SUPERVISOR
سیدعلی محمد میرمحمدی میبدی (استاد راهنما) اقافخر میرلوحی فلاورجانی (استاد مشاور) محمدرضا سبزعلیان دستجردی (استاد راهنما)
STUDENT
Azadeh Rahbar
آزاده راه بر
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
TITLE
Effect of Inbreeding in S0:S2 Generation on Morphophysiological Properties of Tall Fescue (Schedonorus arundinaceus Schreb.) in Symbiosis With Endophytic Fungus
Forage and pasture plants comprise worth while values economically and allocate a considerable part of the agricultural trades. Tall fescue ( Schedonorus arundinaceus Schreb.) is one of the most important, perennial and cool-season grasses that has the C3 photosynthesis system. This plant grows in different parts of Iran. Tall fescue is naturally open pollinator and has a gametophytic self-incompatibility system . Some studies have shown the production of self-pollination derived seeds in symbiotic populations with Epichloe endophytic fungi. Several studies have been also conducted on the positive effects of endophytic fungi presence on the characteristics of tall fescue. The present study was done to evaluate forage yield, morphological and phytochemical traits in self-pollination derived populations containing endophyte and self-pollination effects on this symbiosis. This study was done during 2016-2017 in the research farm of Isfahan University of Technology located at Lavark, Isfahan. The plant material used in this experiment consisted of two self-pollinated Iranian populations infected with endophytic fungi (E+), 10 hybrid populations and 7 self-pollinated forein populations as control. The experiment was executed in a randomized complete block design with 3 replications. The results of analysis of variance for morphological traits showed population as a source of change for all traits. This indicates that the genotype of the plant has a significant effect on these traits. Comparison of means for height, leaf diameter and area traits showed that the control group had lower mean scores than their hybrid populations. While the self-pollination derived populations containing endophyte had higher means than their hybrid populations. The comparison of means for wet weight showed that this trait is higher in endophyte-free hybrid populations with a large difference compared to self-pollinated derived populations with endophyte. This is while the difference in dry weight was very low. This clears that endophyte has a positive effect on dry matter content and in fact dry matter yield. Calculating the phenotypic variance of populations for morphological traits showed that endophyte presence reduced this variance among self-pollinated derived populations. Decreasing in variance in two self-pollinated derived populations containing endophytes was different, which could be due to the interaction between endophytic fungi and host plant genotype. The results of phytochemical experiments showed that the content of phenolic and flavonoids in endophyte-infected self-pollinated derived populations was significantly higher than endophyte-free hybrid populations and control populations. The results of high performance liquid chromatography (HPLC) experiment identified 5 main compounds in the samples. These compositions included rutine, P-comaric Acid, chlorogenic acid, caffeic acid and gallic acid. The amount of these compounds in endophyte-infected samples was higher than the endophyte-free ones, with a highly significant difference in rutine composition. Biplot results showed that there is a positive correlation between morphological traits, especially between wet weight and dry weight with each other and height, diameter and leaf area. There was also a positive correlation between phenolic compounds and flavonoids. Biplot results illustrated that endophyte-infected self-pollinated derived populations had optimal performance regarding morphological and phytochemical traits. In this way, self-pollination in the presence of endophytic fungi can lead to the optimal yield and has a positive effect on symbiotic relationship between endophytic fungus and host plant. Thus, the production of pure lines from endophyte-infected self-pollinated derived population in tall fescue plants is recommended. Keywords : Tall fescue, Endophyte fungus, self-pollination, phenotypic variance, phenolic compounds
