دوره 15، شماره 45 - ( بهار 1402 )                   جلد 15 شماره 45 صفحات 82-69 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Khazaie L, shirzadian-Khorramabad R, Ebadi A, Moumeni A. (2023). Assessing Salinity Tolerance in Rice (Oryza sativa L.) Mutant Genotypes (M3) with Emphasis on Stress Tolerance Indices in Seedling Stage. jcb. 15(45), 69-82. doi:10.52547/jcb.15.45.69
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1359-fa.html
خزائی لیلا، شیرزادیان خرم اباد رضا، عبادی علی اکبر، مومنی علی. ارزیابی تحمل به شوری ژنوتیپ‌های موتانت برنج (M3) با تاکید بر شاخص‌های تحمل به تنش در مرحله گیاهچه‌ای پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1402; 15 (45) :82-69 10.52547/jcb.15.45.69

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1359-fa.html


گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران
چکیده:   (1028 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: تنش شوری یکی از سخت‌ترین محدودیت‌های تولید برنج در سراسر جهان است. بنابراین، با توسعه ارقام برنج متحمل به شوری می‌توان زمینه افزایش تولید این محصول را به‌دلیل اثرات تغییرات اقلیمی فراهم نمود.
مواد و روش‌ها: جهت بررسی واکنش ژنوتیپ‌های موتانت نسبت به تنش شوری در مرحله گیاهچه، 309 ژنوتیپ موتانت منتخب در نسل سوم به همراه رقم محلی هاشمی و رقم FL478 (متحمل) در دو سطح شوری NaCl (0 و 10 دسی‌زیمنس بر متر مربع) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در دو تکرار در گلخانه مورد ارزیابی قرار گرفتند. پارامترهای رشدی مانند طول ریشه، طول ساقه، وزن خشک و تر ریشه، وزن خشک و تر ساقه، وزن گیاهچه، نسبت طول ساقه به ریشه و نسبت وزن ساقه به ریشه اندازه گیری شد. شاخص تحمل به تنش (STI)، شاخص شدت تنش (SSI)، میانگین حسابی عملکرد (MP)، شاخص تحمل (TOL) و میانگین هندسی عملکرد (GMP) هر ژنوتیپ برای همه صفات محاسبه شد.
یافته‌ها: گستره وسیعی از تنوع ژنتیکی در میان ژنوتیپ‌ها برای صفات موردمطالعه مشاهده شد که صفات ریشه‌ای به‌عنوان بهترین شاخص برای تحمل در شرایط تنش شوری شناسایی شدند. بر اساس نتایج حاصل از همبستگی بین شاخص‌ها در سطح تنش، STI، HMP و GMP به‌عنوان شاخص‌های مطلوب مقاومت تعیین شدند. شاخص‌های پاسخ به تنش شوری به‌منظور گروه‌بندی تعداد 144 ژنوتیپ موتانت استفاده شد. 25 ژنوتیپ موتانت (17/4 درصد) به‌عنوان بسیار حساس به شوری، 46 ژنوتیپ موتانت (32/6 درصد) همراه با والد هاشمی در گروه حساس به شوری، 41 ژنوتیپ موتانت با FL478 (29/2 درصد) در گروه متحمل و 30 ژنوتیپ موتانت (20/8 درصد) به‌عنوان بسیار متحمل به­شوری شناسایی شدند. در میان ژنوتیپ‌های موتانت، 4 ژنوتیپ موتانت em3hs290، em3hs292، em3hs165 و em3hs84  بر اساس شاخص‌های تحمل به تنش، حداقل لوله شدن برگ، میزان زیست‌توده بالا و توانایی جبران بهتر تنش، به‌عنوان متحمل‌ترین ژنوتیپ‌ها شناسایی شدند. همچنین ژنوتیپ موتانت em3hs31 نیز با داشتن حداقل عملکرد در سطح تنش به‌عنوان حساس‌ترین ژنوتیپ معرفی شد.
نتیجه‌گیری: جهش القایی EMSتأثیر مطلوبی در ایجاد ژنوتیپ‌های موتانت متحمل به شوری داشته و از شاخص‌های موردمطالعه می‌توان برای جداسازی ژنوتیپ‌های موتانت متحمل به شوری در جمعیت های موتانت برنج استفاده کرد. این جمعیت موتانت می‌تواند به‌عنوان یک منبع ژنتیکی ارزشمند برای توسعه ارقام جدید مقاوم به شوری برای مناطق مستعد شوری زیر کشت برنج استفاده شود.

