دوره 14، شماره 42 - ( تابستان 1401 )
جلد 14 شماره 42 صفحات 42-31 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Mirnouri S E, Shirzadian-Khoramabad R, Khazaie L. (2022). Determining the most Tolerant Genotypes of Hashemi Rice Mutant (M3) in Response to Drought Stress using of Physiological Growth Indices and Enzymatic Changes. jcb. 14(42), 31-42. doi:10.52547/jcb.14.42.31
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1194-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1194-fa.html
میرنوری سید الیاس، شیرزادیان خرم آباد رضا، خزائی لیلا. تعیین متحمل‌ترین ژنوتیپ‌های موتانت برنج هاشمی (M3) در پاسخ به تنش خشکی با استفاده از شاخص‌های رشدی فیزیولوژی و تغییرات آنزیمی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1401; 14 (42) :42-31 10.52547/jcb.14.42.31
موسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران
چکیده: (836 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: تنش‌های غیرزیستی بویژه خشکی اثر منفی بر رشد و تولید محصول دارد. گیاهان واکنش‌های مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در شرایط تنش خشکی در سطح سلولی و موجود کامل نشان می دهند. سطوح تحمل به تنش خشکی و مکانیسم‌های محافظتی آنتی‌اکسیدانت برای گیاهچه‌های 41 ژنوتیپ موتانت (M3) حاصل از ماده جهش‌زای اتیل متان سولفونات (EMS) روی رقم برنج هاشمی بررسی شدند.
مواد و روش‌ها: تنش خشکی در کشت هیدروپونیک با پلی‌اتیلن‌گلیکول 6000 (PEG 6000) در سطح 10- بار به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. در این آزمایش صفات مورفولویکی، محتوی رطوبت نسبی، پایداری غشاء سلولی، پرولین و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت مورد بررسی قرار گرفتند.
یافته‌ها: همه ژنوتیپ‌های مورد مطالعه کاهش قابل توجهی در پارامترهای رشدی تحت تنش نشان دادند. بر اساس شاخص‌های مورفو‌فیزیولوژیکی، دو موتانت M29 و M122 به‌عنوان ژنوتیپ‌های موتانت امیدبخش متحمل به تنش خشکی معرفی شدند. این موتانت‌ها حداکثر افزایش را در طول ریشه بدون تغییر معنی‌دار در وزن ریشه و حجم ریشه در مقایسه با والد مادری در شرایط تنش نشان دادند و همچنین بهترین کارکرد را برای شاخص‌های فیزیولوژیکی مانند محتوی آب نسبی، پایداری غشای سلولی و محتوی پرولین در تنش آب تحت شرایط هیدروپونیک از خود نشان دادند. همزمان، فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانی کاتالاز، پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز در ژنوتیپ‌های موتانت متحمل به خشکی بطور قابل توجهی در زمان تنش خشکی افزایش یافته، در حالی که با تنش خشکی در ژنوتیپ‌های موتانت حساس به خشکی کاهش داشته است. همچنین ژنوتیپ‌های موتانت M106 و M31 نیز با داشتن حداقل کارکرد در سطح تنش به‌عنوان حساس‌ترین ژنوتیپ معرفی شدند.
نتیجه گیری: در این تحقیق مشخص شد، تجمع پرولین، افزایش زیست‌توده ریشه، افزایش پایداری غشاء و آنزیم‌های آنتی اکسیدانی مانند POX، APX وCAT در شرایط تنش خشکی در تحمل به خشکی نقش دارند و می توانند در غربالگری برای تحمل به خشکی استفاده شوند. ژنوتیپ های موتانت شناسایی شده در این مطالعه برای تشریح بیشتر تحمل به تنش خشکی در برنج، مفید خواهند بود.
مقدمه و هدف: تنش‌های غیرزیستی بویژه خشکی اثر منفی بر رشد و تولید محصول دارد. گیاهان واکنش‌های مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در شرایط تنش خشکی در سطح سلولی و موجود کامل نشان می دهند. سطوح تحمل به تنش خشکی و مکانیسم‌های محافظتی آنتی‌اکسیدانت برای گیاهچه‌های 41 ژنوتیپ موتانت (M3) حاصل از ماده جهش‌زای اتیل متان سولفونات (EMS) روی رقم برنج هاشمی بررسی شدند.
مواد و روش‌ها: تنش خشکی در کشت هیدروپونیک با پلی‌اتیلن‌گلیکول 6000 (PEG 6000) در سطح 10- بار به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. در این آزمایش صفات مورفولویکی، محتوی رطوبت نسبی، پایداری غشاء سلولی، پرولین و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت مورد بررسی قرار گرفتند.
یافته‌ها: همه ژنوتیپ‌های مورد مطالعه کاهش قابل توجهی در پارامترهای رشدی تحت تنش نشان دادند. بر اساس شاخص‌های مورفو‌فیزیولوژیکی، دو موتانت M29 و M122 به‌عنوان ژنوتیپ‌های موتانت امیدبخش متحمل به تنش خشکی معرفی شدند. این موتانت‌ها حداکثر افزایش را در طول ریشه بدون تغییر معنی‌دار در وزن ریشه و حجم ریشه در مقایسه با والد مادری در شرایط تنش نشان دادند و همچنین بهترین کارکرد را برای شاخص‌های فیزیولوژیکی مانند محتوی آب نسبی، پایداری غشای سلولی و محتوی پرولین در تنش آب تحت شرایط هیدروپونیک از خود نشان دادند. همزمان، فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانی کاتالاز، پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز در ژنوتیپ‌های موتانت متحمل به خشکی بطور قابل توجهی در زمان تنش خشکی افزایش یافته، در حالی که با تنش خشکی در ژنوتیپ‌های موتانت حساس به خشکی کاهش داشته است. همچنین ژنوتیپ‌های موتانت M106 و M31 نیز با داشتن حداقل کارکرد در سطح تنش به‌عنوان حساس‌ترین ژنوتیپ معرفی شدند.
نتیجه گیری: در این تحقیق مشخص شد، تجمع پرولین، افزایش زیست‌توده ریشه، افزایش پایداری غشاء و آنزیم‌های آنتی اکسیدانی مانند POX، APX وCAT در شرایط تنش خشکی در تحمل به خشکی نقش دارند و می توانند در غربالگری برای تحمل به خشکی استفاده شوند. ژنوتیپ های موتانت شناسایی شده در این مطالعه برای تشریح بیشتر تحمل به تنش خشکی در برنج، مفید خواهند بود.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1399/10/4 | ویرایش نهایی: 1401/5/15 | پذیرش: 1400/8/11 | انتشار: 1401/5/21
دریافت: 1399/10/4 | ویرایش نهایی: 1401/5/15 | پذیرش: 1400/8/11 | انتشار: 1401/5/21
فهرست منابع
1. Agarie, S., N. Hanaoka, F. Kubota, W. Agata and B.P. Kaufman. 1995. Measurement of cell membrane stability evaluated by electrolyte leakage as a drought and heat tolerance test in rice (Oryza sativa L.). Journal of the Faculty of Agriculture, Kyushu University, 40(1/2): 233-240. [DOI:10.5109/24109]
2. Bandeoglu, E., F. Eyidogan, M. Yucel and H.A. Oktem. 2004. Antioxidant responses of shoots and roots of lentil to NaCl-salinity stress. Journal of Plant Growth Regulation, 42: 69-77. [DOI:10.1023/B:GROW.0000014891.35427.7b]
3. Bouman, B.A.M., R.M. Lampayan and T.P. Tuong. 2007. Water Management in Irrigated Rice: Copingwith Water Scarcity. IRRI. Los Banos. Philippines.
4. Basu, S., A. Roychoudhury, P.P. Saha and D.N. Sengupta. 2010. Comparative analysis of some biochemical responses of three indica rice varieties during polyethylene glycol-mediated water stress exhibits distinct varietal differences. Acta Physiologiae Plantarum, 32(3): 551-563. [DOI:10.1007/s11738-009-0432-y]
5. Bates, I.S., R.P. Waldern and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water stress. Plant and Soil, 39: 205-207. [DOI:10.1007/BF00018060]
6. Bian, S.h. and Y. Jiang. 2008. Reactive oxygen species, antioxidant enzyme activities and gene expression patterns in leaves and roots of Kentucky bluegrass in response to drought stress and recovery. Scientia Horticulturae, 120: 264-270. [DOI:10.1016/j.scienta.2008.10.014]
7. Chance, B. and A.C. Maehly. 1995. An assay of catalase and peroxidase. In: Colowick, S.P., Kapland, N. D. (eds), Method in Enzymology, Academic Press, New York, 764-791 pp.
8. Chaturvedi, G.S., A. Singh and R. Bahadur. 2012 Screening techniques for evaluating crop germplasm for drought tolerance. Plant Archives, 12(1): 11-18.
9. Claiborne, A. 1985. Catalase activity. In: Handbook of methods for oxygen radical research (R. A. Greenwald, Ed). Boca Raton, FL, 283-284 pp.
10. Drakhshan, A., M. Salari, V. Babaeizad, N. Panjehkeh and A.H. Taheri. 2020. Study of biochemical and molecular changes of iranian rice cultivars in interaction with bacterial pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae causes leaf blight disease. Journal of Crop Breeding, 12(36): 77-89.
11. Fahramand, M., M. Mahmoody, A. Keykha, M. Noori and K. Rigi. 2014. Influence of abiotic stress on proline, photosynthetic enzymes and growth. International Research Journal of Applied and Basic Sciences, 8(3): 257-265.
12. Farooq, M., A. Wahid, D.J. Lee, O. Ito and K.H.M. Siddique. 2009. Advances in drought resistance of rice. Critical Reviews in Plant Science, 28: 199-217. [DOI:10.1080/07352680902952173]
13. Farkhondeh, R., E. Nabizadeh and N. Jalilnezhad. 2012. Effect of salinity stress on proline content, membrane stability and water relation in two sugar beet cultivars. International Journal of Agricultural Science, 2(5): 385-392.
14. Faize, M., L. Burgos, L. Faize, A. Piqueras, E. Nicolas, G. Barba-Espin, M.J. Clemente-Moreno, R. Alcobendas, T. Artlip and J.A. Hernandez. 2011. Involvement of cytosolic ascorbate peroxidase and Cu/Zn-superoxide dismutase for improved tolerance against drought. Journal of Experimental Botany, 62: 2599-2613. [DOI:10.1093/jxb/erq432]
15. Fang, Y.J. and L.Z. Xiong. 2015. General mechanisms of drought response and their application in drought resistance improvement in plants, Cellular and Molecular Life Sciences, 72: 673-689. [DOI:10.1007/s00018-014-1767-0]
16. Fukai, S. and M. Cooper. 1995. Development of Drought-Resistant Cultivars Using Physio-Morphological Traits in Rice. Field Crops Research, 40: 67-86. [DOI:10.1016/0378-4290(94)00096-U]
17. Gisele, A., M. Torres, A. Gimenes, V.E. de Rosa and V. Quecini. 2007. Identifying water stress-response mechanisms in citrus by in silico transcriptome analysis. Genetics and Molecular Biology, 30: 888-905. [DOI:10.1590/S1415-47572007000500018]
18. Gregorio, G.B, D. Senadhira and R.T. Mendoza. 1997. Screening rice for salinity tolerance. IRRI Discussion Paper series 22(22) IRRI, Manila, 30 p.
19. Hossaini, S.V., A. Ganjeali, M. Lahouti and A. Beyk Khormizi. 2013. Effect of drought stress on seed germiniation and some morphopysiological and biochemical traits of Oryza sativa L. cv. Hashemi seedlings. Agronomy Journal (Pajouhesh & Sazandegi), 104: 182-188.
20. Huang, L., F. Zhang, F. Zhang, W. Wang, Y. Zhou, B. Fu and Z. Li. 2014. Comparative transcriptome sequencing of tolerant rice introgression line and its parents in response to drought stress. BMC Genom, 15: 1026. [DOI:10.1186/1471-2164-15-1026]
21. Jankowicz-Cieslak, J. and B.J. Till. 2016. Chemical mutagenesis of seed and vegetatively propagated plants using EMS. Curr. Protoc. Plant Biol, 1: 617-635. [DOI:10.1002/cppb.20040]
22. Li, Y., Y. Gao, L. Ding, L.Q. Shen and S. Guo. 2009. Ammonium enhances the tolerance of rice seedlings (Oryza sativa L.) to drought condition. Agricultural Water Management, 96: 1746-1750. [DOI:10.1016/j.agwat.2009.07.008]
23. Lindén, L., H. Rita and T. Suojala. 1996. Logit models for estimating lethal temperatures in apple. HortScience, 31: 91-93. [DOI:10.21273/HORTSCI.31.1.91]
24. Lobell, D.B., W. Schlenker and J. Costa-Roberts. 2011. Climate trends and global crop production since 1980. Science, 333: 616-620. [DOI:10.1126/science.1204531]
25. Kim, Y.J., S. Shanmugasundaram, S.J. Yun, H.K. Park and M.S. Park. 2011. A simple method of seedling screening for drought tolerance in soybean, Korean Journal of Crop Science, 46: 284-288.
26. Marchner. H. 1995. Mineral nutrition of higher plant. Second reprint. Academic press.
27. Michel, B.E. and M.R. Kaufmann. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiology, 51: 914-916. [DOI:10.1104/pp.51.5.914]
28. MVD. 2016. Mutant Variety Database, http://mvd.iaea.org.
29. Patakas, A., E. Zioziou, N. Nikolaou and K. Radoglou. 2002. The role of organic solute and ion accumulation in osmotic adjustment in drought-stressed grapevines. Plant Science, 163(2): 361-367. [DOI:10.1016/S0168-9452(02)00140-1]
30. Nakano, Y. and K. Asada. 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiology, 22: 867-880.
31. Pandey, V. and A. Shukla. 2015. Acclimation and tolerance strategies of rice under drought stress. Rice Science, 22(4): 147-161. [DOI:10.1016/j.rsci.2015.04.001]
32. Rai, M.K., R.K. Kalia, R. Singh, M.P. Gangola and A.K. Dhawan. 2011. Developing Stress Tolerant Plants through in vitro Selection-An Overview of the Eecent Progress. Environmental and Experimental Botany, 71(1): 89-98. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2010.10.021]
33. Rezaeinia1, M., M.R. Bihamta, S.A. Peighambari and A. Abbasi. 2018. Effect of Drought Stress on Antioxidant Enzymes Activities and Some Physiological Traits in Chickpea (Cicer Arietinum L.). Journal of Crop Breeding, 11(30): 11-22. [DOI:10.29252/jcb.11.30.11]
34. Sabesan, T. and K. Saravanan. 2016. In Vitro Screening of Indica Rice Genotypes for Drought Tolerance Using Polyethylene Glycol. Journal of Advances in Agricultural & Environmental Engg, 3(2): 375-380. [DOI:10.15242/IJAAEE.EAP1016207]
35. Shu, Q.Y. and P.J.L. Lagoda. 2007. Mutation techniques for gene discovery and crop improvement. Molecular Plant Breeding, 5: 193-195.
36. Shekoofa, A. and T.R. Sinclair. 2018. Aquaporin activity to improve crop drought tolerance. Cells, 7(9): 123. [DOI:10.3390/cells7090123]
37. Suprasanna. P., S.J. Mirajkar, Y.V. Patade and S.M. Jain. 2014. Induced mutagenesis for improving plant abiotic stress tolerance. Mutagenesis: exploring novel genes and pathway. Wageningen Academic. 476. [DOI:10.3920/978-90-8686-796-7_17]
38. Thabet, S., T. Moursi, M. Karam, A. Börner and A.M. Alqudah. 2020. Natural variation uncovers candidate genes for barley spikelet number and grain yield under drought stress. Genes, 11: 533. [DOI:10.3390/genes11050533]
39. Vendruscolo, E.C.G., I. Schuster, M. Pilegg, C.A. Scapim, H.B.C. Molinari, C.J. Marur and L.G.E. Vieira. 2007. Stress-induced synthesis of proline confers tolerance to water deficit in transgenic wheat. Journal of Plant Physiology, 164: 1367-1376. [DOI:10.1016/j.jplph.2007.05.001]
40. Vibhuti, S., S. Shahi, K. Bargali and S. Bargali. 2015. Seed germination and seedling growth parameters of rice (Oryza sativa) varieties as affected by salt and water stress. Indian Journal of Agricultural Sciences, 85(1): 102-108.
41. Yang, J. C., K. Liu, S.F. Zhang, X.M. Wang, Z.Q. Wang and L.J. Liu. 2008. Hormones in rice spikelets in responses to water stress during meiosis. Acta Agronomica Sinica, 34: 111-118. [DOI:10.1016/S1875-2780(08)60005-X]
42. 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.
43. Zingaretti, S.M., M.C. Inácio, L.M. Pereira, T.A. Paz and S.C. França. 2013. Water stress and agriculture: responses of organisms to water stress. Responses of organisms to water stress/water stress and agriculture. IntechOpen, 179 pp.
44. Xu, W., K. Cui, A. Xu, L. Nie, J. Huang and S. Peng. 2015. Drought stress condition increases root to shoot ratio via alteration of carbohydrate partitioning and enzymatic activity in rice seedlings. Acta Physiologiae Plantarum, 37(9): 1-11. [DOI:10.1007/s11738-014-1760-0]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
