دوره 17، شماره 2 - ( تابستان 1404 )                   جلد 17 شماره 2 صفحات 182-170 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


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

Soltani Najafabadi M. (2025). The Factors Influencing the Yield of Sunflower Hybrids in Second Cropping System from a Molecular Physiology Perspective. J Crop Breed. 17(2), 170-182. doi:10.61882/jcb.2024.1589
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1589-fa.html
سلطانی نجف آبادی مسعود.(1404). عوامل موثر در شکل‌گیری عملکرد هیبریدهای آفتابگردان در کشت دوم از دیدگاه فیزیولوژی مولکولی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 17 (2) :182-170 10.61882/jcb.2024.1589

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1589-fa.html


سازمان تحقیقات، اموزش و ترویج کشاورزی ،کرج، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، بانک ژن گیاهی ملی ایران، کرج، ایران
چکیده:   (746 مشاهده)
چکیده مبسوط:
مقدمه و هدف: آفتابگردان یکی از گیاهان اقتصادی با ارزش بوده که به ‎واسطه سازگاری بالا با انواع شرایط آب و هوایی، کشت گسترده‌ای در جهان دارد. کشت آفتابگردان به‌دلیل تولید و معرفی ارقام هیبرید که پدیده هتروزیس را بروز می‌دهند، توسعه یافته است. در ایران اخیرا تمرکز کشت آفتابگردان به کشت دوم متمایل شده است که مستلزم تحمل دماهای پایین در زمان پر شدن دانه می‌باشد. شکل‌گیری عملکرد گیاهان زراعی نتیجه بر همکنش اجزای تولید کننده هیدروکربن‌ها یعنی منبع، با اجزای ذخیره کننده آنها یعنی مخزن است. شناسایی این اجزاء و تنظیم روابط بین آنها به‌نژادگران را در انتخاب شیوه‌های اصلاح ارقام زراعی کمک می‌‌کند. هرچند مطالعاتی در زمینه روابط بین منبع و مخزن و بر‌همکنش آنها در آفتابگردان در جهان و ایران انجام شده است، در خصوص مشارکت مؤلفه‌های مولکولی تعیین کننده عملکرد هیبرید‌ها مطالعات کمی انجام شده است. همچنین مطالعه‌ای بر روی روند تغییرات فیزیولوژیکی هیبرید‌ها در دوره اصلاح و معرفی هیبرید آفتابگردان در ایران انجام نشده است. این تحقیق به ‎منظور شناسایی راهکارهای مورد استفاده در هیبرید‌های آفتابگردان برای تشکیل عملکرد در شرایط کشت دوم، در مواجهه با دماهای 15 درجه سانتی‎ گراد، و همچنین بررسی تغییرات فیزیولوژی مولکولی تشکیل عملکرد در هیبرید‌هایی که در یک دوره 30 ساله در ایران اصلاح و معرفی شده‌اند انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: تحقیق در دو آزمایش با سال و مکان متفاوت (مجموعاً دو محیط) بر روی سه هیبرید آذرگل، فرخ و قاسم در شرایط کشت دوم انجام شد. شرایط کشت به‎ گونه‌ای فراهم شد که زمان پرشدن دانه‌ها با دمای 15 درجه سانتی‌گراد مواجه شوند. در زمان شروع گرده ‎افشانی، تعداد برگ، سطح برگ و وزن خشک برگ، وزن خشک طبق و پنج گره بالایی ساقه، و در زمان رسیدگی فیزیولوژیکی، وزن خشک طبق، قطر طبق، وزن خشک پنج گره بالایی ساقه، وزن هزار دانه، تعداد فندقه (پر و پوک) روی طبق و عملکرد تک بوته اندازه‌گیری و شمارش شد. هشت روز بعد از شروع گرده افشانی، سطح بیان