18044

1976 دكتري

دكتري

اصلاح نباتات

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

شانزده، [224] ص.: مصور، جدول، نمودار

1401/08/25

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1401/08/28

2878738

تنش گرما در طول دوره پر شدن دانه، اصلي ترين تنش غيرزيستي محدود كننده عملكرد و كيفيت دانه در گندم نان (Triticum aestivum L.) مي‌باشد. در اين مطالعه، 64 ژنوتيپ گندم شامل 60 ژنوتيپ 60-1 CIMCOG وچهار رقم كوهدشت، زاگرس، كريم و دهدشت به عنوان شاهد، در قالب طرح لاتيس ساده 8 ×8 با دو تكرار در دو شرايط معمول و تنش گرما (ناشي از كاشت تاخيري) طي دو سال زراعي مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه اثر تنش براي همه صفات فنومورفولوژيك و زراعي، به استثناي صفت عرض و مساحت برگ پرچم معني‌دار بودتنش گرما به‌طور معني‌داري با كاهش روز تا سنبله‌دهي، روز تا گرده‌افشاني، روز تا رسيدگي فيزيولوژيك و روز تا پيري برگ پرچم موجب تسريع نمو فيزيولوژيكي گياه و كوتاه شدن فصل رشد گندم شد. در نتيجه به‌طور معني‌داري طول پدانكل، ارتفاع بوته و صفات مرتبط با سنبله شامل تعداد سنبله در متر‌مربع، تعداد سنبلچه در سنبله، طول سنبله و تعداد دانه در سنبله كاهش يافتند. تنش گرما همچنين با كاهش دوره پر‌شدن دانه، وزن هزار دانه را كاهش (63/27%) داد. به طور متوسط 08/57% از عملكرد دانه ژنوتيپ‌هاي در معرض تنش گرما كاسته شد. پاسخ ژنوتيپ‌ها از لحاظ صفات مختلف در دو شرايط معمول و تنش گرما بسيار متنوع بود. براساس نتايج تجزيه ضرايب مسير در شرايط معمول بيشترين اثر مستقيم و مثبت مربوط به وزن هزار‌دانه و بزرگترين اثر مستقيم و منفي براي عرض برگ پرچم به دست آمد. در شرايط تنش گرما سه صفت اجزاي عملكرد وارد مدل رگرسيوني شد كه اثر مستقيم و مثبت بر روي عملكرد دانه نشان دادند. براي شناسايي ژنوتيپ‌هاي حساس و متحمل به تنش گرما از شاخص‌هاي مختلفي استفاده شد. شاخص‌هاي ميانگين هندسي (GMP) و تحمل به تنش (STI) همبستگي مثبت و بالايي با عملكرد دانه در دو محيط داشته و به عنوان بهترين شاخص‌هاي تحمل به تنش گرما در اين پژوهش معرفي شدند. براساس نتايج حاصل از بررسي شاخص‌هاي تحمل و حساسيت به تنش گرما، نتايج تجزيه به مولفه‌هاي اصلي و تجزيه خوشه‌اي ژنوتيپ‌هاي شماره 2، 3، 5، 6، 11، 16، 17 و 28 به عنوان ژنوتيپ‌هاي متحمل به تنش و ژنوتيپ‌هاي شماره 9، 13، 19، 34، 38، 40، 44، 49 و 58 به عنوان ژنوتيپ‌هاي حساس به تنش گرما شناسايي شدند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه اثر تنش، ژنوتيپ و اثر متقابل تنش در ژنوتيپ براي همه صفات فتوسنتزي و فلوروسانس كلروفيل معني‌دار بود. تنش گرما موجب كاهش فتوسنتز خالص، هدايت روزنه‌اي، تعرق، كارايي مصرف آب، كارايي مصرف آب لحظه‌اي و حداكثر بازده كوانتومي PSII شد، در‌حالي‌كه غلظت 2CO زير روزنه‌اي را افزايش داد. عملكرد دانه با فتوسنتز خالص، حداكثر بازده كوانتومي PSII و غلظت 2CO زير روزنه‌اي همبستگي بالايي نشان داد. بر اساس نتايج تجزيه ضرايب مسير و رگرسيون گام‌به‌گام، غلظت 2CO زير روزنه‌اي و حداكثر بازده كوانتومي PSII پيش‌بيني‌ كننده‌هاي خوبي براي تحمل به تنش گرما بودند. نتايج تجزيه واريانس مركب نشان داد كه اثر تنش، ژنوتيپ و اثر متقابل تنش در ژنوتيپ در همه صفات مربوط به كيفيت دانه معني‌دار بود. تنش گرما موجب كاهش معني‌دار محتواي نشاسته، نسبت آميلوز به آميلوپكتين و محتواي رطوبت دانه و افزايش محتواي پروتئين، جذب آب آرد، حجم رسوب زلني، محتواي خاكستر، محتواي چربي، حجم نان، محتواي گلوتن مرطوب، محتواي گلوتن خشك و شاخص گلوتن شد. ژنوتيپ هاي متحمل به گرما از نظر عملكرد دانه، وزن هزار‌دانه، محتواي نشاسته، نسبت آميلوز به آميلوپكتين و محتواي رطوبت دانه برتر بودند. در‌حالي‌كه ژنوتيپ هاي حساس حاوي محتواي پروتئين، حجم نان و شاخص گلوتن بالاتري بودند. نتايج نقشه‌يابي ارتباطي صفات مورد ارزيابي با 4742 نشانگر اسنيپ با دو روش مدل خطي عمومي و مدل خطي مخلوط، تعداد 383 و 342 نشانگر مرتبط با صفات را به ترتيب در شرايط معمول و تنش گرما شناسايي كرد. بيشترين تراكم نشانگرهاي مرتبط با صفات بر روي ژنوم B و كمترين آنها بر روي ژنوم D مشاهده شد. در دو شرايط تعدادي نشانگر مرتبط با صفات يافت شدند كه در جايگاه فيزيكي يكسان بر روي كروموزوم موبوطه قرار داشتند كه بيانگر QTLهاي احتمالي كنترل كننده صفت مربوطه مي‌باشند. برخي از نشانگرها نيز با فاصله كمتر از 5 سانتي‌مورگان از هم، با يكديگر پيوستگي داشته و دركنترل صفات مشابهي موثر بودند. تعداد زيادي اثر پليوتروپي در نقشه‌يابي صفات در دو شرايط شناسايي شد.

