Journal of Crop Breeding

fa غربالگری برخی لاین‌های موتانت نسل دهم برنج (Oryza sativa L.) از طریق ارزیابی زراعی و بیوشیمیایی در شرایط شور Screening of Some 10th Generation of Rice (Oryza sativa L.) Mutant Lines Using Agronomic and Biochemical Evaluations in Saline Conditions اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research <div style="text-align:justify">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: تنش شوری یکی از مهمترین محدودیت‌های کشت برنج در سراسر جهان به&lrm;شمار می&rlm;رود. از طرفی استفاده از مواد جهش‌زای فیزیکی و شیمیایی می‌تواند برای توسعه و ترکیب ژنهای جدید یا آلل‌هایی با اهمیت زراعی، بسیار مهم باشد و باعث سازگاری و پایداری بیشتر ژنوتیپ‌ها به شرایط آب‌و‌هوایی و خاک شود. به&lrm;همین جهت، با توسعه و پیشرفت ارقام برنج متحمل و سازگار به شوری می‌توان زمینه افزایش تولید پایدار این محصول را فراهم نمود. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی واکنش موتانت&rlm;های نسل دهم (M10) برنج به تنش شوری در مرحله زایشی با استفاده از ویژگی‌های زراعی و بیوشیمیایی انجام شد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، 13 لاین موتانت حاصل از پرتوتابی اشعه گاما از چشمه کبالت 60 از ارقام سنگطارم، هاشمی و خزر که به&lrm;عنوان لاینهای متحمل در مطالعات مولکولی شناسایی شده&rlm;اند، به&lrm;همراه ارقام متحمل نونابوکرا و دیلمانی و حساس به شوری برنج شامل IR29 و سپیدرود در سه سطح شوری (0، 4 و 8 دسی‌زیمنس بر متر) از منبع کلریدسدیم به&rlm;صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی برای صفتهای زراعی و عملکرد و به&rlm;صورت فاکتوریل کرت&rlm;های خرد‌شده در قالب طرح بلوک&lrm;های کامل تصادفی برای صفات بیوشیمیایی در سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. پارامترهای قابل اندازه&lrm;گیری برای صفات زراعی در شرایط تنش و بدون تنش شوری شامل تعداد پنجه، تعداد دانه پر و پوک، وزن هزار دانه، ارتفاع بوته، روز تا50 درصد گل&lrm;دهی و عملکرد تک بوته بود و برای صفات بیوشیمیایی فعالیت آنزیم&rlm; های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز، محتوای پروتئین، پرولین و مالون‌دی‌آلدهید و درصد نشت الکترولیت محاسبه شدند. یافته‌ها: نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌های آزمایش نشان داد که اثر ساده شوری و ژنوتیپ و برهم‌کنش آنها برای تمام صفات زراعی مورد مطالعه معنیدار شد. گستره وسیعی از تنوع ژنتیکی در میان ژنوتیپ‌ها برای صفات زراعی و بیوشیمیایی مورد مطالعه مشاهده شد. در میان صفات، عملکرد شلتوک به‌عنوان بهترین و شاخص&rlm;ترین صفت برای شناسایی ژنوتیپ متحمل در شرایط تنش شوری شناسایی شد. در بین موتانت‌های مورد بررسی در سطوح مختلف شوری بالاترین عملکرد تک بوته در هر سه سطح صفر، چهار و هشت دسی‌زیمنس ‌بر ‌متر به&lrm;ترتیب برای ژنوتیپ&lrm;های MP6، MP10 و رقم دیلمانی به‌دست آمد. ژنوتیپ MP10 در سطح شوری هشت دسی‌زیمنس بر متر عملکرد تک بوته نزدیک به رقم دیلمانی (متحمل به شوری) را نشان داد. با افزایش شوری از صفر تا 8 دسی‌زیمنس بر متر میزان صفات اندازه&lrm;گیری ‌شده روند کاهشی داشتند که بیانگر تأثیر منفی شوری بر صفات مورد مطالعه بود. نمودار تجزیه خوشه‌ای ژنوتیپ‌های مورد مطالعه براساس صفات زراعی و عملکرد بوته در سطح شوری چهار دسی‌زیمنس بر متر، ژنوتیپ‌ها را به سه گروه مجزا تفکیک نمود. در گروه دوم که رقم دیلمانی به&lrm;عنوان شاهد متحمل نیز در آن حضور داشت، ژنوتیپ&lrm;های MP2، MP3، MP4، MP9 و MP10 قرار گرفتند. نمودار تجزیه خوشه‌ای صفات زراعی و عملکرد حاصل از گروه‌بندی ژنوتیپ‌های موتانت در سطح تنش شوری هشت دسی‌زیمنس بر متر ژنوتیپ &rlm;ها را به چهار گروه مختلف تفکیک نمود. در گروه سوم دو ژنوتیپ MP9 و MP10 با رقم طارم دیلمانی (متحمل) قرار گرفتند. ضریب همبستگی بین صفات زراعی و عملکرد برای سطح تنش شوری هشت دسی‌زیمنس بر متر نشان داد که عملکرد بوته همبستگی مثبت و معنی&rlm;داری با صفات ارتفاع بوته (0/51=r)، تعداد دانه پر (0/88=r) و وزن هزار دانه (0/63=r) داشت. همچنین، بین تعداد روز تا گلدهی با صفات ارتفاع بوته (0/70- =r) و تعداد دانه پر (0/62-=r) همبستگی منفی و با صفت تعداد پنجه (0/60=r) همبستگی مثبت و معنی&rlm;داری مشاهده شد. تجزیه