ژن اینورتاز در بافت کف طبق به‎ کمک تکنیک Real-Time PCR اندازه ‎گیری شد. تجزیه مرکب و مقایسه میانگین داده‌ها پس از اطمینان از نرمال بودن آنها انجام شد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه مرکب داده‌ها حاکی از معنی‌دار نبودن اثرات متقابل بین محیط و هیبرید برای تمامی صفات مورد بررسی بود. از نظر صفات مرتبط با قدرت منبع، هیبرید قاسم با اختلاف معنی‌دار از دو هیبرید دیگر برتر بود و هیبرید آذرگل به‌طور معنی‌داری کمترین وزن خشک برگ را داشت. بنابراین از نظر قدرت منبع هیبرید آذر گل کمترین مقدار را در بین سه هیبرید دیگر داشت. وزن خشک طبق و گره‌های بالایی ساقه در هیبرید آذرگل برابر با هیبرید فرخ و به‌طور معنی‌داری بیشتر از هیبرید قاسم بود. همچنین تعداد فندقه در طبق هیبرید آذرگل و فرخ بایکدیگر تفاوت معنی‌داری نداشت. با این وجود، وزن هزار دانه و عملکرد دانه هیبرید آذرگل به‌طور معنی‌داری بیشتر از هیبرید فرخ بود. مقدار کربوهیدرات‌های غیرساختمانی ذخیره شده در کف طبق و بخش‌های بالایی ساقه در هیبرید آذرگل به‌طور معنی‌داری بیشتر از دو هیبرید دیگر بود در حالی‌که سهم انتقال مجدد از کف طبق و بخش‌های بالایی ساقه به دانه‌ها و نیز سهم فتوسنتز جاری در تشکیل عملکرد بین هر سه هیبرید از نظر آماری برابر بود. سطح بیان ژن اینورتاز هشت روز پس از آغاز گرده افشانی در هیبرید آذرگل به‌طور معنی‌داری بیشتر از دو هیبرید دیگر بود. با وجود قدرت بالاتر منبع در هیبرید قاسم، وزن خشک طبق و بخش‌های بالایی ساقه در این هیبرید کمتر از دو هیبرید دیگر بود که احتمالا ناشی از نوعی مقاومت در انتقال مواد اسیمیلاتی ساخته شده از برگ به اندام‌های مخزن است. برابر بودن تعداد فندقه و وزن مواد خشک طبق و بخش‌های بالایی ساقه در شروع گرده افشانی در هیبرید آذر گل و فرخ و در عین حال وزن هزار دانه بیشتر در هیبرید آذرگل احتمالا از بیان بیشتر ژن اینورتاز در کف طبق هیبرید آذر گل ناشی شده است. این آنزیم باعث تداوم برقراری جریان شیره پرورده به سوی کف طبق به عنوان مخزن موقت شده که در نهایت منجر به افزایش وزن هزار دانه می‌شود. یکی از وظایف این آنزیم محافظت بافت در مواجهه با دماهای پایین است، بنابراین در برنامه اصلاح آفتابگردان برای کشت دوم، توجه ویژه به سطوح بالای بیان این ژن در کف طبق می‌تواند باعث بهبود برنامه‌های اصلاحی آفتابگردان شود. از سوی دیگر بررسی مؤلفه‌های فیزیولوژیکی مؤثر در تشکیل عملکرد در هیبرید‌های معرفی شده در یک دوره سی ساله تمرکز بر زودرسی بوده که موجب کاهش عملکرد شده است. چنانچه روابط شکل‌گیری عملکرد از دو جنبه فیزیولوژیکی و مولکولی به‌عنوان نقشه راه اصلاح آفتابگردان موردتوجه قرار گیرد، امکان ایجاد هیبرید‌های زودرس با حفظ عملکرد وجود خواهد داشت.
نتیجه ‎گیری کلی: تمرکز بر جنبه‌های فیزیولوژی و مولکولی فرآیند‌های زیستی باعث تغییر نگرش به‌نژاد‌گران و افزایش کارآیی برنامه‌های اصلاحی می‌شود. در نظر گرفتن فعالیت آنزیم‌های دخیل در متابولیسم نشاسته و قند‌ها، نظیر اینورتازها، باعث افزایش عملکرد با وجود قدرت کم منبع شده و امکان تحمل دماهای پایین در زمان پر شدن دانه را فراهم می‌نماید.
متن کامل [PDF 1434 kb]   (49 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1403/6/22 | پذیرش: 1403/11/6

فهرست منابع
1. Abbas, A., Shah, A. N., Shah, A. A., Nadeem, M. A., Alsaleh, A., Javed, T., Alotaibi, S. S., & Abdelsalam, N. R. (2022). Genome-wide analysis of invertase gene family, and expression profiling under abiotic stress conditions in potato. Biology, 11(4), 539. [DOI:10.3390/biology11040539]
2. Alkio, M., & Grimm, E. (2003). Vascular connections between the receptacle and empty achenes in sunflower (Helianthus annuus L.). Journal of Experimental Botany, 54(381), 345-348. [DOI:10.1093/jxb/erg019]
3. Alkio, M., Schubert, A., Diepenbrock, W., & Grimm, E. (2003). Effect of source-sink ratio on seed set and filling in sunflower (Helianthus annuus L.). Plant, Cell & Environment, 26(10), 1609-1619. [DOI:10.1046/j.0016-8025.2003.01077.x]
4. Alone, R., Mate, S., Gagare, K., & Manjare, M. (2003). Heterosis in sunflower (Helianthus annus L.). Indian Journal of Agricultural Research, 37(1), 56-59.
5. Asl, Z. M. Z., Eivazi, A. R., Asilan, K. S., & Far, S. M. (2013). Investigation on sink and source realtions and seed yield and ita components in sunflower. 2nd National Conference on Climate Change and its Impact on Agriculture and the Environment, Urmia. [in Persian]
6. Behbahanzadeh, S. A., Akbari, G., Farahani, L., & Irannejad, H. (2012). Morphological and qualitative propreties of sunflower seeds in different levels of source and sink reduction. International Journal of Agriculture: Research and Review, 2(5), 618-623.
7. Bi, Y.-J., Sun, Z.-C., Zhang, J., Liu, E.-Q., Shen, H.-M., Lai, K.-L., Zhang, S., Guo, X.-T., Sheng, Y.-T., & Yu, C.-Y. (2018). Manipulating the expression of a cell wall invertase gene increases grain yield in maize. Plant Growth Regulation, 84, 37-43. [DOI:10.1007/s10725-017-0319-7]
8. Bonfig, K. B., Gabler, A., Simon, U. K., Luschin-Ebengreuth, N., Hatz, M., Berger, S., Muhammad, N., Zeier, J., Sinha, A. K., & Roitsch, T. (2010). Post-translational derepression of invertase activity in source leaves via down-regulation of invertase inhibitor expression is part of the plant defense response. Molecular Plant, 3(6), 1037-1048. [DOI:10.1093/mp/ssq053]
9. Canavar, Ö., Ellmer, F., & Chmielewski, F. (2010). Investigation of yield and yield components of sunflower (Helianthus annuus L.) cultivars in the ecological conditions of Berlin (Germany). Helia, 33(53), 117-130. [DOI:10.2298/HEL1053117C]
10. Carter, J. F. (1978). Sunflower science and technology. [DOI:10.2134/agronmonogr19]
11. Dimitrijevic, A., & Horn, R. (2018). Sunflower hybrid breeding: from markers to genomic selection. Frontiers in Plant Science, 8, 2238. [DOI:10.3389/fpls.2017.02238]
12. Dosio, G. A., Tardieu, F., & Turc, O. (2011). Floret initiation, tissue expansion and carbon availability at the meristem of the sunflower capitulum as affected by water or light deficits. New Phytologist, 189(1), 94-105. [DOI:10.1111/j.1469-8137.2010.03445.x]
13. Draffehn, A. M., Meller, S., Li, L., & Gebhardt, C. (2010). Natural diversity of potato (Solanum tuberosum) invertases. BMC Plant Biology, 10, 1-15. [DOI:10.1186/1471-2229-10-271]
14. English, S., McWilliam, J., Smith, R., & Davidson, J. (1979). Photosynthesis and partitioning of dry matter in sunflower. Functional Plant Biology, 6(2), 149-164. [DOI:10.1071/PP9790149]
15. Evans, L. T. (1996). Crop Evolution, Adaptation and Yield. Cambridge University Press.
16. Farrar, J., & Minchin, P. (1991). Carbon partitioning in split root systems of barley: relation to metabolism. Journal of Experimental Botany, 42(10), 1261-1269. [DOI:10.1093/jxb/42.10.1261]
17. Farrar, J., Pollock, C., & Gallagher, J. (2000). Sucrose and the integration of metabolism in vascular plants. Plant Science, 154(1), 1-11. [DOI:10.1016/S0168-9452(99)00260-5]
18. Hall, A., Connor, D., & Whitfield, D. (1989). Contribution of pre-anthesis assimilates to grain-filling in irrigated and water-stressed sunflower crops I. Estimates using labelled carbon. Field Crops Research, 20(2), 95-112. ht [DOI:10.1016/0378-4290(90)90044-C]
19. Hassanzadehdelouei, M., Madani, A., & Yazdanparast, N. (2023). Impact of source, sink manipulation on sunflower yield physiology under different water availability conditions. Annals of Arid Zone, 62(4), 381-385. https://doi: 10.59512/aaz.2023.62.4.13 [DOI:10.59512/aaz.2023.62.4.13]
20. Hernández, L. F. (2015). Spatial constraints also regulates final achene mass in the sunflower (Helianthus annuus L.) capitulum. International Journal of Plant Biology, 6(1), 6014. [DOI:10.4081/pb.2015.6014]
21. Keipp, K., Hütsch, B. W., & Schubert, S. (2019). How does the harvest index affect water-use efficiency and nutrient-utilization efficiency of sunflowers (Helianthus annuus L.)? Journal of Agronomy and Crop Science, 205(5), 519-532. [DOI:10.1111/jac.12342]
22. Kühbauch, W., & Thome, U. (1989). Nonstructural carbohydrates of wheat stems as influenced by sink-source manipulations. Journal of Plant Physiology, 134(2), 243-250. [DOI:10.1111/jac.12342]
23. Lindström, L. I., Pellegrini, C. N., Aguirrezábal, L. A. N., & Hernández, L. F. (2006). Growth and development of sunflower fruits under shade during pre and early post-anthesis period. Field Crops Research, 96(1), 151-159. [DOI:10.1016/j.fcr.2005.06.006]
24. Moola Ram, M. R., & Davari, M. (2011). Seed setting and filling problem in sunflower and its management-a review. International Journal of Agronomy and Plant Production, 2(2), 33-56.
25. Najafabadi, M. S., Mirfakhraei, S. R. G., & Saatadmand, M. (2023). Introducing an index to selection sunflower genotypes for second planting date. Journal of Crop Breeding, 15(45), 149-163. [In Persian] [DOI:10.61186/jcb.15.45.149]
26. Ochogavía, A. C., Novello, M. A., Picardi, L. A., & Nestares, G. M. (2017). Identification of suitable reference genes by quantitative real-time PCR for gene expression normalization in sunflower. Plant Omics, 10(4). [DOI:10.21475/poj.10.04.17.pne831]
27. Palmer, J., & Steer, B. (1985). The generative area as the site of floret initiation in the sunflower capitulum and its integration to predict floret number. Field Crops Research, 11, 1-12. [DOI:10.1016/0378-4290(85)90088-7]
28. Pereira, M. L., Berney, A., Hall, A. J., & Trápani, N. (2008). Contribution of pre-anthesis photoassimilates to grain yield: Its relationship with yield in Argentine sunflower cultivars released between 1930 and 1995. Field Crops Research, 105(1-2), 88-96. [DOI:10.1016/j.fcr.2007.08.002]
29. Pereira, M. L., Trapani, N., & Sadras, V. (2000). Genetic improvement of sunflower in Argentina between 1930 and 1995: Part III. Dry matter partitioning and grain composition. Field Crops Research, 67(3), 215-221. [DOI:10.1016/S0378-4290(00)00096-4]
30. Pincovici, S., Cochavi, A., Karnieli, A., Ephrath, J., & Rachmilevitch, S. (2018). Source-sink relations of sunflower plants as affected by a parasite modifies carbon allocations and leaf traits. Plant Science, 271, 100-107. [DOI:10.1016/j.plantsci.2018.03.022]
31. Rawson, H., & Constable, G. (1980). Carbon production of sunflower cultivars in field and controlled environments. I. Photosynthesis and transpiration of leaves, stems and heads. Functional Plant Biology, 7(5), 555-573. [DOI:10.1071/PP9800555]
32. Roitsch, T., & Tanner, W. (1996). Cell wall invertase: bridging the gap. Botanica Acta, 109(2), 90-93. [DOI:10.1111/j.1438-8677.1996.tb00547.x]
33. Saadatmand, M., Soltani Najafabadi, M., & Mirfakhraei, S. R. (2024). Exploring Source-Sink Relationship for the Formation of Grain Yield in Sunflower. Journal of Agricultural Science and Technology, 26(6), 1373-1388. [DOI:10.22034/JAST.26.6.1373]
34. Sadras, V., Connor, D., & Whitfield, D. (1993). Yield, yield components and source-sink relationships in water-stressed sunflower. Field Crops Research, 31(1-2), 27-39. [DOI:10.1016/0378-4290(93)90048-R]
35. Sheligl, H. (1986). Die verwertung orgngischer souren durch chlorella lincht. Planta Journal, 47, 51.
36. Sinsawat, V., & Steer, B. T. (1993). Growth of florets of sunflower (Helianthus annuus L.) in relation to their position in the capitulum, shading and nitrogen supply. Field Crops Research, 34(1), 83-100. 10.1016/0378-4290(93)90113-2Smith, M. R., Rao, I. M., & Merchant, A. (2018). Source-sink relationships in crop plants and their influence on yield development and nutritional quality. Frontiers in Plant Science, 9, 1889. 10.3389/fpls.2018.01889 10.3389/fpls.2018.01889 []
37. Steer, B., Hocking, P., & Low, A. (1988). Dry matter, minerals and carbohydrates in the capitulum of sunflower (Helianthus annuus): Effects of competition between seeds, and defoliation. Field Crops Research, 18(1), 71-85. [DOI:10.1016/0378-4290(88)90060-3]
38. Sturm, A. (1999). Invertases. Primary structures, functions, and roles in plant development and sucrose partitioning. Plant Physiology, 121(1), 1-8. [DOI:10.1104/pp.121.1.1]
39. Teper‐Bamnolker, P., Roitman, M., Katar, O., Peleg, N., Aruchamy, K., Suher, S., Doron‐Faigenboim, A., Leibman, D., Omid, A., & Belausov, E. (2023). An alternative pathway to plant cold tolerance in the absence of vacuolar invertase activity. The Plant Journal, 113(2), 327-341. [DOI:10.1111/tpj.16049]
40. Vear, F. (2016). Changes in sunflower breeding over the last fifty years. OCL Oilseeds and fats crops and lipids, 23(2), 1-8. [DOI:10.1051/ocl/2016006]
41. White, A. C., Rogers, A., Rees, M., & Osborne, C. P. (2016). How can we make plants grow faster? A source-sink perspective on growth rate. Journal of Experimental Botany, 67(1), 31-45. [DOI:10.1093/jxb/erv447]
42. Xu, X.-x., Hu, Q., Yang, W.-n., & Jin, Y. (2017). The roles of cell wall invertase inhibitor in regulating chilling tolerance in tomato. BMC Plant Biology, 17, 1-13. [DOI:10.1186/s12870-017-1145-9]
43. Yan, W., Wu, X., Li, Y., Liu, G., Cui, Z., Jiang, T., Ma, Q., Luo, L., & Zhang, P. (2019). Cell wall invertase 3 affects cassava productivity via regulating sugar allocation from source to sink. Frontiers in Plant Science, 10, 541. [DOI:10.3389/fpls.2019.00541]
44. Yarnia, B., & Rahmati, A. (2006). Evaluation of sink-source relations in two sunflower hybrids. New Finding in Agriculture, 1(2), 111-123. [In Persian]
45. Zhang, H., & Flottmann, S. (2018). Source-sink manipulations indicate seed yield in canola is limited by source availability. European Journal of Agronomy, 96, 70-76. [DOI:10.1016/j.eja.2018.03.005]

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

© 2025 CC BY-NC 4.0 | Journal of Crop Breeding

Designed & Developed by: Yektaweb