Heat stress during the grain-filling period is the main abiotic stress factor limiting grain yield and quality in wheat (Triticum aestivum L.). In this study, 64 wheat genotypes including 60 genotypes CIMMYT's core germplasm (CIMCOG 1-60) panel and four cultivars (Kohdasht, Zagros, Karim and Dehdasht) were exposed to heat stress during reproduction phase caused by delayed sowing. A lattice 8×8 design replicated twice within each of two growing seasons was used. The results of combined ANOVA showed that the effect of stress was significant for all pheno-morphological and yield traits, except for flag leaf width and area traits. Heat stress significantly accelerated the phenological development of the plant and shortened the growing season of wheat by reducing days to heading, days to pollination, days to physiological maturity, days to flag leaf senescence. Peduncle length, plant height and spike-related traits including number of spikes/m2, number of spikelet/spike, spike length and number of grain/spike were significantly decreased due to heat stress. Heat stress caused a significant decrease in 1000 grain weight (27.63%). Grain yield of genotypes exposed to heat stress decreased by 57.08% on average. Genotypes no. 2, 3, 5, 6, 11, 16, 17 and 28 were identified as heat-tolerant genotypes and genotypes no. 9, 13, 19, 34, 38, 40, 44, 49 and 58 as heat-sensitive genotypes. Results of photosynthetic gas exchange and chlorophyll fluorescence were subjected to combined analysis of variance, which revealed significant differences in gas exchange parameters, and maximum quantum efficiency PSII photochemistry (Fv/Fm) among the genotypes between the normal and heat stress conditions and genotype × stress interactions. Exposure to heat stress resulted in significant decreases in net CO2 assimilation rate, stomatal conductance, transpiration rate, intrinsic water use efficiency, instantaneous water use efficiency and Fv/Fm ratio, while it increased sub‐stomatal CO2 concentration. Moreover, grain yield was found to be strongly correlated with sub‐stomatal CO2 concentration, Fv/Fm, and net CO2 assimilation rate. Path coefficient analysis and stepwise multiple regression revealed that greater improvements will be achieved in sub‐stomatal CO2 concentration and Fv/Fm by increasing yield and net CO2 assimilation rate performance when wheat is bred for tolerance to heat stress than those achieved by breeders under normal growing condition. Heat stress caused a significant decrease in starch content, ratio of amylose to amylopectin and grain moisture content and increased protein content, flour water absorption, Zeleny sedimentation, ash content, lipid content, bread volume, wet gluten content, dry gluten content and gluten index. Heat tolerant genotypes were superior in terms of grain yield, 1000 grain weight, starch content, amylose to amylopectin ratio and grain moisture content. While sensitive genotypes contained higher protein content, bread volume, gluten index and amylopectin content. A comprehensive genome-wide association study was conducted using whole genome SNP genotyping platform (35K Axiom® arrays) and applying general linear model and mixed linear model. A total of 383 and 342 SNPs at P ≤0.001 were found associated with the traits in normal and heat stress conditions, respectively. The highest density of marker-trait association (MTA) was observed on the B genome and the lowest on the D genome. Among MTAs, many SNPs were identified at similar positions on specific chromosomes, indicating possible QTLs controlling this trait. Several markers showed pleiotropic effects for many traits in normal and heat stressed conditions. Hereby, a total 39 and 43 SNPs with pleiotropic effects were found on the chromosomes of the three genomes under normal and heat stress conditions, respectively.

احمد ارزاني، علي محمد ميرمحمدي ميبدي

مهدي كديور، علي‌اشرف مهرابي

آقافخر ميرلوحي، مجيد طالبي، قاسم محمدي‌نژاد