SUPERVISOR
Hamid Reza Eshghizadeh Samani,Parviz Ehsanzadeh,Jamshid Razmjoo ghalaie,Morteza Zahedi
حمیدرضا عشقی زاده سامانی (استاد راهنما) پرویز احسان زاده (استاد مشاور) جمشید رزمجو (استاد مشاور) مرتضی زاهدی (استاد راهنما)
STUDENT
Mehran Saleh
مهران صالح
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
The Effect of Increased Carbon Dioxide Concentration and Temperature on the Response of Wheat (Triticum aestivum L.) Cultivars To Salinity
This study was conducted in two separate experiments in a greenhouse at Isfahan University of Technology, Iran in 2014 in order to study the response of wheat cultivars to elevated CO2 and temperature under different salinity levels. In the first experiment, 20 wheat cultivars were evaluated under two levels of carbon dioxide (380 and 700 ?mol mol-1) and two levels of salinity (0 and 150 mM NaCl concentrations in irrigation water). In the second experiment, four wheat cultivars (Sepahan, Chamran, Marvdasht and Sorkh tokhm) that were chosen from the first experiment, differing in their response to salinity, were studied under two levels of carbon dioxide (as used in the first experiment), two levels of salinity (0 and 120 mM NaCl) and two different temperatures (average 23?C as ambient and average 27?C as increased temperature). In both experiments, treatments were arranged as factorial in a randomized complete block design. The results of the first experiment showed that salinity decreased the concentration of potassium (K+) in shoot and roots, K+/Na+ ratio in shoot and roots, the concentration of chlorophyll and carotenoids, plant height, leaf area, root volume, shoot and root dry weight but increased the concentration of sodium (Na+) in shoot and roots. The extent of decreases in shoot dry weight due to salinity among 20 wheat cultivars ranged from 8 to 46 percent. Karaj and Marvdasht were the most tolerant and the most sensitive wheat cultivars to salinity, respectively. With an increase in air CO2 level, the concentration of K+ in shoot (exept in Sholeh, Ghods and Gasparood) and roots, K+/Na+ ratio in shoot (except in Ghods) and roots, chlorophyll and carotenoid concentrations, plant height, leaf area (except in Shariar), root volume, shoot and root dry weight were increased but the concentrations of Na+ in shoot and roots were decreased in all tested cultivars. The highest and the lowest (27 and 4 percent) increases in shoot dry weight were observed in Chamran and Sistan cultivars, respectively. In the second experiment, in which plants were harvested at physiological maturity, salinity decreased the concentration of K+ in shoot and roots, K+/Na+ ratio in shoot and roots, chlorophyll and carotenoid concentrations, plant height, grain weight per plant, shoot and root dry weight but increased Na+ concentrations in shoot and roots, proline concentration and the activities of catalase and ascobate peroxidase enzymes. Under increased level of air CO2, K+ concentrations in shoot and roots, K+/Na+ ratio in shoot and roots, chlorophyll and carotenoids concentrations, plant height, grain weight per plant, shoot and root dry weight, grain weight per plant and the activities of catalase and ascobate peroxidase were increased but proline concentration and the concentration of Na+ in shoot and roots were decreased. The extent of increases in the concentration of K+ in shoot and roots, chlorophyll concentration, plant height, leaf area, the activity of catalase and shoot and root dry matter at elevated CO2 was greater under saline than under non-saline condition. While, the positive effect of elevated CO2 on root volume, the activity of ascobate peroxidase and carotenoid concentration (only in the first experiment) was greater under non-saline condition. Regardless of salinity level and cultivar, the positive effect of elevated CO2 on plant growth was greater under elevated than under ambient temperature. At elevated compared to ambient temperature, the concentration of K+ in shoot and roots, plant height, chlorophyll concentration, grain weight per plant, plant total dry weight were decreased, while, the concentrations of Na+ in shoot and roots, proline concentration and the activities of catalase and ascobate peroxidase were increased. The results of this experiment showed that elevated concentration of air CO2 positively affected the growth of tested wheat cultivars and the extent of the these effects was dependent on cultivar, temperature and salinity level. Keywords: Wheat cultivars, Salinity, Elevated CO2, temperature, sodium, potassium, Anioxidant enzymes, carotenoids, proline
این تحقیق در قالب دو آزمایش جداگانه به منظور ارزیابی تاثیر افزایش غلظت دیاکسید کربن و دمای محیط بر پاسخ ارقام گندم به تنش شوری در گلخانه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1393 به اجرا درآمد. در آزمایش اول، 20 رقم گندم در دو محیط با غلظت معمول (380) و غنی شده (700 میکرومول بر مول) دیاکسید کربن و دو سطح شوری (صفر و 150 میلیمولار کلرید سدیم) ارزیابی شدند. در آزمایش دوم، چهار رقم گندم (سپاهان، چمران، مرودشت و سرخ تخم) انتخابشده از آزمایش اول و دارای حساسیت متفاوت به شوری، در دو سطح شوری (صفر و 120 میلی مولار کلرید سدیم) و دو غلظت دیاکسید کربن (مورد استفاده در آزمایش اول) در دمای معمول (میانگین 23 درجه سانتیگراد) و دمای افزایش یافته حدود (میانگین 27 درجه سانتیگراد) ارزیابی شدند. هر دو آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. در آزمایش اول، در اثر شوری غلظت پتاسیم در اندام هوایی و ریشه، نسبت غلظت پتاسیم به سدیم در اندام هوایی و ریشه، غلظت کلروفیل و کاروتنوئید، ارتفاع گیاه، سطح برگ، حجم ریشه، وزن خشک اندام هوایی و ریشه کاهش و غلظت سدیم در اندام هوایی و ریشه افزایش یافت. میزان کاهش وزن خشک اندام هوایی در ارقام مختلف در اثر شوری از 8 تا 46 درصد متغیر بود. در هر دو شرایط غلظت معمول و غلظت غنی شده دیاکسید کربن ارقام کرج و مرودشت به ترتیب حساسترین و مقاوم ترین رقم به تنش شوری بودند. در اثر افزایش غلظت دی اکسید کربن غلظت پتاسیم در اندام هوایی (به استثنای ارقام شعله، قدس و گاسپارود) و ریشه، نسبت غلظت پتاسیم به سدیم در اندام هوایی (به استثنای رقم قدس) و ریشه، غلظت کلروفیل و کاروتنوئید، ارتفاع گیاه، سطح برگ (به استثنای رقم شهریار)، حجم ریشه، وزن خشک اندام هوایی (به استثنای ارقام سیستان و امید) و ریشه افزایش و غلظت سدیم در اندام هوایی و ریشه کاهش یافت. بیشترین و کمترین افزایش وزن خشک اندام هوایی در اثر افزایش غلظت دی اکسید کربن در شرایط غیر شور به ترتیب به ارقام کرج و الموت برابر 23 و 6 و در شرایط شور به ارقام چمران و کویر برابر 66 و 3 درصد تعلق داشت. در آزمایش دوم، که برداشت گیاهان در مرحله رسیدگی فیزیولوژیک انجام گرفت، در اثر شوری غلظت پتاسیم در اندام هوایی و ریشه، نسبت غلظت پتاسیم به سدیم در اندام هوایی و ریشه، غلظت کلروفیل و کاروتنوئید، ارتفاع گیاه، وزن دانه در بوته، وزن خشک اندام هوایی و ریشه کاهش ولی غلظت سدیم در اندام هوایی و ریشه، محتوای پرولین و فعالیت آنزیمهای کاتالاز و اسکورباتپراکسیداز افزایش یافت. با افزایش غلظت دیاکسید کربن محیط، غلظت پتاسیم در اندام هوایی و ریشه، نسبت غلظت پتاسیم به سدیم در اندام هوایی و ریشه، غلظت کلروفیل و کاروتنوئید، ارتفاع گیاه، وزن دانه در بوته، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، وزن دانه در بوته و فعالیت آنزیمهای کاتالاز و اسکوربات پراکسیداز افزایش ولی غلظت سدیم در اندام هوایی و ریشه و محتوای پرولین کاهش یافت. تأثیر افزایش غلظت دیاکسید کربن بر افزایش غلظت پتاسیم در اندام هوایی و ریشه، غلظت کلروفیل، ارتفاع گیاه، سطح برگ، فعالیت آنزیم کاتالاز و وزن خشک اندام هوایی و ریشه در شرایط شور در مقایسه با شرایط غیر شور بیشتر بود.در حالی که تاثیر مثبت افزایش غلظت دی اکسید کربن بر حجم ریشه، فعالیت اسکورباتپراکسیداز و محتوای کاروتنوئید (فقط در آزمایش اول) در شرایط غیر شور بیشتر بود. صرفنظر از سطح شوری و رقم، در شرایط دمای افزایش یافته افزایش غلظت دی اکسید کربن تأثیر مثبت بیشتری بر رشد گیاه داشت. با افزایش دمای محیط غلظت پتاسیم اندام هوایی و ریشه، ارتفاع گیاه، غلظت کلروفیل، وزن دانه، وزن خشک گیاه کاهش ولی غلظت سدیم اندام هوایی و ریشه، محتوای پرولین و غلظت آنزیمهای کاتالاز و پراکسیداز افزایش یافت. نتایج این آزمایش نشان داد که افزایش غلظت دی اکسیدکربن محیط بطور مثبت رشد ارقام مختلف گندم را تحت تأثیر قرار داد و ارقام کرج و چمران در شرایط غیر شور و رقم چمران در شرایط شور تأثیر پذیرترین ارقام از غنی سازی غلظت دیاکسید کربن بودند. کلمات کلیدی: ارقام گندم، شوری، دی اکسید کربن، دما، سدیم، پتاسیم، آنزیمهای آنتیاکسیدانی، کاروتنوئید، پرولین.