بای&rlm;پلات براساس صفات زراعی در سطح شوری چهار دسی‌زیمنس بر متر، لاین&rlm;های مورد مطالعه را به چهار گروه تقسیم نمود. گروه اول شامل شش لاین به&lrm;عنوان گروه خیلی‌حساس، گروه دوم شامل دو لاین به&rlm;عنوان گروه حساس، گروه سوم با سه ژنوتیپ شامل لاین&rlm;های MP9، MP10 و رقم طارم دیلمانی (شاهد متحمل) بهعنوان گروه متحمل و گروه چهارم با شش ژنوتیپ شامل لاین&rlm;های MP11، MP12، MP13 و رقم نونابوکرا (شاهد متحمل) و همچنین رقم های سپیدرود و IR29 با تحمل بالای شوری بود. همچنین تجزیه بایپلات براساس صفات زراعی در سطح شوری هشت دسی‌زیمنس بر متر، لاینهای مورد مطالعه را به چهار گروه تقسیم نمود. گروه اول تعداد سه لاین به &rlm;عنوان گروه خیلی‌حساس، گروه دوم شامل شش لاین به&lrm;عنوان گروه حساس، گروه سوم با پنج ژنوتیپ شامل لاین&rlm;های MP11 و MP13 و رقم&rlm;های نونابوکرا (شاهد متحمل)، سپیدرود و IR29 به عنوان گروه متحمل و گروه چهارم با سه ژنوتیپ شامل لاین&rlm;های MP9 و MP10 و رقم طارم دیلمانی (شاهد متحمل) با تحمل بالای شوری بود. برای صفات بیوشیمیایی در تنش هشت دسی‌زیمنس بر متر، بیشترین میزان سوپراکسید دیسموتاز در رقم دیلمانی (شاهد متحمل)، پروتئین برای موتانت MP2، پرولین برای موتانت MP3 و کمترین میزان نشت الکترولیت و مالون دی‌آلدهید به&lrm;ترتیب برای موتانت‌های MP2 و MP10 ثبت شد. نتیجه‌گیری: در مجموع و با توجه به اولویت عملکرد در مزراع شور، لاین MP10 با عملکرد شلتوک نزدیک به رقم دیلمانی (متحمل داخلی) و ویژگی‌های مطلوب بیوشیمیایی به‌عنوان لاین برتر برای ادامه تحقیقات در شرایط شور انتخاب و شناسایی شد. </div> <div style="text-align: justify;"> Extended Abstract Introduction and Objective: Salinity stress is one of the most important limitations of rice cultivation worldwide. On the other hand, the use of physical and chemical mutagens can be very important not only to the development and combination of new genes or alleles with agricultural importance but also to introduce genotypes more adaptable and stable to adverse weather and soil conditions. For this reason, with the development and progress of rice varieties that are tolerant and adapted to salinity, it is possible to increase the sustainable production of this stable food. Therefore, the present study was conducted with the aim of investigating the response of the tenth generation (M10) of rice mutants to salinity stress in the reproductive stage using agronomic and biochemical characteristics. Material and Methods: In this research, 13 mutant lines of Seng-e-Tarem, Hashemi and Khazar cultivars using gamma ray irradiation from Cobalt 60 which have been previously identified as tolerant lines in molecular studies were used along with the tolerant cultivars of Nonabukra and Deylamani and sensitive cultivars of IR29 and Sepidrood. The genotypes were exposed to three levels of salinity (0, 4 and 8 dS/m) from the source of sodium chloride. A factorial experiment based a randomized complete block design (RCBD) and a factorial split based a RCBD with three replicates were used to evaluate agronomic traits along with yield and biochemical traits, respectively. The measured parameters were tillers number (TN), the number of filled (NFG) and unfilled grains (NUG), 1000 grains weight (TGW), plant height (PH), Days to 50% of flowering (DTF) and the paddy yield (PY), and for the biochemical traits, the activity of catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD), protein (PN), proline (PR) and malondialdehyde (MDA) contents and electrolyte leakage (EL) percentage. Results: The results of the variance analysis showed that the effect of salinity and genotype and their interactions were significant for all the measured traits. A wide range of genetic diversity was observed among the genotypes for the agronomic and biochemical traits. Among the traits, PY was identified as the best and the most indicative trait to classify the tolerant