تاثیر رژیم آبیاری بر ویژگی های مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ژنوتیپ های کنجد (Sesamum indicum L.)

STUDENT

DEGREE

YEAR

This study investigated the effects of water stress on seedling parameters, growth, essential oil content and composition, and some physiological and biochemical traits of sesame genotypes under laboratory, pot and field conditions. Drought treatments were -1, -5 and -7 bars of water potentials in laboratory, and irrigation based on 75 and 85% depletion of soil available water in pot and field experiments. In the laboratory test, reduction in water potential reduced seedling parameters and increased enzyme activities, and lowest reduction in seedling growth and highest increase in peroxidase, ascorbate peroxidase, and catalase activities were observed in Kal and Shahreza. In the pot and field experiments, all measured traits were genotype-drought-level-specific and discriminated the genotypes into tolerant (Isfahan4, Rashtkhar, and Borazjan), moderate (Isfahan1, Ahvaz, Shiraz, Ardestan, and Kal) and sensitive (Markezi, Ultan, Khaf2, Khaf1, and Shahreza) groups. Under normal irrigation, highest grain yields were recorded in Ultan under pot and in Markezi and Khaf2 under field condition, while the lowest yield were obtained in Isfahan4 under both pot and field experiments. Based on percentage reduction in grain yield under pot and field conditions, Isfahan4 was identified as most drought tolerant genotype. In addition, based on the correlation coefficients of the traits with seed yield, membrane stability index, leaf proline and carotenoid content, leaf APX activity were the superior markers. The results of this study demonstrated that a wide variation existed among sesame genotypes in terms of physiological and biochemical responses to water stress.

تنش خشکی سالانه اثرات زیانباری را بر تولید محصولات زراعی کشور از جمله گیاهان دانه روغنی تحمیل می کند. از این رو این تحقیق با هدف مطالعه تأثیر شرایط مختلف رطوبتی بر گیاه کنجد در سه سطح آزمایشگاهی ، گلدانی و مزرعه ای انجام شد. در سطح آزمایشگاهی، پارامترهای رشد گیاهچه ای (طول و وزن خشک ریشه چه و ساقه چه) 24 ژنوتیپ کنجد مورد مطالعه از پتانسیل 0 تا 7/0- مگاپاسکال کاهش نشان داد. با انتخاب 12 ژنوتیپ از بین 24 ژنوتیپ از طریق تجزیه خوشه ای بر اساس درصد کاهش صفات گیاهچه ای و تشکیل سه گروه حساس (بیشترین درصد کاهش صفات گیاهچه)، نیمه متحمل و متحمل (کمترین درصد کاهش صفات گیاهچه)، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی اندازه گیری شد. نتایج بررسی فعالیت آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز نشان داد فعالیت این آنزیم ها در ژنوتیپ های متحمل کل و شهرضا از سطح شاهد تا پتانسیل 7/0- مگاپاسکال همواره افزایش نشان داد. در ژنوتیپ های نیمه متحمل شامل اهواز، شیراز، اردستان، اصفهان 1 و اصفهان 4، فعالیت این آنزیم ها در پتانسیل های 1/0- و 5/0- مگاپاسکال افزایش نشان داد، در حالی که در برخی در پتانسیل 7/0- کمتر از پتانسیل 5/0- مگاپاسکال بود اما در هر صورت بیشتر از شرایط کنترل بود. در ژنوتیپ های حساس شامل مبارکه، خواف 1، برازجان 1، مرکزی و اولتان، فعالیت آنزیم ها افزایش چندانی نداشته و یا حتی کاهش فعالیت آنزیم ها را نشان دادند. نتایج مطالعه حاضر نشان داد افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی دلیلی بر برتری ژنوتیپ های متحمل بود، زیرا آنزیم های آنتی اکسیدان فعالیت پراکسیداسیون لیپید را در طی جوانه زنی کاهش می دهند و در نتیجه باعث کاهش کمتر وزن خشک گیاهچه در شرایط تنش می شوند. با توجه به ارتباط بین فعالیت آنزیم ها و مقاومت ژنوتیپ ها به تنش حشکی، ممکن است بتوان از این آنزیم ها بعنوان شاخص های بیوشیمیایی در انتخاب مقاومت به خشکی در مرحله رشد گیاهچه ای استفاده کرد. در بخش اول مطالعه آزمایش گلدانی، 24 ژنوتیپ کنجد از نظر صفات کارایی کوانتومی فتوسیستم II، محتوای نسبی آب برگ، شاخص پایداری غشا، تعداد و شاخص سطح برگ، ارتفاع، وزن خشک بوته و ریشه، اجزاء عملکرد و عملکرد مورد بررسی قرار گرفتند. بر اساس درصد کاهش عملکرد در سطح آبیاری 85 درصد تخلیه رطوبت خاک نسبت به شاهد، ژنوتیپ ها به گروه های متحمل شامل اصفهان 4، رشتخوار، اصفهان 1 و برازجان 1،نیمه متحمل شامل سبزوار 2، اردستان، کاشمر، کل، بیرجند، شیراز، اهواز، مبارکه، داراب 2، داراب 14 و اولتان و حساس شامل فردوس 2، مرکزی، اسفراین، کلات، کازرون، خواف 2، خواف 1، شهرضا و فردوس طبقه بندی شدند. همچنین گروهبندی بر اساس درصد افزایش یا کاهش صفات اندازه گیری شده در بخش اول آزمایش در سطح آبیاری 85 درصد تخلیه رطوبت تطابق نسبتاً بالایی با گروهبندی بر اساس درصد کاهش عملکرد دانه در بوته نسبت به سطح شاهد در 24 ژنوتیپ کنجد داشت. در این بخش مطالعه به دلیل تعداد زیاد ژنوتیپ ها از بین 3 گروه معرفی شده، 13 ژنوتیپ شامل خواف 1، خواف 2، شهرضا، مرکزی، اولتان، کل، اردستان، اهواز، شیراز، رشتخوار، اصفهان 4، برازجان 1 و اصفهان 1 انتخاب شد و سپس محتوای کلروفیل،کارتنوئید برگ، محتوای پرولین ریشه و برگ و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز برگ و ریشه در این ژنوتیپ ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد ژنوتیپ های رشتخوار، اصفهان 4 و برازجان 1 با بیشترین درصد افزایش در صفات ذکر شده، متحمل ترین ژنوتیپ ها به تنش خشکی، ژنوتیپ های اولتان، مرکزی، شهرضا، خواف 2 و خواف 1 با کمترین درصد افزایش این صفات حساس تر و اصفهان 1، اهواز، شیراز، کل و اردستان بعنوان ژنوتیپ های نیمه متحمل معرفی شدند. 10 ژنوتیپ انتخابی کنجد از آزمایش جوانه زنی شامل اصفهان 4، شهرضا، برازجان 1، اهواز، کل، شیراز، مرکزی، اردستان، اولتان و اصفهان 1، از نظر صفات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی مشابه با آزمایش گلدانی در آزمایش مزرعه مورد بررسی قرار گرفتند. بر اساس درصد کاهش عملکرد در سطح آبیاری 85 درصد تخلیه رطوبت نسبت به شاهد ژنوتیپ ها به گروه های متحمل (اصفهان 4، برازجان 1، اصفهان 1، اهواز، اردستان) و حساس (شیراز، مرکزی، کل، شهرضا و اولتان) تقسیم شدند. به طور کلی نتایج نشان می دهد ژنوتیپ هایی که با افزایش تنش کمبود آب کاهش کمتری در محتوای نسبی آب برگ، شاخص پایداری غشا، محتوای کلروفیل، کارایی فتوسیستم II، فتوسنتز، هدایت گازی برگ و افزایش بیشتری در محتوای کارتنوئید، پرولین برگ و ریشه، کربوهیدرات های محلول برگ، و میزان فعالیت آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز بعنوان شاخص هایی از مقاومت به خشکی داشتند، بعنوان ژنوتیپ های متحمل تر به تنش مطرح بودند. در این آزمایش اثر رژیم آبیاری بر کمیت و کیفیت روغن کنجد بسته به شدت تنش و ژنوتیپ ها متفاوت بود. ژنوتیپ های متحمل اصفهان 4، برازجان 1 و اصفهان1، اهواز و اردستان با افزایش شدت کمبود آب، کاهش کمتری در اسید چرب غیر اشباع در مقابل اسید چرب اشباع را دارا بودند. بنابراین یک رژیم آبیاری مناسب در طول فصل رشد گیاه، ممکن است باعث کاهش اندکی در کل میزان روغن شود، اما می تواند موجب افزایش کیفیت روغن کنجد شود. همبستگی بین صفات نشان داد که با افزایش تنش کمبود آب نقش شاخص پایداری غشا، کربوهیدرات های محلول برگ، کارتنوئید و آنزیم آسکوربات پراکسیداز بعنوان شاخص های متحمل به خشکی بارزتر می شود. مقایسه گروهبندی نتایج جوانه زنی با گروهبندی آزمایش گلدانی و مزرعه نشان داد تحمل و حساسیت ژنوتیپ ها به تنش در مرحله جوانه زنی با دیگر مراحل رشد در آزمایش گلدانی و مزرعه ای تطابق ندارد و بر این اساس نمی توان ژنوتیپ های متحمل تر را در این مرحله از رشد برای کشت در مناطق خشک انتخاب کرد.