 
متن کامل [PDF 2585 kb]   (410 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1400/12/23 | ویرایش نهایی: 1402/3/21 | پذیرش: 1401/5/1 | انتشار: 1402/3/21

فهرست منابع
1. Afkhami Ghadi, A., F. Habibzadeh and S.J. Hosseini. 2021. Evaluation of Rice Genotypes from Crossing based on Salinity Stress Tolerance Indices. Journal of Crop Breedin, 13(39): 108-121 [DOI:10.52547/jcb.13.39.108]
2. (In Persian).
3. Ahloowalia, B.S., M. Maluszynski and K. Nichterlein. 2004. Global impact of mutation-derived varieties. Euphytica, 135: 187-204. [DOI:10.1023/B:EUPH.0000014914.85465.4f]
4. Ahmadikhah, A., H. Shojaeian, M.H. Pahlevani and L. Nayeripasand. 2014. Identification of salt tolerant mutants in rice and their fingerprinting using ISSR markers. Modern Genetics Journal, 9(3): 299-312 (In Persian).
5. Ali, S., R.K. Gautam, R. Mahajan, S.L. Krishnamurthy, S.K. Sharma, R.K. Singh and A.M. Ismail. 2013. Stress indices and selectable traits in SALTOL QTL introgressed rice genotypes for reproductive stage tolerance to sodicity and salinity stresses. Field Crops Research, 154: 65-73. [DOI:10.1016/j.fcr.2013.06.011]
6. Ali, M.N., L. Yeasmin, S. Gantait, R. Goswami and S. Chakraborty. 2014. Screening of rice landraces for salinity tolerance at seedling stage through morphological and molecular markers. Physiology and Molecular Biology of Plants, 20(4): 411-423. [DOI:10.1007/s12298-014-0250-6]
7. Anshori, M.F., B.S. Purwoko, L.S. Dewi, W.B. Suwarno and S.W. Ardie. 2020. Cluster heatmap for detection of good tolerance trait on doubled-haploid rice lines under hydroponic salinity screening. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 484(1): 12001. [DOI:10.1088/1755-1315/484/1/012001]
8. Ashraf, M. 1994. Breeding for salinity tolerance in plants. Critical Reviews in Plant Sciences. 13, pp. 17-42. [DOI:10.1080/07352689409701906]
9. Bagheri, L. and A. Fallah. 2016. Producing of tolerant cultivars to salinity stress in rice (Oryza sativa L.) using mutation and biotechnology. Agricultural Research, Education and Extension Organization Publications, 50 pp (In Persian).
10. Chinnusamy, V., A. Jagendorf and J.K. Zhu. 2005. Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Science, 45: 437-448. [DOI:10.2135/cropsci2005.0437]
11. Chowdhury, A.D., G. Haritha, T. Sunitha, S.L. Krishnamurthy, G. Divya B Padmavathi, T. Ram and N. Sarla. 2016. Haplotyping of rice genotypes using simple sequence repeat markers associated with salt tolerance. Rice Science, 23: 317-325. [DOI:10.1016/j.rsci.2016.05.003]
12. Da Luz, V.K., S.F.S. da Silveira, G.M. da Fonseca, E.L. Groli, R.G. Figueiredo, D. Baretta and et al. 2016. Identification of variability for agronomically important traits in rice mutant families. Bragantia, 75: 41-50. [DOI:10.1590/1678-4499.283]
13. Dasgupta, S., M.M. Hossain, M. Huq and D. Wheeler. 2015. Climate change and soil salinity: the case of coastal Bangladesh. Ambio, 44: 815-826. [DOI:10.1007/s13280-015-0681-5]
14. Diaguna, R., F.C. Suwarno and M. Surahman. 2017. Testing method for salinity tolerance at germination stage on rice genotypes. International Journal of Applied Science and Technology, 7(3): 69-76.