genotype under salt stress conditions. Among the investigated mutants at different levels of salinity, the highest PY was recorded in MP6, MP10 and Deylamani genotypes, respectively. PY value in MP10 mutant at the salinity level of 8 dS/m was closed to Deylamani variety (tolerant check). With the increase of salinity from zero to 8 dS/m, the measured traits adversely affected. The cluster analysis diagram of studied genotypes based on agronomic traits and PY at a salinity level of 4 dS/m classified the genotypes into three separate groups. The genotypes MP2, MP3, MP4, MP9, and MP10 were grouped in the second group, in which Deylamani cultivar was also present as a tolerant check. The cluster analysis diagram of agronomic traits and PY at the salinity stress level of 8 dS/m divided the genotypes into four different groups. In the third group, two genotypes of MP9 and MP10 were included with Tarem Deylamani variety (tolerant check). The correlation coefficient between agronomic traits in 8 dS/m of salt conditions showed that PY had a positive and significant correlation with PH (r=0.51), the NFG (r=0.88) and TGW (r=0.63). Also, there is a negative correlation between DTF with PH (r=-0.70) and NFG (r=-0.62) and a positive and significant correlation with TN (r=0.60). Biplot analysis divided the studied lines into four groups based on agronomic traits at a salinity level of 4 dS/m. The first group includes six mutant lines as very sensitive group, the second group includes two mutant lines as sensitive group, the third group with three genotypes including lines MP9, MP10 and Tarem Deylamani variety (tolerant check) as tolerant group and the fourth group with six genotypes included lines MP11, MP12, MP13 and Nonabukra variety (international tolerant check) as well as Sepidrood and IR29 varieties as high salt tolerant group. Also, biplot analysis based on agronomic traits at a salinity level of 8 dS/m divided the studied lines into four groups. The first group consisted three mutant lines as very sensitive group, the second group included six lines as sensitive group, the third group involved five genotypes including MP11 and MP13 lines and Nonabukra varieties (tolerant check), Sepidrood and IR29 as the tolerant group and the fourth group with three genotypes included MP9 and MP10 lines and Tarem Deylamani variety (native tolerant check) as high salt tolerant group. For biochemical traits at 8 dS/m of salt stress, the highest amount of SOD was recorded in Deylamani cultivar (tolerant check), PN for MP2 mutant, PR for MP3 mutant, and the lowest amount of EL and MDA was recorded for MP2 and MP10 mutants, respectively. Conclusion: In general, PY of MP10 mutant line in salt stress conditions was closed to Deylamani as a native salt tolerant cultivar, therefore could be introduced as a superior line for further research in saline conditions.  </div> آنزیم, اشعه گاما, عملکرد, موتاسیون, نشت الکترولیت Electrolyte leakage, Enzyme, Gamma rays, yield, Mutation 153 170 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-583-3&slc_lang=fa&sid=1 farhad bagheri فرهاد باقری asgharebagheri@yahoo.com 100319475328460025359 0009-0006-7321-8395 No Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Hemmatollah Pirdashti همت اله پیردشتی h.pirdashti@sanru.ac.ir 100319475328460025360 100319475328460025360 Yes Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Gorban Ali nematzadeh قربانعلی نعمت زاده gh.nematzadeh@sanru.ac.ir 100319475328460025361 100319475328460025361 No Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Yasser Yaghoubian یاسر یعقوبیان y.yaghoubian@sanru.ac.ir 100319475328460025362 100319475328460025362 No Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری