Skip to main content
SUPERVISOR
Mahdi Gheysari,Morteza Zahedi,Jamshid Razmjoo ghalaie
مهدی قیصری (استاد مشاور) مرتضی زاهدی (استاد مشاور) جمشید رزمجو (استاد راهنما)
 
STUDENT
Malek Maghsoodi
مالک مقصودی افوسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Effect of Irrigation Regimes on Some Morphological, Physiological and Biochemical characterizes of Alfalfa (Medicago sativa L.)
Alfalfa ( Medicago sativa L.) is the most important forage legume, grown from equator to arctic polar circle areas. Therefore, it has developed different morphological, physiological and biochemical mechanisms to drought stress. Thus, the objectives of this study were to understand morphological, physiological, chemical and biochemical properties of alfalfa cultivars under drought stress, identify morphological, physiological and biochemical markers for drought tolerance, and select drought tolerant cultivar. Three separate experiments including petri dish, pot and field studies were carried out. Sixteen alfalfa cultivars and six water potentials (0, -0.2, -0.4, -0.6, -0.8 and -1 MPa) were arranged as a factorial based on a completely randomized design with four replications. Roots and shoots lengths and fresh weights of alfalfa seedlings were measured. Root and shoot fresh weights and shoot length reduced, while root length increased with increasing drought level, however, there was interaction between drought level and cultivar. Ten cultivars including Qomi, Isfahani, Hamedani, Bami, Ordobadi, Gharayonje, Nikshahri, Yazdi, Baghdadi and Cody were selected for biochemical analysis, pot and field experiments. Hydrogen peroxide and malondialdehid (MDA) contents, and antioxidant enzyme activities increased in the shoots and roots of alfalfa seedlings with decreases in water potential, however, they were cultivar-drought level-specific. Baghdadi had the highest catalase (CAT) activity and Qomi had the highest peroxidase (POX) and ascorbat peroxidase (APX) activities and the lowest hydrogen peroxide and MDA content in the root and shoot. In the pot experiment selected cultivars were evaluated under four irrigation regimes (55, 65, 75 and 85% depletion of available soil water) using a factorial arrangement based on a randomized complete block design with four replications during 2012 and 2013. Root and shoot dry weight, proline, soluble carbohydrates, Ca and K contents, CAT, POX, and APX activities, and MDA content were determined. Shoot height, relative water content (RWC), chlorophyll, carotenoid, protein, acid detergent fiber (ADF) and neutral detergent fiber (NDF) contents, were also measured. Drought stress increased leaf and root proline and soluble sugars contents, shoot carotenoid and protein contents, leaf to stem ratio, leaf and root K, Ca and MDA contents, and root and shoot antioxidant enzyme activities, while, decreased stem height, shoot and root dry weights, chlorophyll content, RWC, ADF and NDF contents. However, the effects were drought level-cultivars-specific and discriminated cultivars based on their drought tolerance. Based on cluster analyses of measured traits, Baghdadi ranked as the most drought tolerant cultivar followed by Qomi, Bami, Nikshahri, Yazdi, Gharayonje, Cody, Isfahani, Ordobadi and Hamedani, respectively. Based on the correlation between stress susceptibility index and measured traits, root soluble carbohydrates (r= -0.95), root proline content (r= -0.95), carotenoid content (r= -0.95), root ascorbate peroxidase activity (-0.95), leaf MDA content (r=0.95) and stem height (-0.93) were identified as the most important markers for drought tolerance in alfalfa cultivars. A split plot based on a completely randomized block design with three replications was also conducted under field conditions using the same irrigation regimes and cultivars during the 2011 and 2012. All of the measured traits were the same as the pot experiment except root traits that were not measured. All of the measured traits were affected by drought level, and cultivar. Baghdadi ranked as the most drought tolerant cultivar. Based on the correlation between stress susceptibility index and measured traits MDA content (r = 0.96), was the most important marker followed by ascorbate peroxidase activity (r = -0.94), carotenoid content (r=-0.91) catalase activity (r = -0.90), respectively. The results indicated that responses of the cultivars to drought level were cultivar-drought level-specific and selection of drought tolerance cultivar based morphological, physiological and bio-chemical markers may be possible. In addition, Baghdadi was the most drought tolerant cultivar and the MDA was the best marker for drought tolerance selection in alfalfa. Key words: Drought stre Alfalfa; Antioxidant; Biochemical markers
