دوره 16، شماره 2 - ( تابستان 1403 )                   جلد 16 شماره 2 صفحات 13-1 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


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

Sadegh Ghol Moghadam R, Saba J, Shekari F, Rousraii M, moradi S. (2024). Evaluation of Relationships between Stomatal Dimensions and Density with the Root System in Bread Wheat Cultivars and Lines under Rainfed Conditions. J Crop Breed. 16(2), 1-13. doi:10.61186/jcb.16.2.1
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1479-fa.html
صادق قول مقدم رامین، صبا جلال، شکاری فرید، روستایی مظفر، مرادی سهیلا. بررسی رابطه بین ابعاد و تراکم روزنه با سیستم ریشه‌ای در ارقام و لاین‌های گندم نان تحت شرایط دیم پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1403; 16 (2) :13-1 10.61186/jcb.16.2.1

URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1479-fa.html


1- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان
2- موسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مراغه، ایران
3- گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
چکیده:   (868 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: گندم نان بهعنوان یکی از مهمترین غلات، جزء ضروری امنیت غذایی در جهان میباشد که یک پنجم کل کالری جمعیت جهان را تامین میکند. امروزه خشکسالی بهدلیل تغییرات آب و هوایی بهعنوان یکی از مهمترین تنشهای غیر زیستی عملکرد گندم را تحت تاثیر قرار داده و به یک تهدید مهم برای امنیت غذایی در جهان تبدیل شده است. در اصلاح گیاهان برای تحمل تنش خشکی صفات ریشه‌ای و روزنه‌ای اهمیت ویژه‌ای دارند. روزنه‌ها نقش کلیدی برای کنترل جذب دی‌اکسیدکربن و از دست دادن آب از طریق تعرق دارند. روزنهها همچنین نقش مهمی در به‌ حداقل رساندن اتلاف آب برای سازگاری گیاه در محیط‌های با سطوح مختلف تابش خورشیدی، رطوبت هوا، دمای هوا، سرعت باد و محتوای آب خاک دارد. بنابراین، از خصوصیات روزنه‌ای بهعنوان شاخص وضعیت آب و رشد گیاه بهویژه در شرایط تنش خشکی استفاده می‌شود. ریشه‌ها با داشتن طیف وسیعی از خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی نقش اساسی در جذب آب و مواد غذایی دارند. همچنین بهعنوان اولین اندامی هستند که در پاسخ به خشکی سیگنالهایی را جهت کنترل روزنهها ارسال میکند. بنابراین تفاوت در ساختار سیستم ریشهای میتواند سبب ایجاد تفاوت بین عملکرد در ارقام مختلف شود. این مطالعه بهمنظور بررسی خصوصیات روزنه و ارتباط آن با سیستم ریشه‌ای و عملکرد گیاه در 24 لاین و رقم گندم نان انجام شد.
مواد و روش‌ها: بهمنظور بررسی رابطه بین ابعاد و تراکم روزنه با سیستم ریشه‌ای آزمایشی بر روی 24 ژنوتیپ گندم نان در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در شرایط دیم مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان در سال زراعی 98-1397 اجرا شد. در این آزمایش، جهت مطالعه سیستم ریشهای از لوله‌های پی‌وی‌سی استفاده شد. در هر لوله تعداد 12 بذر کشت شد که پس از سبز شدن به 7 عدد تنک گردید. در هر واحد آزمایشی برای هر ژنوتیپ دو لوله وجود داشت که از یکی از آن‌ها برای ارزیابی صفات و عملکرد نهایی و از لوله دوم برای مطالعات ریشه استفاده گردید. صفات روزنه‌ای شامل طول و عرض روزنه و تعداد روزنه در واحد سطح، صفات ریشه‌ای شامل طول ریشه، قطر ریشه، حجم ریشه، سطح ریشه و بیوماس ریشه و عملکرد دانه (گرم در متر مربع) اندازه‌گیری شدند. بعد از اندازه‌گیری صفات، تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی انجام شد و میانگین‌ها بهروش LSD مورد مقایسه قرار گرفتند. بهمنظور بررسی روابط بین صفات تجزیه‌های آماری چند متغیره شامل تجزیه رگرسیون، تجزیه علیت و تجزیه عاملی انجام و از تجزیه کلاستر برای گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها استفاده گردید. محاسبات آماری با استفاده از نرمافزارهای  SAS 9.0و SPSS 21 انجام گرفت.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین نشان‌دهنده تنوع بالا میان ژنوتیپ‌ها برای تمام صفات اندازه‌گیری شده بود. نتایج مقایسه میانگین ژنوتیپ‌ها نشان داد که ژنوتیپ‌های 2، 5، 8 و 16 بهترتیب بیشترین میزان عملکرد و ژنوتیپ 23 کمترین میزان عملکرد را در بین ژنوتیپ‌های مورد بررسی داشتند. بیشترین تعداد روزنه در سطح فوقانی و زیرین برگ مربوط به ژنوتیپ‌های 5 و 2 بود. از نظر صفات ریشه‌ای بیشترین قطر، حجم، طول، سطح ریشه و وزن خشک ریشه در عمق 25-0 سانتی‌متر بهترتیب مربوط به ژنوتیپ‌های 2، 3، 18 و 5 بود. همبستگی بالا و معنی‌داری بین عملکرد با تعداد روزنه در سطح فوقانی و زیرین برگ، طول و عرض روزنه در سطح فوقانی برگ، قطر، حجم، وزن خشک و سطح ریشه در عمق 25-0 سانتی‌متری خاک وجود داشت. بر اساس نتایج تجزیه رگرسیون گام‌به‌گام دو متغیر تعداد روزنه در سطح زیرین برگ و وزن خشک ریشه در عمق بیشتر از 25 سانتی‌متر 91/4 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه کردند که بر اساس نتایج تجزیه علیت تعداد روزنه در سطح زیرین برگ بیشترین اثر مستقیم مثبت را بر عملکرد دانه داشت. نتایج تجزیه عاملی صفات مورد بررسی را در سه عامل با توجیه 82/48 درصدی تغییرپذیری گروه‌بندی کرد. سهم عامل اول از تبیین تغییرات داده‌ها 48/86 درصد، سهم عامل دوم 24/62 و سهم عامل سوم 8/99 درصد بود. بر اساس پلات حاصل از تجزیه به عاملها ژنوتیپ‌های 2، 5، 8 و 16، دارای مقادیر بالا برای عامل اول و دوم بودند که با توجه به ضرایب عامل‌ها می‌توان بیان کرد که ژنوتیپ‌های قرار گرفته در این ناحیه دارای عملکرد بالا، تعداد روزنه زیاد و صفات ریشه‌ای قوی در عمق 25-0 سانتی‌متری خاک بودند بههمین دلیل این ژنوتیپ‌ها، ژنوتیپ‌هایی هستند که با جذب آب از لایه‌های سطحی خاک توانسته‌اند با داشتن تعداد روزنه زیاد و انجام فتوسنتز بیشتر عملکرد زیادی تولید کنند. همچنین ژنوتیپ‌های مورد بررسی با استفاده از تجزیه کلاستر بهروش ward و فاصله اقلیدسی در سه گروه قرار گرفتند. ژنوتیپ‌های 2، 5، 8 و 16 در گروه اول قرار گرفتند و دارای بیشترین مقدار میانگین برای صفات عملکرد دانه، تعداد و عرض روزنه در سطح فوقانی و زیرین برگ و صفات ریشه‌ای شامل قطر، حجم و وزن خشک ریشه هم در عمق 25-0 سانتی‌متر خاک و قطر ریشه در عمق بیشتر از 25 سانتی‌متر و کمترین مقدار برای طول روزنه در هر دو سطح برگ بودند. که این ژنوتیپ‌ها بهترین ژنوتیپ‌ها برای کشت در شرایط دیم بودند.
نتیجه‌گیری: سیستم ریشهای سطحی قوی می‌توانند آب حاصل از بارندگی‌های پراکنده‌ای که با فراوانی کم در پایان دوره رشد رخ می‌دهد را در اختیار گیاه قرار دهند. از طرفی افزایش تعداد روزنه بههمراه اندازه کوچکتر آن‌ها موجب کاهش منافذ برگ شده و امکان پاسخ سریعتر روزنه‌ها را فراهم می‌کند و پاسخ سریع روزنه‌ها سبب به حداکثر رساندن کارایی مصرف آب میشود. بنابراین در شرایط دیم دارا بودن سیستم ریشهای سطحی قوی بههمراه تراکم روزنه بالا میتواند سبب افزایش عملکرد دانه شود.

 
متن کامل [PDF 1240 kb]   (319 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1402/2/31 | پذیرش: 1402/10/10

فهرست منابع
1. Aminian, R., Mohammadi deh cheshme, S., Houshmand, S., Khodambashi, M., & Nozad, K. (2012). Effect of stomatal characteristics on photosynthesis and yield of the bread wheat chromosomal substitution lines under normal and stress conditions. Journal of Crops Improvement, 13(2), 13-25. https://jci.ut.ac.ir/article_24410_8f614965b0f74f45624a4ced75b23178.pdf
2. Assmann, S. M., & Jegla, T. (2016). Guard cell sensory systems: recent insights on stomatal responses to light, abscisic acid, and CO(2). Curr Opin Plant Biol, 33, 157-167. [DOI:10.1016/j.pbi.2016.07.003]
3. Atta, B. M., Mahmood, T., & Trethowan, R. (2013). Relationship between root morphology and grain yield of wheat in north-western NSW, Australia. Australian Journal of Crop Science, 7, 2108-2115.
4. Bertolino, L. T., Caine, R. S., & Gray, J. E. (2019). Impact of Stomatal Density and Morphology on Water-Use Efficiency in a Changing World. Front Plant Sci, 10, 225. [DOI:10.3389/fpls.2019.00225]
5. Bilal, M., Rashid, R., Rehman, S., Iqbal, F., Ahmed, J., Abid, M., Ahmed, Z., & Hayat, A. (2015). Evaluation of wheat genotypes for drought tolerance. J. Green Physiol. Genet. Genom, 1, 11-21.
6. Blum, A. (2011). Plant Breeding for Water Limited Environments. Springer New York, 2011. [DOI:10.1007/978-1-4419-7491-4]
7. de Boer, H. J., Eppinga, M. B., Wassen, M. J., & Dekker, S. C. (2012). A critical transition in leaf evolution facilitated the Cretaceous angiosperm revolution. Nature Communications, 3(1), 1221. [DOI:10.1038/ncomms2217]
8. de Boer, H. J., Price, C. A., Wagner-Cremer, F., Dekker, S. C., Franks, P. J., & Veneklaas, E. J. (2016). Optimal allocation of leaf epidermal area for gas exchange. New Phytol, 210(4), 1219-1228. [DOI:10.1111/nph.13929]
9. Dittberner, H., Korte, A., Mettler-Altmann, T., Weber, A. P. M., Monroe, G., & de Meaux, J. (2018). Natural variation in stomata size contributes to the local adaptation of water-use efficiency in Arabidopsis thaliana. Mol Ecol, 27(20), 4052-4065. [DOI:10.1111/mec.14838]
10. Dunn, J., Hunt, L., Afsharinafar, M., Meselmani, M. A., Mitchell, A., Howells, R., Wallington, E., Fleming, A. J., & Gray, J. E. (2019). Reduced stomatal density in bread wheat leads to increased water-use efficiency. J Exp Bot, 70(18), 4737-4748. [DOI:10.1093/jxb/erz248]
11. Ehdaie, B., Layne, A. P., & Waines, J. G. (2012). Root system plasticity to drought influences grain yield in bread wheat. Euphytica, 186(1), 219-232. [DOI:10.1007/s10681-011-0585-9]
12. Elsayed, S., Elhoweity, M., Ibrahim, H. H., Dewir, Y. H., Migdadi, H. M., & Schmidhalter, U. (2017). Thermal imaging and passive reflectance sensing to estimate the water status and grain yield of wheat under different irrigation regimes. Agricultural Water Management, 189, 98-110. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.05.001 [DOI:https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.05.001]
13. Enghiad, A., Ufer, D., Countryman, A., & Thilmany, D. (2017). An Overview of Global Wheat Market Fundamentals in an Era of Climate Concerns. International Journal of Agronomy, 2017, 1-15. [DOI:10.1155/2017/3931897]
14. Fanourakis, D., Giday, H., Milla, R., Pieruschka, R., Kjaer, K. H., Bolger, M., Vasilevski, A., Nunes-Nesi, A., Fiorani, F., & Ottosen, C. O. (2015). Pore size regulates operating stomatal conductance, while stomatal densities drive the partitioning of conductance between leaf sides. Ann Bot, 115(4), 555-565. [DOI:10.1093/aob/mcu247]
15. Franks, P. J., & Beerling, D. J. (2009). Maximum leaf conductance driven by CO2 effects on stomatal size and density over geologic time. Proc Natl Acad Sci U S A, 106(25), 10343-10347. [DOI:10.1073/pnas.0904209106]
16. Hirose, T., Izuta, T., Miyake, H., & Totsuka, T. (1992). Participation of Air Humidity and Water Uptake Ability in the Appearance of Cyclic Changes in the Rates of Photosynthesis and Transpiration of Peanut Plants. Japanese journal of crop science, 61(4), 597-602. [DOI:10.1626/jcs.61.597]
17. Jäger, K., Fábián, A., Eitel, G., Szabó, L., Deák, C., Barnabás, B., & Papp, I. (2014). A morpho-physiological approach differentiates bread wheat cultivars of contrasting tolerance under cyclic water stress. J Plant Physiol, 171(14), 1256-1266. [DOI:10.1016/j.jplph.2014.04.013]
18. Jongrungklang, N., Toomsan, B., Vorasoot, N., Jogloy, S., Boote, K. J., Hoogenboom, G., & Patanothai, A. (2012). Classification of root distribution patterns and their contributions to yield in peanut genotypes under mid-season drought stress. Field Crops Research, 127, 181-190. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2011.11.023 [DOI:https://doi.org/10.1016/j.fcr.2011.11.023]
19. Kardiman, R., & Ræbild, A. (2017). Relationship between stomatal density, size and speed of opening in Sumatran rainforest species. Tree Physiology, 38(5), 696-705. [DOI:10.1093/treephys/tpx149]
20. Kolahian Hamedanizad, E., Ramshini, H., Ghaderi, M. G., & Fazel Najafabadi, M. (2015). Studying the relationship between root traits and seed yield in bread wheat (Triticum aestivum L.) under normal and terminal drought stress conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences, 8(1), 1-11. [DOI:10.29252/jcb.8.18.1]
21. Koocheki, A. R., Yazdansepas, A., & Mahmadyorov, U. (2013). Evaluation of physiological traits in winter and facultative bread wheat genotypes under terminal drought stress conditions. Iranian Journal of Crop Sciences, 15.
22. Manschadi, A. M., Christopher, J., Hammer, G., & DeVoil, P. (2010). Experimental and modelling studies of drought-adaptive root architectural traits in wheat (Triticum aestivum L.). Plant Biosystems, 144, 458-462. [DOI:10.1080/11263501003731805]
23. Mohammadi, R., Armion, M., Kahrizi, D., & Amri, A. (2010). Efficiency of screening ‎techniques for evaluating durum wheat genotypes under mild drought conditions. International ‎Journal of Plant Production, 4, 27-39.
24. Moshfeghi, N., Khazaei, H. R., & Kafi, M. (2014). The Study of Morphological Characteristics of Old and New Barely Cultivars. Iranian Journal of Field Crops Research, 12(4), 641-648. [DOI:10.22067/gsc.v12i4.45147]
25. Narayanan, S., Mohan, A., Gill, K. S., & Prasad, P. V. (2014). Variability of root traits in spring wheat germplasm. PLoS One, 9(6), e100317. [DOI:10.1371/journal.pone.0100317]
26. Roche, D. (2015). Stomatal Conductance Is Essential for Higher Yield Potential of C3 Crops. Critical Reviews in Plant Sciences, 34(4), 429-453. [DOI:10.1080/07352689.2015.1023677]
27. Saradadevi, R., Bramley, H., Palta, J. A., Edwards, E., & Siddique, K. H. M. (2015). Root biomass in the upper layer of the soil profile is related to the stomatal response of wheat as the soil dries. Funct Plant Biol, 43(1), 62-74. https://doi.org/10.1071/FP15216 [DOI:10.1071/fp15216]
28. Saxena, D. C., Sai Prasad, S. V., Chatrath, R., Mishra, S. C., Watt, M., Prashar, R., Wason, A., Gautam, A., & Malviya, P. (2014). Evaluation of root characteristics, canopy temperature depression and stay green trait in relation to grain yield in wheat under early and late sown conditions. Indian Journal of Plant Physiology, 19(1), 43-47. [DOI:10.1007/s40502-014-0071-1]
29. Shahinnia, F., Le Roy, J., Laborde, B., Sznajder, B., Kalambettu, P., Mahjourimajd, S., Tilbrook, J., & Fleury, D. (2016). Genetic association of stomatal traits and yield in wheat grown in low rainfall environments. BMC Plant Biol, 16(1), 150. [DOI:10.1186/s12870-016-0838-9]
30. Wilkinson, S., Kudoyarova, G. R., Veselov, D. S., Arkhipova, T. N., & Davies, W. J. (2012). Plant hormone interactions: innovative targets for crop breeding and management. J Exp Bot, 63(9), 3499-3509. [DOI:10.1093/jxb/ers148]

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