15. El-Hendawy, S.E., Y. Hu, G.M. Yakout, A.M. Awad, S.E. Hafiz and U. Schmidhalter. 2005. Evaluating salt tolerance of wheat genotypes using multiple parameters. European Journal of Agronomy, 22: 243-253. [DOI:10.1016/j.eja.2004.03.002]
16. Epstein, E.J.D., D.W. Norlyn, R.W. Rush, D.B. Kinsbury, G.A. Kelly and A.F. Cunningham. 1980. Wrona Saline culture of crops: a genetic approach Science, 210: 399-404. [DOI:10.1126/science.210.4468.399]
17. Fahad, S., A.A. Bajwa, U. Nazir, S.A. Anjum, A. Farooq, A. Zohaib, S. Sadia, W. Nasim, S. Adkins, S., Saud, M.Z. Ihsan, H. Alharby, C. Wu, D. Wang and J. Huang. 2017. Crop production under drought and heat stress: plant responses and management options. Front Plant Science, 8: 1147. [DOI:10.3389/fpls.2017.01147]
18. Fernandez, G.C.J. 1992. Effective Selection Criteria for Assessing Stress Tolerance. In: Kuo, C.G., Ed., Proceedings of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and Other Food Crops in Temperature and Water Stress, AVRDC Publication, Tainan, 257-270.
19. Fischer, R. and R. Maurer. 1978. Drought Resistance in Spring Wheat Cultivars. I. Grain Yield Responses. Australian Journal of Agricultural Research, 29: 897-912. [DOI:10.1071/AR9780897]
20. Flowers, T.J. and A.R. Yeo. 1981. Variability in the resistance of sodium chloride salinity within rice (Oryza sativa L.) varieties. New Phytology, 88: 363-373. [DOI:10.1111/j.1469-8137.1981.tb01731.x]
21. Francois, L.E. and E.V. Maas. 1994. Crop response and management on salt-affected soils. In Handbook of Plant and Crop Stress. Biologia Plantarum, Marcel Dekker, New York, USA. 149-181 pp.
22. Ghosh, B., M.D.N. Ali and G. Saikat. 2016. Response of rice under salinity stress: a review update. Journal of Rice Research, 4: 167. [DOI:10.4172/2375-4338.1000167]
23. Golkar, H., M. Asadi, G. Mohammadi-Nejad, H. Naghavi and B. Nakhoda. 2012. Assessment of salinity tolerance of different promising lines of bread wheat (Triticum aestivum L.). Advances in Applied Science Research, 3(2): 1117-1121 (In Persian).
24. Gregorio, G.B., D. Senadhira and R.D. Mendoza. 1997. Screening rice for salinity tolerance. IRRI Discussion Paper Series no. 22. International Rice Research Institute, P.O. Box 933, Manila 1099, Philippines.
25. Hakim, M.A., A.S. Juraimi and M.M. Hanafi. 2014. Biochemical and anatomical changes and yield reduction in rice (Oryza sativa L.) under varied salinity regimes. BioMed Research International, 208584: 1-11. [DOI:10.1155/2014/208584]
26. Haque, S.A. 2006. Salinity problems and crop production in coastal regions of Bangladesh. Pakistan Journal of Botany, 38: 1359-1365.
27. He, S., Y. Han, Y. Wang, H. Zhai and Q. Liu. 2009. In vitro selection and identification of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) plants tolerant to NaCl. Plant Cell Tissue Organ Cult, 96: 69-74. [DOI:10.1007/s11240-008-9461-2]
28. Henikoff, S. and L. Comai. 2003. Single-nucleotide mutations for plant functional genomics. Annual Review of Plant Biology, 54: 375-401. [DOI:10.1146/annurev.arplant.54.031902.135009]
29. Hossain, A.B.S., R.G. Sears, T.S. Cox and G.M. Paulsen. 1990. Desiccation tolerance and its relationship to assimilate partitioning in winter wheat. Crop Science, 30: 622-627. [DOI:10.2135/cropsci1990.0011183X003000030030x]
30. Hussain S., Z. Jun-hua, Z. Chu, Z. Lian-feng, C. Xiao-chuang, Y. Sheng-miao, A.B. James, H. Ji-jie and J. Qian-yu. 2017. Effects of salt stress on rice growth and development characteristics and the regulating ways: a review. Journal of Integrative Agriculture, 16: 2357-2374. [DOI:10.1016/S2095-3119(16)61608-8]
31. Hosseini, S.J., Z. Tahmasebi and H. Pirdashti. 2012. Screening of rice (Oryza sativa L.) genotypes for NaCl tolerance at early seedling stage. International Journal of Plant Production, 3: 274-283 (In Persian).
32. Ilirjana, S., Y. Ariana and D. Andon. 2007. Induced mutations for improving production on bread and durum wheat. AIP Conference Proceedings, 899: 747.
33. Ismail, A.M., J.D. Platten and B. Miro. 2013. Physiological bases of tolerance of abiotic stresses in rice and mechanisms of adaptation. ORYZA-An International Journal on Rice, 50(2): 91-99.
34. Islam, MZ., MA. Baset Mia, MR. Islam, A. Akter. 2007. Effect of different saline levels on growth and yield attributes of mutant rice. Journal of Soil and Nature, 1: 18-22.
35. Izaddoost, H., H. Samizadeh, B. Rabiei and S.H. Abdollahi. 2013. Evaluation of salt tolerance in rice (Oryza sativa L.) cultivars and lines with emphasis on stress tolerance indices. Cereal Research, 3 (3): 167-180 (In Persian).
36. Jalata, Z., A. Ayana and H. Zeleke. 2011. Variability, heritability and genetic advance for some yield and yield related traits in Ethiopian barley (Hordeum vulgare L.) landraces and crosses. International Journal of Plant Breeding and Genetics, 5: 44-52. [DOI:10.3923/ijpbg.2011.44.52]
37. Jennings, P.R., W.R. Coffman and H.E. Kauffman. 1981. Mejoramiento de arroz. Cali: Centro Internacional de Agricultura Tropical.
38. Jiang, S.Y. and S. Ramachandran. 2010. Natural and artificial mutants as valuable resources for functional genomics and molecular breeding. International Journal of Biological Sciences, 6: 228-251. [DOI:10.7150/ijbs.6.228]
39. Lauchli, A. and S.R. Grattan. 2007. Plant growth and development under salinity stress. In: Jenks MA, Hasegawa PM, Jain SM (eds) Advances in molecular breeding toward drought and salt tolerant crops. Springer, Dordrecht, 1-32 pp. [DOI:10.1007/978-1-4020-5578-2_1]
40. Lee, S.Y., J.I. Cheong and T.S. Kim. 2003. Production of doubled haploids through anther culture of M1 rice plants derived from mutagenized fertilized egg cells. Plant Cell Report, 22: 218-223. [DOI:10.1007/s00299-003-0663-0]
41. Lutts, S., J.M. Kinet and J. Bouharmont. 1995. Changes in plant response to NaCl during development of rice (Oryza sativa L.) varieties differing in salinity resistance. Journal of Experimental Botany, 46: 1843-1852. [DOI:10.1093/jxb/46.12.1843]
42. Maluszynski, M., K. Nichterlein, L. Van Zanten and S. Ahloowalia. 2000. Officially released mutant varieties-the FAO/IAEA Database (INIS-XA-291). International Atomic Energy Agency (IAEA): IAEA.
43. Munns, R. 1993. Physiological processes limiting plant growth in saline soil: some dogmas and hypotheses. Plant Cell Environment, 16: 15-24. [DOI:10.1111/j.1365-3040.1993.tb00840.x]
44. Munns, R. 2002. Comparative physiology of salt and water stress. Plant Cell Environment, 25(2): 239-250. [DOI:10.1046/j.0016-8025.2001.00808.x]
45. Munns, R. and M. Tester. 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology,. 59: 651-681. [DOI:10.1146/annurev.arplant.59.032607.092911]
46. Nematallahi, Z. and G. Saeidi. 2011. Study Of Drought Tolerance In Some Flax Genotypes. Iranian Journal Of Water Research In Agriculture, 25(1): 57-66.
47. Omisun T, S. Sahoo, B. Saha and SK. Panda. 2018. Relative salinity tolerance of rice cultivars native to North East India: a physiological, biochemical and molecular perspective. Protoplasma, 255: 193-202. [DOI:10.1007/s00709-017-1142-8]
48. Pradheeban, L., N. Nissanka and L.D.B. Suriyagoda. 2014. Clustering of rice (Oryza sativa L.) varieties cultivated in Jaffna District of Sri Lanka based on salt tolerance during germination and seedling stages. Tropical Agricultural Research, 25(3): 358-375. [DOI:10.4038/tar.v25i3.8045]
49. Parry, M.A.J., P.J. Madgwick, C. Bayon, K. Tearall, A. Hernandez-Lopez, M. Baudo, M. Rakszegi, W. Hamada, A. Al-Yassin, H. Ouabbou, M., Labhilili and A.L. Phillips. 2009. Mutation discovery for crop improvement. Journal of Experimental Botany, 60(10): 2817-2825. [DOI:10.1093/jxb/erp189]
50. Qadir, M., E. Quillérou, V., Nangia, V. Murtaza, M. Singh, R.J. Thomas, P. Drechsel, A.D. Noble. 2014. Economics of salt-induced land degradation and restoration. Nat Resour Forum A U N Sustain Dev, 38: 282-295. [DOI:10.1111/1477-8947.12054]
51. Rasel, MD., MD. Tahjib‑Ul‑Arif, M. Anwar Hossain, L. Hassan, S. Farzana and M. Brestic. 2020. Screening of Salt‑Tolerant Rice Landraces by Seedling Stage Phenotyping and Dissecting Biochemical Determinants of Tolerance Mechanism. Journal of Plant Growth Regulation, 40(5): 1853-1868. [DOI:10.1007/s00344-020-10235-9]
52. Razzaque, S., T. Haque, S.M. Elias, M.Z. Rahman, S. Biswas, S. Schwartz, A.M. Ismail, H. Walia, T.E. Juenger and Z.I. Seraja. 2017. Reproductive stage physiological and transcriptional responses to salinity stress in reciprocal populations derived from tolerant (Horkuch) and susceptible (IR29) rice. Scientific Reports, 7: 46138. [DOI:10.1038/srep46138]
53. Rahman, M.A., M.J. Thomson, M. Shah-E-Alam, M.D. Ocampo, J. Egdane and A.M. Ismail. 2016. Exploring novel genetic sources of salinity tolerance in rice through molecular and physiological characterization. Annals of Botany, 117: 1083-1097. [DOI:10.1093/aob/mcw030]
54. Rosielle, A.A. and J. Hamblin. 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and nonstress environments. Crop Science, 21: 943-946. [DOI:10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x]
55. Salehin, M., M.M.A. Chowdhury, D. Clarke, S. Mondal, S. Nowreen, M. Jahiruddin and A. Haque. 2018. Mechanisms and drivers of soil salinity in Coastal Bangladesh. In: Nicholls R, Hutton CW, Adger W, Hanson S, Rahman M, Salehin M (eds) Ecosystem services for well-being in deltas. Cham, Palgrave Macmillan: 333-347. [DOI:10.1007/978-3-319-71093-8_18]
56. Safitri, H., B.S. Purwoko, I.S. Dewi and S.W. Ardie. 2016. Morpho-physiological response of rice genotypes grown under saline conditions. Journal of International Society for Southeast Asian Agricultural Sciences, 22(1): 52-63.
57. Shiu-Cho, W., V. Ching-Kit and K. Su-Wan. 1985. Cell mutations for salt tolerance screening in tissue culture. Botanical Bulletin of Academia Sinica, 26: 195-201.
58. Shu, Q.Y. and P.J.L. Lagoda. 2007. Mutation techniques for gene discovery and crop improvement. Molecular Plant Breeding, 5: 193-195.
59. Sio-Se Mardeh, A., A. Ahmadi, K. Poostini and V. Mohammadi. 2006. Evaluation of drought resistance indices under various environmental conditions. Field Crops Research, 98: 222-229. [DOI:10.1016/j.fcr.2006.02.001]
60. Talebi, A.B., A.B. Talebi and B. Shahrokhifar. 2012. Ethyl methane sulphonate (EMS) induced mutagenesis in Malaysian rice (cv. MR219) for lethal dose determination. American Journal of Plant Sciences, 3: 1661-1665 (In Persian). [DOI:10.4236/ajps.2012.312202]
61. Yoshida, S., D.A. Forno, J.H. Cock and K.A. Gomez. 1976. Laboratory manual for physiological studies of rice. IRRI, Las Banos, Laguna, 83 p.
62. Zeng, L., M.C. Shannon and C.M. Grieve. 2002. Evaluation of salt tolerance in rice genotypes by multiple agronomic parameters. Euphytica, 127: 235-245. [DOI:10.1023/A:1020262932277]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by : Yektaweb