهچه اي اثبات نمود. بعلاوه وراثت پذيري بالاي برخي صفات حاكي از نقش پايين محيط در كنترل آنها وكارايي بالاي انتخاب مي باشد. از نسبت سديم به پتاسيم مي توان بعنوان معيار انتخاب براي تحمل به شوري در مرحله گياهچه اي استفاده نمود. از نشانگرهاي معرفي شده مي‌توان براي غربال ژنوتيپ‌هاي متحمل به شوري بهره جست.

Introduction One of the most important and widespread environmental stresses is drought which has made limitation in agricultural productions. Many researches were done about drought stress. Plant improvement for drought tolerance is very complicated and difficult due to unpredictable environmental conditions and variability of cultivars responses in different degrees of drought stress. Alfalfa production on regions by alternative interval drought conditions is very important because of its adaptability and having tolerant germplasm. Alfalfa with specific morphological characteristics and adaptability of these traits to environmental stress especially drought conditions caused high production potential in these regions. Main parts of cold and even temperate regions of Iran cultivated unimproved populations or local ecotypes of Hamedani alfalfa.   Material and methods In this study alfalfa ecotypes seeds were obtained from these regions. This study was done to evaluate drought tolerance in 11 Hamedani alfalfa ecotypes through tolerance indices in the growing season 20112012 using randomized complete block design with three replications in two separate farm experiments at Torogh Research Station. The first experiment was complete irrigation (nonwater deficit) once in a week as usual. Second experiment was drought conditions by changing in irrigation interval and making water deficit in ecotypes through 10 and 14day irrigation intervals alternatively among growing season. The tolerance indices STI, SSI, GMP and MP evaluated by using of alfalfa ecotypes’ dry matter in both stressed and nonstressed conditions. Ecotypes distribution was drown on three dimensional graph based on these indices.   Results and discussion The positive and significant correlation between dried forage yield and MP, GMP and STI indices in both stressed and nonstressed conditions showed that these mentioned indices were the best indices. Chaleshtar and Famenin alfalfa ecotypes had the most potential of dried forage yield in both stressed and nonstressed conditions and had the first and second STI ranking respectively. STI index in comparison with the other indices was the better estimator for genotypes yield in both YP and YS conditions because it can separate A type genotypes from the other types. STI results revealed that Ghahavand, Chaleshtar,Sedighan and Famenin ecotypes were the most tolerant and Gharghologh and Hamedani were the most sensitive ecotypes. A genotype with higher STI is an indicator for higher yield potential in both conditions. Famenin and Chaleshtar alfalfa ecotypes had the higher MP with 8.8 and 8.7 and Gharghologh had the lower with 7.6. High TOL was an indicator for ecotype stress sensitivity and lower TOL lead to select the drought stress tolerate genotypes. Ordobad ecotype with 3.5 and Malek kandi with 0.9 TOL had the least and most index tolerance respectively.SSI indices Ordobad and Malek kandi caused the most drought sensitive and drought tolerate genotypes respectively. The results showed that between the studied genotypes, Ordobad with 1.9 SSI and Malek kandi with 0.5 SSI were the the most sensitive and tolerate genotypes respectively. Although Malek kandi with low SSI is relatively drought tolerate ecotype but its low yield prevent to select this ecotype. Chaleshtar and Famenin alfalfa ecotypes had the greatest dry matter yield potential in both condition and were the most tolerant ecotypes in this study. Classification of ecotypes in both stressed and nonstressed conditions showed that they allocated in four separated groups depending on yield in normal and stress environmental conditions.