با توجه به سازگاری وسیع یونجه به شرایط مختلف آب و هوایی به نظر می رسد این گیاه از مکانیسم های متنوع تحمل به تنش های محیطی بویژه تنش خشکی برخوردار باشد. لذا هدف از اجرای این مطالعه شناسایی مکانیسم های مورفولوژیک، فیزیولوژیک، شیمیایی و بیوشیمیایی تحمل به تنش خشکی در ارقام مختلف یونجه، معرفی نشانگرهای مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی جهت تعیین تحمل به خشکی ارقام یونجه و تعیین متحمل ترین رقم به خشکی در شرایط اصفهان بود. بدین منظور این مطالعه در سه بخش آزمایشگاهی، گلدانی و مزرعه ای به اجرا گذاشته شد. در شرایط آزمایشگاهی 16 رقم یونجه با استفاده از شش سطح پتانسیل آب (صفر، 2/0-، 4/0-، 6/0-، 8/0- و 1- مگاپاسکال) و به صورت آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند. طول و وزن hy;تر ریشه چه و ساقه چه گیاهچه های ارقام یونجه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد با کاهش پتانسیل آب وزن تر ریشه چه و ساقه چه و طول ساقه چه گیاهچه های یونجه کاهش یافت ولی طول ریشه چه آنها افزایش پیدا کرد البته بین سطح خشکی و رقم اثر متقابل وجود داشت. بر اساس نتایج قسمت اول آزمایش ده رقم شامل ارقام قمی، اصفهانی، همدانی، بمی، اردوبادی، قره یونجه، نیکشهری، یزدی، بغدادی و کودی برای انجام بررسی های بیوشیمیایی و نیز استفاده در آزمایش های گلدانی و مزرعه ای انتخاب شدند. با کاهش پتانسیل آب محتوای پراکسید هیدروژن و مالون دی آلدهید و نیز فعالیت آنزیم های آنتی‌اکسیدانی در ریشه چه و ساقه چه گیاهچه های یونجه افزایش یافت که البته تحت تأثیر سطح پتانسیل آب و رقم قرار داشت. در آزمایش گلدانی ارقام یونجه تحت چهار رژیم آبیاری شامل 55، 65، 75 و 85 درصد تخلیه آب قابل استفاده در یک آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار طی سال‌های 1391 و 1392 مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات مورفولوژیک، بیوشیمیایی و کیفی به صورت مجزا در قسمت هوایی و ریشه اندازه گیری شد. خشکی موجب افزایش محتوای پرولین، کربوهیدرات های محلول، پتاسیم، کلسیم، کاروتنوئید، مالون دی آلدهید و فعالیت آنزیم های آنتی‌اکسیدانی در برگ و ریشه همچنین افزایش محتوای پروتئین خام، نسبت برگ به ساقه اندام هوایی و نیز کاهش ارتفاع بوته، محتوای نسبی آب برگ، وزن خشک ریشه و اندام هوایی، محتوای کلروفیل، محتوای دیواره سلولی فاقد همی سلولز و دیواره سلولی گردید. لیکن اثر خشکی به سطح رژیم آبیاری و رقم بستگی داشت. بر اساس تجزیه خوشه ای صفات مورد ارزیابی رقم بغدادی به عنوان متحمل ترین رقم به خشکی در آزمایش گلدانی انتخاب شد و به دنبال آن ارقام قمی، بمی، نیکشهری، یزدی، قره یونجه، کودی، اصفهانی، اردوبادی و همدانی قرار داشتند. نتایج همبستگی بین صفات نشان داد شاخص حساسیت به تنش بالاترین همبستگی منفی را با صفات کربوهیدرات های محلول ریشه (95/0-r= )، پرولین ریشه (95/0- r=)، محتوای کاروتنوئید های اندام هوایی (95/0- r=)، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز ریشه (95/0- r=) و ارتفاع بوته (93/0- r=) و بالاترین همبستگی منفی را با صفت محتوای مالون دی آلدهید (95/0 r=) داشت و این صفات به عنوان بهترین نشانگرهای مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی جهت تعیین مقاومت به خشکی در ارقام یونجه در شرایط گلدانی معرفی شدند. آزمایش مزرعه ای به صورت آزمایش کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار طی سال های 1388 تا 1391 به اجرا گذاشته شد. کلیه صفات مورد ارزیابی در آزمایش مزرعه ای مشابه آزمایش گلدانی بود با این تفاوت که صفات مربوط به ریشه در آزمایش مزرعه ای سنجش نشد. تمام صفات مورد ارزیابی تحت تأثیر خشکی، چین و رقم قرار گرفتند. بر اساس تجزیه خوشه ای صفات مورد ارزیابی، رقم بغدادی به عنوان متحمل ترین رقم به خشکی انتخاب شد. بر اساس همبستگی بین صفات مورد ارزیابی و شاخص حساسیت به تنش صفت محتوای مالون دی آلدهید (96/0 r=) به عنوان بهترین نشانگر برای انتخاب ارقام متحمل به خشکی یونجه معرفی شد و پس از آن صفات فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز (94/0- r=)، محتوای کاروتنوئید (91/0- r=) و فعالیت آنزیم کاتالاز (90/0- r=) قرار داشتند. به طور کلی نتایج نشان داد پاسخ ارقام یونجه به خشکی به سطح تنش و رقم بستگی داشت و انتخاب رقم مقاوم به خشکی با استفاده از نشانگرهای مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی می تواند امکان‌پذیر باشد. به‌علاوه، رقم بغدادی متحمل ترین رقم به خشکی انتخاب شد و صفت محتوای مالون دی آلدهید به عنوان بهترین نشانگر برای انتخاب رقم متحمل به خشکی در یونجه معرفی گردید. کلمات کلیدی: تنش خشکی؛ یونجه؛ آنتی کسیدان؛ نشانگرهای بیوشیمیایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی