ارزیابی واکنش بیولوژیک کلزا به تنش شوری، برای ایجاد جمعیت نوترکیب
چکیده
تحقیق حاضر در دو بخش گلخانه (دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس- با هدف انجام بررسی رفتارهای آناتومیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه کلزا) و مزرعه (مرکز ملی تحقیقات شوری واحد یزد- با هدف گزینش ارقام متحمل به شوری) به اجرا در آمد. بخش گلخانه، شامل سه آزمایش مرتبط، به منظور کاهش هدفمند اندازه جمعیت و ایجاد شرایط اندازه گیری صفات عمیق تر فیزیولوژیک روی ارقام منتخب از هر آزمایش بود. بذر 57 رقم کلزا از گونه های brassica napus، b. rapa و b. juncea (مشتمل بر تیپهای بهاره و پائیزه) از بخش دانههای روغنی موسسه اصلاح و گواهی نهال و بذر کرج تهیه شد. در آزمایش اول، کلیه ارقام در یک آزمایش آگمنت و با 4 شاهد در دو سطح هدایت الکتریکی خاک 2 و 16 دسیزیمنس بر متر کاشته و در پایان رشد روزت ارقام بهاره (حدود 2 ماه بعد از سبز شدن) برداشت گردیدند. بر اساس صفات تعداد برگ، سطح برگ، وزن خشک پهنک برگ، نسبت وزن به سطح برگ، میزان یون های سدیم، پتاسیم و نسبت آن ها در پهنک و بیوماس کل، تعداد 18 رقم (شامل 15 رقم از گونه b. napus و 3 رقم از گونه b. rapa) از بین آنها برای آزمایش دوم انتخاب و در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی، در دو سطح هدایت الکتریکی خاک 2 و 16 دسیزیمنس بر متر، با سه تکرار کاشته و مشابه آزمایش اول، در پایان رشد روزت ارقام بهاره برداشت گردیدند. بر اساس صفات مرفولوژیک (تعداد برگ، سطح برگ، وزن خشک پهنک و دمبرگ، نسبت وزن به سطح برگ، نسبت وزنی آوند آبکش به چوب (در محور زیر لپه) و وزن خشک زیست توده کل) و صفات فیزیولوژیک (میزان یون های سدیم و پتاسیم و نسبت آن ها در پهنک، میزان رنگ دانه های برگ از قبیل: کلروفیل، فلاونوئیدها، آنتوسیانین و کاروتنوئیدها، پایداری غشاء سیتوپلاسمی، مقدار پرولین و محتوای نسبی آب برگ) اندازه گیری شده، تعداد 6 رقم (4 رقم از گونه b. napus و 2 رقم از گونه b. rapa) گزینش شدند. این ارقام در مطالعه سوم، در شرایط کشت هیدروپونیک با استفاده از محلول غذایی هوگلند نیمه و در دو سطح صفر و 150میلی مولار nacl به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار، مورد بررسی قرار گرفتند. پس از برداشت صفات حجم ریشه، قطر آوند چوب در محور زیر لپه، فشار ریشه، حجم و دبی عصاره خروجی از ریشه، میزان سدیم و پتاسیم در بافت های ریشه و برگ، محتوای نسبی آب برگ، میزان رنگ دانه های برگ (کلروفیل، فلاونوئیدها، آنتوسیانین و کاروتنوئیدها)، پایداری غشاء سیتوپلاسمی، نسبت وزنی آوند آبکش به چوب در محور زیر لپه اندازه گیری شد. ضمن آن که صفات بیوشیمیایی نظیر: میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان (کاتالاز، پراکسیدازها و سوپر اکسید دیسموتاز) نیز تعین گردید. بخش مزرعه، شامل دو آزمایش مرتبط و با انجام غربالگری و کاهش جمعیت در سالهای زراعی 87-86 و 88-87 بود. در سال اول، بذر 57 رقم کلزای اولیه، به صورت آگمنت در دو سطح هدایت الکتریکی آب آبیاری 05/0 و 12 دسیزیمنس بر متر به همراه 4 شاهد کاشته شدند. پس از برداشت و بر مبنای عملکرد ارقام در شرایط عدم وجود و وجود تنش شوری، شاخصهای تحمل محاسبه و تعداد 19 رقم از بین آنها گزینش و در سال دوم، به صورت آزمایش اسپیلیت پلات دو سطح هدایت الکتریکی آب آبیاری 05/0 و 12 دسیزیمنس بر متر با سه تکرار مورد بررسی مجدد قرار گرفتند. در پایان، عملکرد تولیدی برداشت و شاخصهای تحمل محاسبه شدند و ارقام بر مبنای تحمل به شوری در 5 گروه دسته بندی گردیدند. نتایج بخش گلخانه حاکی از کاهش سطح برگ و زیستتوده و افزایش سدیم (در واحد سطح و وزن) پهنک و نسبت سدیم به پتاسیم و ثبات میزان پتاسیم (در واحد سطح و وزن) پهنک، وزن مخصوص برگ و فتوسنتز در واحد سطح برگ در میانگین کل جامعه بود. در آزمایش دوم گلخانه، تنش شوری تعداد و سطح برگ، وزن دمبرگ، پهنک و زیستتوده و میزان آب برگ و محتوای نسبی آب برگ را کاهش و نسبت وزنی پهنک به دمبرگ و نیز نسبت وزنی آوند آبکش به آوند چوب را افزایش داد. محتوای نسبی آب برگ کمترین و زیستتوده بیشترین تغییرات را نشان دادند. تنش شوری سبب کاهش میزان کلروفیل های a و b و کل، پتاسیم و نسبت پتاسیم به سدیم پهنک و نیز پایداری غشا و افزایش میزان سدیم پهنک شد. افزایش میزان سدیم به مراتب بیش از کاهش میزان پتاسیم بود. تنش بر سایر رنگدانه های گیاهی (کاروتنوئید، آنتوسیانین و فلاونوئیدها) تأثیر نداشت. بین میزان پرولین با زیستتوده در هر دو گونه کلزا همبستگی مشاهده نشد. این مطالعه نشان داد که میزان تحمل به شوری گونه b. napus بیشتر از گونه b. rapa است. در این مطالعه، ارقام cvroby و goldrush هر دو از گونه b. rapa به عنوان مقاومترین و licord از گونه b. napus به عنوان باثباتترین ارقام شناسایی شدند. در آزمایش سوم این نتایج بدست آمد: اثر تنش شوری بر کلیه رنگدانه های گیاهی غیرمعنیدار بود و این ترکیبات بیشتر از رقم تأثیر پذیرفتند. با این حال، نقش کارتنوئیدها به عنوان رنگدانه کمکی و حفاظتی از کلروفیل a با توجه به همبستگی آنها محرز بود. بر اثر تنش شوری، هم میزان سدیم در برگ و ریشه، میزان پرولین و پراکسیداسیون چربیها افزایش و میزان پتاسیم برگ و ریشه و محتوای نسبی آب برگ کاهش معنیدار یافتند. بر این اساس، پرولین هیچ نقش محافظتی در برابر تنش اکسیداتیو و یا تنظیم کنندگی اسمزی ندارد. همچنین فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان کاتالاز، کاهش و سوپراکسید دیسموتاز، افزایش و پراکسیدازها بدون تغییر بود. تنش شوری سبب کاهش قطر آوند چوب، حجم و فشار ریشه، حجم عصاره خروجی ریشه و دبی آن شد. در مطالعه مزرعه در سال اول بین شاخص های mp، gmp، sti، yr و hm همبستگی معنی داری با عملکرد در هر دو شرایط وجود و عدم وجود تنش شوری مشاهده شد و بر اساس آنها تعداد 19 رقم (15 رقم از گونه b. napus و 4 رقم از گونه b. rapa) انتخاب شدند. در سال دوم، نتایج نشان داد که تنش شوری سبب کاهش عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه شد، اما شاخص برداشت تغییری نکرد. شاخصهای تحمل mp، gmp، sti و hm به عنوان شاخصهای برتر برای گزینش ارقام مقاوم در شرایط تنش شوری شناخته شدند. ارقام hyola401 و hyola420 به عنوان ارقام متحمل به شوری و پر تولید کلزا و ارقام متحمل syn، option501 و rgs003 از گونه b. napus برای استفاده در برنامه های ترویجی مناسب می باشند. ارقام cvroby، elite، milena، okapi، slm046 و zarfam حساس به شوری محسوب می شوند. در مجموع باید گفت که رنگدانههای گیاهی و پرولین، به هیچ وجه نمیتوانند معیاری از مقاومت به شوری در نظر گرفته شوند. در این رابطه، ضرورت توجه به تغذیه گیاه و سطح عناصر معدنی آن می تواند ملاک مناسب تری محسوب شود. هیچ تشابهی بین نتایج مطالعات گلخانه و مزرعه وجود نداشت و انجام تحقیقات مزرعهای برای به دست آوردن نتایج قطعی، ضرورت دارد. استفاده از روش تجزیه کلاستر با توجه به میانگین ها توصیه می شود. در کلزا، سادهترین راه برای انتخاب ارقام متحمل به شوری، استفاده از ارقام با پتانسیل تولید بالا است. میزان مقاومت به شوری گونه b. napus بیش از گونه b. rapa می باشد.