1-2-12-1- مقاومت به خشكی………………………………………………………..12
1-2-12-2- فرار از خشكی ……………………………………………………………….13
1-2-12-3- اجتناب از خشكی…………………………………………………………..13
1-2-12-4- تحمل خشكی………………………………………………………………..13
1-2-12-5- بازیافت (بهبود) ……………………………………………………………..13
1-2-13- مكانیزمهای گریز از خشكی ………………………………………………….13
1-2-13-1- زودرسی یا دوره رشد كوتاه ……………………………………………….13
1-2-13-2- حساسیت به طول روز …………………………………………………….13
1-2-13-3- كنترل پنجهدهی ……………………………………………………………13
1-2-14- مكانیزمهای اجتناب …………………………………………………………..14
1-2-14-1- سیستم ریشهای توسعه یافته …………………………………………..14
1-2-14-2- هدایت روزنهای …………………………………………………………..14
1-2-14-3- اندازه و فراوانی روزنهها ……………………………………………………..14
1-2-14-4- تجمع آبسیزیك اسید ………………………………………………………15
1-2-14-5- ضخامت كوتیكول و قشر مومی روی برگ ……………………………….15
1-2-15- مكانیزمهای تحمل خشكی …………………………………………………15
1-2-15-1- تنظیم فشار اسمزی ………………………………………………………15
1-2-15-2- تجمع پرولین ………………………………………………………………..16
1-2-15-3- جابجایی مواد پرورده ………………………………………………………16
1-2-16- صفات مورفولوژیك مرتبط با تنش اسمزی …………………………………..16
1-2-17- شاخصهای مقاومت …………………………………………………………..17
1-2-17-1- شاخص میانگین ریاضی تولید ……………………………………………18
1-2-17-2- شاخص هارمونیك …………………………………………………………..18
1-2-17-3- شاخص میانگین هندسی تولید …………………………………………19
1-2-17-4- شاخص تحمل به تنش …………………………………………………..19
1-2-17-5- شاخص TI…………………………………………………………………
1-2-18- صفات فیزیولوژیك مرتبط با تنش اسمزی …………………………………20
1-2-18-1- اثر تنش اسمزی بر فلورسانس كلروفیل ……………………………….20
1-2-18-2- اثر تنش اسمزی بر میزان پرولین ………………………………………21
1-2-18-3- اثر تنش اسمزی بر قند محلول ………………………………………..21
1-2-18-4- اثر تنش اسمزی بر میزان كلروفیل …………………………………….22
1-2-19- هیدروپونیك ………………………………………………………………..22
1-2-19-1- سیستمهای آبكشتی (بدون محیط كشت جامد) …………………..22
1-2-20- اصلاح مقاومت به خشكی ………………………………………………..23
1-2-20-1- استفاده از تنوع ژنتیكی موجود ……………………………………..24
1-2-20-2- تلاقیهای درون و برون گونهای …………………………………………25
1-2-20-3- ایجاد تنوع ……………………………………………………………25
1-2-20-4- انتقال ژن ………………………………………………………………25
1-2-21- اهمیت تنوع ژنتیكی ……………………………………………………..26
1-2-22- روشهای براورد تنوع ژنتیكی ……………………………………………26
1-2-22-1- نشانگرهای مورفولوژیكی ………………………………………….26
1-2-22-2- نشانگرهای بیوشیمیایی ……………………………………………..26
1-2-22-3- نشانگرهای مولكولی …………………………………………………27
1-2-22-3-1- نشانگرهای رپید ………………………………………………….27
1-2-22-3-1-1- مزایای نشانگرهای رپید …………………………………………28
1-2-22-3-1-2- معایب نشانگرهای رپید ………………………………………….28
1-3- هدف و ضرورت تحقیق ………………………………………………………29
فصل دوم: مواد و روشها
2-1- مواد گیاهی و نوع طرح آزمایش ……………………………………………..31
2-2- كشت هیدروپونیك …………………………………………………………..31
2-2-1- كشت در ماسه …………………………………………………………..31
2-2-2- كشت در آب …………………………………………………………………31
2-3- اعمال تیمارها در سیستم هیدروپونیك ………………………………….32
2-3-1- اعمال تنش در سیستم آبكشت ……………………………………..32
2-3-2- اعمال تنش در سیستم ماسهكشت …………………………………..32
2-4- اندازه گیری صفات…………………………………………………………..34
2-4-1- اندازه گیری صفات مورفولوژیكی …………………………………..34
2-4-2- اندازه گیری صفات فیزیولوژیكی ……………………………………….34
2-4-2-1- اندازهگیری فلورسانس و مقدار كلروفیل ……………………………34
2-4-2-2- اندازهگیری پرولین …………………………………………………….34
2-4-2-3- اندازهگیری قند محلول ………………………………………………..35
2-4-2-4- اندازهگیری رنگیزههای فتوسنتزی …………………………………..36
2-4-3- اندازهگیری شاخصهای تحمل………………………………………….36
2-5- تجزیه و تحلیل دادههای كمی …………………………………………36
2-6- صفات مولكولی……………………………………………………………..37
فصل سوم: نتایج و بحث
3-1- تنش كمآبی ……………………………………………………………….39
3-1-1- تجزیه واریانس دادههای ماسه كشت ……………………………….39
3-1-2- مقایسه میانگین صفات در سیستم ماسه كشت ماسه كشت……41
3-1-2-1- مقایسه میانگین صفات مورفولوژی در سیستم ماسه كشت…….41
3-1-2-2- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژی در سیستم ماسه كشت………47
3-1-2-3- مقایسه میانگین شاخصهای مقاومت در سیستم ماسه كشت ….54
3-1-2-3-1- تجزیهی خوشه ای لاینهای مورد مطالعه بر اساس شاخصها در سیستم ماسه كشت..55
3-1-3- تاثیر خشكی روی صفات مورد مطالعه در سیستم ماسه كشت …..57
3-1-4- تجزیه خوشهای لاینهای مورد مطالعه بر اساس صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم ماسه كشت..58
3-1-5- تجزیه به عاملها برای صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم ماسه كشت…..68
3-1-5-1- تجزیه به عاملها برای صفات مورفولوژی در سیستم ماسه كشت …..68
3-1-5-2- تجزیه به عاملها برای صفات فیزیولوژی در سیستم ماسه كشت………70
3-1-6- تجزیه واریانس دادههای آبكشت………………………………………………76
یک مطلب دیگر :
3-1-7- مقایسه میانگین دادههای آبكشت……………………………………………77
3-1-7-1- مقایسه میانگین صفات مورفولوژی در سیستم آبكشت…………………77
3-1-7-2- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژی در سیستم آبكشت…………………..82
3-1-7-3- مقایسه میانگین شاخصهای مقاومت در سیستم آبكشت……………….87
3-1-7-3-1- تجزیه خوشهای لاینهای مورد مطالعه بر اساس شاخصها در سیستم آبكشت……89
3-1-8- تاثیر خشكی روی صفات مورد مطالعه در سیستم آب كشت ……………91
3-1-9 – تجزیه خوشهای ارقام مورد مطالعه بر اساس صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم آبكشت…92
3-1-10- تجزیه به عاملها برای صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم آبكشت …….98
3-2- تجزیه مولكولی RAPD ………………………………………
3-2-6- رابطه بین دادههای مولكولی و صفات مورفوفیزیولوژی …………….102
3-2-6-1- رابطه بین دادههای مولكولی و صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم ماسه كشت………103
3-2-6-2- رابطه بین دادههای مولكولی و صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم آبكشت….105
3-3- نتیجه گیری كلی …………………………………………………….121
3-4- پیشنهادات……………………………………………………………122
منابع مورد استفاده………………………………………………………….123
چکیده:
برای ارزیابی تحمل تنش اسمزی در لاینهای گندم دوروم و ارتباط آن با نشانگرهای مولكولی آزمایشی در دانشکدهی علوم کشاورزی در سال 1392 انجام شد. در این آزمایش 20 لاین گندم در دو سیستم آبكشت و ماسهكشت و در سه سطح تنش اسمزی بهصورت هیدروپونیک کشت شد. ارقام در سه سطح آبكشت (شاهد، 4- و 8- بار) و ماسهكشت (شاهد، تنش 40 درصد و تنش 60 درصد) به صورت کرتهای خرد شده در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار كشت شدند. نتایج نشان داد که تنش اسمزی کلیه صفات مورفولوژیک را کاهش و بیشتر صفات فیزیولوژیک مانند قندهای محلول، پرولین و کلروفیل کل را افزایش داد. نتیجه مقایسه میانگین اثر متقابل تنش و لاین برای صفات مورد مطالعه نشان داد که در بیشتر صفات مورد بررسی لاین های 11 و 17 دارای بیشترین میانگین و لاین 7 دارای کمترین میانگین در سیستم ماسهكشت بودند. در سیستم آبكشت بیشترین میانگین مربوط به لاینهای 17 و 18 و كمترین میانگینها مربوط به لاینهای 7 و 10 بود. بر اساس تجزیه شاخصهای مقاومت به تنش اسمزی لاینهای 11، 13، 14 و 17 در هر دو سیستم متحمل و لاین 5 و 16 حساس شناخته شدند. نتایج تجزیه خوشهای نشان داد که در هر سه شرایط محیطی در دو سیستم لاینهای 4، 13، 18 و 19 در گروه با میانگین بالا و لاینهای 5 و 6 در گروه با میانگین پایین در سیستم آبكشت و سیستم ماسه كشت قرار گرفتند. با توجه به تجزیه عاملی لاینها در هر دو سیستم آب كشت و ماسه كشت لاین 1 و 3 و حساس و لاینهای 13، 18 و 19 متحمل شناخته شدند. در سیستم ماسهكشت موثرترین نشانگرها در سطح شاهد نشانگر P50M8 و P24M7 شناخته شد که با 4 صفت همبستگی نشان داد. در سطح تنش اسمزی 40 درصد نشانگر P30M2 بیشترین تعداد همبستگی معنیدار (4) با صفات داشت. در سطح تنش اسمزی 60 درصد نشانگرهای P24M4 و P24M4 با بیشترین تعداد همبستگی معنیدار (4) با صفات، موثرترین نشانگر بودند. در سطح شاهد سیستم آبكشت نشانگر P19M2 موثرترین نشانگر شناخته شد که با 4 صفت همبستگی نشان داد. در سطح تنش اسمزی 4- بار نشانگر P25M2 بیشترین تعداد همبستگی معنیدار (5) با صفات داشت. در سطح تنش اسمزی 8- بار نشانگر P19M2 با بیشترین تعداد همبستگی معنیدار (4) با صفات، موثرترین نشانگر بود.
فصل اول: مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته
1-1- مقدمه
شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک که اکثر مناطق کشور ما را در بر میگیرد، سبب محدودیت منابع آبی و امکانات تولید محصولات زراعی شده است. رشد سریع جمعیت از یک طرف و کاهش یا ثابت ماندن منابع از طرف دیگر بررسی راههای استفاده بهینه از پتانسیلهای تولید مواد غذایی را جهت بهرهوری بیشتر ضروری میسازد. از آنجا که در بیشتر نقاط دنیا، آب محدود كننده اصلی تولیدات كشاورزی است، بنابراین، استفاده بهینه از آن اهمیت زیادی دارد. این موضوع برای ایران كه حدود دو سوم مساحت آن را اقلیم خشك و نیمه خشك تشکیل داده، جدیتر میباشد. توجه به اقتصاد و مدیریت منابع آب نه تنها در مناطق خشک و نیمه خشک، بلکه در مناطق با بارندگی مناسب هم میتواند از راه تاثیر بر هزینههای تولید مهم بوده و ایجاب میكند كه از واحد حجم آب بیشترین استفاده به عمل آید. در این راستا، آگاهی از واكنش گیاهان و تعیین میزان حساسیت مراحل مختلف رشد آنها به كم آبی از اهمیت بسزایی برخوردار است (رضایی و همكاران، 1388).
عوامل نامساعد محیطی همانند تنش خشكی كه یكی از رایجترین و مهمترین تنشهای محیطی است، تولید محصولات كشاورزی را محدود میسازد. خشكی روی اكثر مراحل رشد گیاه مانند مرحله جوانهزنی و استقرار گیاهچه و همچنین ساختار اندام و فعالیت آنها آثار مخرب و زیانآوری وارد میسازد. از آن جایی كه ایجاد و حفظ یك پتانسیل آب خالص در محیط خاك، كاری تقریباً مشكل است، در این راستا برقراری شرایط تنش خشكی با استفاده از مواد اسمزی مختلف برای ایجاد پتانسیلهای اسمزی، یكی از مهمترین روشهای مطالعه تأثیر تنش خشكی بر روی گیاه تلقی مىشود (زید و همكاران، 2001).
گندم نان و گندم دوروم از مهمترین محصولات زراعی جهان بوده و غذای اصلی مردم را در مناطق خشک و نیمه خشک تشکیل میدهند (مانز، 2006). این گیاه از دیر باز به صورت آبی و دیم درغرب ایران کشت میشده است. مناطق گرمسیر، نیمه گرمسیر و معتدل کشور بیشترین سطح زیر کشت گندم دوروم را به خود اختصاص میدهند. توسعه صنعت ماکارونی سازی به همراه افزایش تقاضا برای آن و همچنین مساعد بودن شرایط آب و هوایی در بسیاری از نقاط کشور، پژوهشهای بیشتری را، بویژه در زمینه به نژادی گندم دوروم و گزینش ارقام متحمل به تنشهای محیطی از جمله تنش كمآبی و اسمزی طلب مینماید (فابریانی و همكاران، 1988). هر اقدامی برای اصلاح ژنتیکی تحمل به خشکی با استفاده از تنوع ژنتیکی موجود، نیاز به یک روش ارزیابی کارآمد دارد که باید سریع بوده و قادر به انتخاب یک جمعیت بزرگ باشد. مقاومت به خشکی نتیجه صفات مختلف مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی است. بنابراین، میتوان از این اجزای مختلف به عنوان شاخصهای گزینش برای انتخاب تیپ ایدهآل گیاهی استفاده کرد.
2-1- مروری بر تحقیقات گذشته
1-2-1- اهمیت و جایگاه گندم در ایران و جهان
گندم احتمالا یكی از اولین گیاهانی است كه به وسیلهی انسان زراعت شده است و به همین دلیل مهمترین گیاه زراعی به شمار میآید. زیرا، زراعت آن از تمام گیاهان سادهتر، تطابق آن در مناطق مختلف كه دارای شرایط آب و هوایی متفاوتی میباشند، بیشتر و از طرف دیگر غذای اولیه اغلب مردم جهان را تشكیل میدهد. گندم گیاهی است كه به مقدار زیاد و در مساحت وسیعی از زمینهای كشاورزی دنیا و حتی در نواحی خشك كشت شده و محصول كافی تولید مینماید. اهمیت اقتصادی گندم چه از نظر تولید و چه از نظر تغذیه در دنیا بیش از سایر محصولات كشاورزی میباشد. حتی در مناطقی كه به علت متغیر بودن شرایط اقلیمی و یا خشكی محیط، امكان تولید دیگر گیاهان وجود نداشته باشد، میتوان گندم تولید نمود. بیشترین سطح زیر كشت گندم در قارههای آسیا و اروپا واقع شده است. ایران یكی از مهمترین كشورهای تولید كننده گندم در جهان میباشد (خدابنده، 1387). سطح زیر کشت گندم در جهان 61/31132 تن در هکتار است که حدود 63 درصد سطح زیر کشت جهان را ایران به خود اختصاص داده است. تولیدات گندم در ایران 05/2 درصد از کل تولیدات گندم در جهان میباشد (فائو، 2012). نسبت سطح زیر كشت گندم به سایر محصولات عمده كشاورزی نیز رقم بالایی را تشكیل میدهد. همواره حدود 70-65 درصد از اراضی زیر كشت محصولات عمده زراعی به گندم تعلق دارد (ایران نژاد و شهبازیان، 1384).