گیاهان علوفه ای و مرتعی دارای ارزش اقتصادی زیادی هستند و بخش قابل توجهی از تجارت محصولات کشاورزی را به خود اختصاص می دهند. فسکیوی بلند ( Schedonorus arundinaceus Schreb.) ازجمله گراس های مرتعی مهم، چندساله و سرمادوست است که دارای سیستم فتوسنتز C3 می باشد. این گیاه در قسمت های مختلفی از ایران رشد می کند. فسکیوی بلند به صورت طبیعی دگرگشن و دارای سیستم خودناسازگاری از نوع گامتوفیتی می باشد. برخی مطالعات انجام شده تولید بذر خودگشن را در جمعیت های همزیست شده با قارچ اندوفایت Epichloe نشان می دهد. همچنین مطالعات مختلفی درباره تاثیر مثبت حضور قارچ اندوفایت بر خصوصیات این گیاه انجام شده است. مطالعه حاضر به منظور بررسی عملکرد علوفه، صفات مورفولوژی و فیتوشیمیایی جمعیت های خودگشن شده حاوی اندوفایت و تاثیر خودگشنی بر این همزیستی صورت گرفت. این آزمایش در طی سال های 1395-1396 در مزرعه تحقیقاتی لورک دانشگاه صنعتی اصفهان اجرا شد. مواد گیاهی مورد استفاده در این آزمایش شامل دو جمعیت حاصل از خودگشنی ایرانی دارای اندوفایت، 10 جمعیت هیبرید عاری از اندوفایت و 7 جمعیت حاصل از خودگشن خارجی به عنوان شاهد بود. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا گردید. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که اثر نوع جمعیت گیاهی برای تمامی صفات معنی دار بود. این مطلب نشان میدهد که ژنوتیپ گیاه در بروز این صفات تاثیر بسزایی دارد. مقایسه میانگین برای صفات ارتفاع، قطر و مساحت برگ نشان داد که جمعیت های حاصل از خودگشنی شاهد (خارجی) دارای میانگین های کمتری نسبت به جمعیت های هیبرید خود بودند. درحالی که جمعیت های حاصل از خودگشنی دارای اندوفایت (ایرانی) میانگین های بالاتری نسبت به جمعیت های هیبریدشان داشتند. مقایسه میانگین برای وزن تر علوفه نیز نشان داد که این صفت در جمعیت های هیبرید عاری از اندوفایت دارای اختلاف زیادی با جمعیت های حاصل از خودگشنی دارای اندوفایت می باشد درحالی که این اختلاف در وزن خشک بسیار کم بود. این نتایج نشان می دهد که احتمالا حضور قارچ اندوفایت در افزایش میزان ماده خشک بوته تاثیر مثبتی داشته است، در حالی که میزان آب بوته را کاهش را داده و این مکانیسم می تواند مقاومت به خشکی گیاهان حاصل از خودگشنی دارای اندوفایت را افزایش دهد. محاسبه واریانس فنوتیپی در جمعیت ها برای صفات مورفولوژی نشان داد که حضور اندوفایت باعث کاهش این واریانس در بین جمعیت های حاصل از خودگشنی شده است. این کاهش واریانس در 2 جمعیت حاصل از خودگشنی دارای اندوفایت متفاوت بود که این موضوع می تواند ناشی از اثر متقابل بین قارچ اندوفایت و ژنوتیپ گیاه میزبان باشد. نتایج حاصل از آزمایشات فیتوشیمیایی نشان داد که میزان محتوای ترکیبات فنولی و فلاونوئید در جمعیت های حاصل از خودگشنی دارای اندوفایت به صورت قابل ملاحظه ای از جمعیت های هیبرید عاری از اندوفایت و جمعیت های شاهد بیشتر بود. نتایج آزمایش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC ) نیز 5 ترکیب اصلی را در نمونه ها شناسایی کرد. این ترکیبات شامل روتین، پیکوماریک اسید، کلروژنیک اسید، کافئیک اسید و گالیک اسید بود. میزان این ترکیبات در نمونه های دارای اندوفایت بیشتر از نمونه های عاری از اندوفایت بود که در این میان، اختلاف از نظر ترکیب روتین بسیار قابل توجه بود. نتایج بای پلات نشان داد که بین صفات مورفولوژی همبستگی مثبت وجود دارد که این همبستگی بین وزن تر و وزن خشک با یکدیگر و ارتفاع و قطر و مساحت برگ با یکدیگر بیشتر می باشد. همچنین همبستگی مثبت بین ترکیبات فنولی و فلاونوئید نیز مشاهده شد. نتایج بای پلات نشان داد که جمعیت های حاصل از خودگشنی دارای اندوفایت دارای عملکرد مطلوب از نظر صفات مورفولوژی و فیتوشیمیایی می باشند. به این ترتیب می توان گفت خودگشنی در حضور قارچ اندوفایت باعث حصول عملکرد مطلوب می شود و احتمالا تاثیر مثبتی بر همزیستی بین قارچ اندوفایت و گیاه میزبان آن می گذارد. به این ترتیب تولید لاین های خالص از جمعیت های خودگشن شده دارای اندوفایت در گیاه فسکیوی بلند پیشنهاد می گردد. واژه های کلیدی: فسکیوی بلند، قارچ اندوفایت، خودگشنی، واریانس فنوتیپی، ترکیبات فنولیک