توصيفگر ها :
بروموس , پليكراس , تنش خشكي , حافظه تنش , وراثتپذيري خصوصي
چكيده فارسي :
چكيده
خشكي يكي از مهم¬ترين تنش¬هاي غير زيستي محدود كننده بقا، رشد و توليد گياهان در بسياري از مناطق جهان از جمله ايران است. گونههاي مختلف به لحاظ ژنتيكي روش¬هاي متفاوتي براي مقابله با خشكي اتخاذ مي¬كنند. يكي از ساز وكارهايي كه گياهان براي سازش با نوسانهاي محيطي در خود تكامل دادهاند "حافظه تنش" است. گياه در مواجه قبلي با انواع مختلف تنش (يا آغازگر) ميتواند پاسخهاي بعدي را تغيير داده و در نهايت براي پاسخ سريعتر يا تهاجمي به تنش آينده آماده شود، كه به آن حافظه تنش گفته ميشود. متأسفانه پژوهشهاي اندكي در زمينه ژنتيك تحمل خشكي در ارتباط با حافظه تنش و ايجاد ارقام مقاوم در بروموس اينرميس (inermis Bromus) به عنوان يك گراس علوفه¬اي و چمني ارزشمند انجام شده است. در اين پژوهش فاميلهاي نيمهخواهري اين گونه كه قبلا از تلاقي پلي كراس حاصل شده بودند، به منظور بررسي حافظه ¬تنش ¬خشكي، تجزيه ژنتيكي صفات مرتبط با حافظه تنش و تحمل تنش خشكي در گلخانه آموزشي- پژوهشي دانشگاه صنعتي اصفهان ارزيابي شدند. بدين منظور 33 فاميل نيمهخواهري گونه برموگراس نرم در سه محيط رطوبتي شاهد (C)، يك بارتنش ديده (D2) و دوبار تنش خشكي ديده (D1D2) به صورت فاكتوريل در قالب طرح بلوكهاي كامل تصادفي با دو تكرار به صورت آزمايش گلداني مورد بررسي قرار گرفتند. تنش خشكي منجر به كاهش عملكرد علوفه، وزن خشك ريشه، محتواي نسبي آب برگ و افزايش كارتنوئيد، آنزيم پراكسيداز و پرولين شد. نتايج حاكي از نقش حافظه تنش خشكي از طريق تأثير بر برخي از صفات مرفولوژيك و فيزيولوژيك بود. عملكرد علوفه خشك در تيمار يك بار تنش 45% و در تيمار دوبار تنش 36% نسبت به شاهد كاهش داشت. ميزان كاهش وزن خشك ريشه در شرايط يك بار تنش 32% و در شرايط دوبار تنش 19% نسبت به محيط شاهد بود. همچنين محتواي كلرفيل و كارتنوئيد در تيمار دو بار تنش بطور معني داري بيشتر از تيمار يكبار تنش بود. اين نتايج نشان ميدهد مكانيسمهاي مرتبط با حافظه تنش به گياه كمك ميكند در شرايطي كه مجدداً تنش را تجربه ميكند خسارت كمتري ديده و كمتر دستخوش تغييرات ناشي از تنش شود. برآوردهاي وراثتپذيري خصوصي متوسط تا زياد براي صفات ريشه¬اي و فيزيولوژيك مشاهده شد كه نشان مي¬دهد گزينش بر اساس اين صفات مي¬تواند منجر به پيشرفت ژنتيكي گردد. در اين پژوهش وراثتپذيري خصوصي عملكرد خشك علوفه در شرايط شاهد نسبت به يك بار تنش و دوبار تنش بيشتر بود. وراثتپذيري طول ريشه، كلروفيل كل، محتواي كارتنوئيد، آنزيم پراكسيداز و پرولين در شرايط يك بار تنش و دوبار تنش نسبت به شاهد افزايش يافت. همچنين افزايش وراثتپذيري خصوصي ارتفاع بوته، وزن خشك ريشه و آنزيم آسكوربات پراكسيداز در دوبار تنش نسبت به شاهد و يك بار تنش مشاهده گرديد. بر اساس نتايج تجزيه به مؤلفه¬هاي اصلي فاميل¬هاي نيمهخواهري برتر براي پژوهشهاي آينده شناسايي شدند. به عنوان مثال ژنوتيپ 8 را مي¬توان در هر دو شرايط (يك بار تنش و دوبار تنش) به عنوان متحملترين ژنوتيپ معرفي كرد. در شرايط دوبار تنش اگر هدف بهبود شاخص تحمل خشكي و صفات ريشه¬اي باشد ژنوتيپ¬هاي 8، 20 و 35 انتخاب خواهند شد ولي اگر هدف بهبود كلروفيل باشد ژنوتـيپ 29 انتخاب ميشود. در مجموع نتايج نشان داد كه به نظر ميرسد برموگراس نرم توانايي فعال كردن برخي مكانسيمهاي حافظه تنش خشكي مرتبط با صفات مرفولوژيك، فيزيولوژيك و ريشه را دارد و بسياري از اين مكانيسم¬ها تحت كنترل ژنهاي افزايشي هستند. ژنوتيپ¬هاي برتر شناسايي شده مي¬توانند در پژوهشهاي ژنتيكي آينده بكار گرفته شود.
چكيده انگليسي :
Abstract
Drought is one of the most important abiotic stress reducing growth, survival, and crop productivity in some areas of the world such as Iran. Different plant species genetically pursue various methods to deal with drought. Stress memory is one of the mechanisms in plants evolved to adapt to environmental fluctuations. Plant in the previous encounter with different types of stress (or initiator) can change subsequent responses and prepares for a faster or more aggressive response to future stress, called stress memory. Unfortunately, limited studies have been conducted on genetics of drought tolerance in association with stress memory and development of tolerant cultivars in Bromus inermis. In this study, 33 half-sib families obtained from polycross were evaluated in a greenhouse experiment to find better understanding of drought stress memory and estimate genetic parameters of traits related to stress memory. Half-sib families were examined under three irrigation treatments including continuous normal irrigation (control) (C), treatment with one final drought (D2), and treatment with drought at two times (primary and secondary) (D1D2) by a factorial arrangement according to a randomized complete blocks design with two replications. Drought stress decreased forage yield, root dry weight, leaf relative water content while increased carotenoids, peroxidase, and proline content. The results indicated that drought stress memory affected some morphological and physiological traits. Reduction of dry forage yield was 45% and 36% in the D2 and D1D2 treatments compared to the control, respectively. The reduced amount of root dry weight in D2 was 32% and in D1 was 19%. In addition, the chlorophyll and carotenoid content in D1D2 treatment were significantly greater than D2 treatment. Our results indicate that the mechanisms associated with drought stress memory can help this plant to keep growth and have smaller changes when re-experiencing drought stress. Moderate to high estimates of narrow-sense heritability obtained for root and physiological traits indicating phenotypic selection can lead to genetic progression. Narrow-sense heritability of dry forage yield increased in normal tratment compared to the other drought stress conditions. However the heritability of root length, total chlorophyll, carotenoid content, peroxidase, and proline increased under D1 and D2 treatments. Besides, under D1D2 condition, higher narrow-sense heritability was observed for plant height, root dry weight, and ascorbate peroxidase compared to the normal and D2 conditions. The superior half-sib families were identified for future studies based on the results of principal components analysis. For example, genotype 8 can be suggested as the most drought-tolerant genotype in both drought treatments (D1D2 and D2). The results indicated that under D1D2 condition, genotypes 8, 20, and 35 can be selected if the aim is the improvment of drought tolerance index and root traits while genotype 29 can be selected if the goal is improvment of chlorophyll content. Overall, the results indicated that Bromus inermis has the ability to activate drought stress memory mechanisms associated with morphological, physiological, and root traits which mostly are under additive gene actions. Superior genotypes can be used in future genetic studies.