SUPERVISOR
محمدرضا سبزعلیان دستجردی (استاد راهنما) قدرت اله سعیدی (استاد مشاور) اقافخر میرلوحی فلاورجانی (استاد راهنما)
STUDENT
Zahra Khedri gharibvand
زهرا خدری غریبوند
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Evaluation of drought tolerance in tetraploid genotypes of wheat (Triticum turgidumspp) at germination and seedling stage
This research was done in two studies (field and laboratory) to evaluate drought stress tolerance of some tetraploid wheats ( Triticum turgidum L.) derived from six different suecies. In the first experiment genotypes were field evaluated under normal and water stress conditions in a randomized complete block design with two replications. Physiological traits and yield components were evaluated at the reproductive and maturity stages respectively. In the second experiment the germination percentage of harvested seeds from the first experiment were evaluated in four levels of water stress (0, -4, -8 and -12 bar) using polyethylene glycol (PEG) 6000 in three replications. Results of the first experiment showed that one genotype from d icoccum and all genotypes of durum . had the lowest H 2 O 2 and MDA content and the highest protein content and Na+ concentration. Combined mean comparisons showed that plant genotype had a significant effect on all yield traits and five genotypes of durum (2, 5, 4, 6 and 1) had the highest seed yield, respectively. In contrast, genotypes 30, 25 and 31 of dicoccum , polonicum and persicum had the lowest seed yield, respectively. Although bread wheat and suecies durum were better than other suecies for all the traits in two experiments under normal condition, but different results were observed in the water stress condition. In the second experiment, osmotic potential levels had a significant effect on all yield traits (p?0.01). Mean comparison showed that no significant differences were observed for seedling length, cleoptile length, seedling fresh weight, radicle fresh weight, seedling dry weight and radicle dry weight at -8 and -12 bar treatment. Also, the lowest values of these traits were observed at these levels. Increasing the levels of osmotic potential decreased all the studied traits. Thus, the highest and lowest value of these traits were observed at control and -12 bar respectively. Significant differences (p?0.01) were observed for all traits among the genotypes indicating the significant genetic difference between the suecies used. The effect of environment and interactions were also significant (p?0.01) for most of the traits including percent and germination rate. Genotype × environment interactions at stress condition showed that the highest and lowest percent and germination rate were observed in genotype 16 of Turanicum and genotype 22 from Polonicum suecies respectively. The results of principal component analysis showed that genotypes 2 and 5 from durum had high yield under both water stress and non-stress conditions. Also, genotypes 25, 30 and 31 from dicoccum , polonicum and persicum had low yield under both stress and non-stress conditions respectively. Cluster analysis divided genotypes in three groups under water stress and four groups at non-stress conditions, respectively. The results of cluster analysis were consistent with the results obtained from 3D or 2D biplot. It can be concluded that the highest resistance to drought stress was observed in durum genotypes and the lowest was observed in the three suecies of dicoccum , polonicum and persicum . Key words : tetraploid wheat, drought stress, germination, yield, physiological traits
این پژوهش به منظور ارزیابی تحمل به خشکی بذور 33 ژنوتیپ گندم تتراپلوئید( تورجیدوم ) از شش زیر گونه مختلف به همراه سه ژنوتیپ گندم نان (به عنوان شاهد) در دو بخش مزرعه ای و آزمایشگاهی انجام گرفت. در آزمایش اول این 36 ژنوتیپ در نیمه دوم آبان ماه 1396 در مزرعه آموزشی پژوهشی دانشگاه صنعتی اصفهان در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو تکرار کشت و پس از اعمال دو تیمار آبیاری (شاهد و تنش) در مرحله زایشی صفات فیزیولوژیک و در مرحله رسیدگی صفات عملکردی مورد مطالعه قرار گرفت. در آزمایش دوم بذور برداشت شده از آزمایش اول در محیط آزمایشگاه از نظر تحمل به خشکی در مرحله جوانه زنی با استفاده از محلول پلی اتیلن گلایکول (PEG) 6000 در چهار سطح خشکی (صفر، 4-، 8- و(bar)12-) و به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمایش اول نشان داد که ژنوتیپ های مربوط به زیرگونه دوروم کمترین غلظت هیدروژن پراکسید و مالون دی آلدئید (به استثنای ژنوتیپ شماره 9 از زیر گونه دایکوکوم) و هم چنین بیشترین غلظت پروتئین و یون سدیم را به خود اختصاص دادند. به منظور بررسی اثر تنش خشکی انتهایی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم ، مقایسه میانگین ژنوتیپ های مورد بررسی، در دو رژیم رطوبتی و به صورت طرح تجزیه مرکب در قالب بلوک کامل تصادفی انجام پذیرفت. با توجه به معنی دار شدن اثر ژنوتیپ بر روی کلیه صفات عملکردی، پنج ژنوتیپ از زیرگونه دوروم (ژنوتیپ های شماره 2، 5، 4، 6 و 1) به ترتیب بالاترین مقدار عملکرد دانه را به خود اختصاص دادند. هم چنین ژنوتیپ های شماره 30، 25 و 31 متعلق به زیرگونه های دایکوکوم ، پولونیکوم و پرسیکوم به ترتیب کمترین مقدار عملکرد دانه را به خود اختصاص دادند. اگر چه گندم نان و زیر گونه دوروم در شرایط عدم تنش از نظر صفات مورد بررسی در آزمایش اول و دوم در مقایسه با بقیه زیر گونه ها بهتر بودند ولی در شرایط تنش آبی نتایج متفاوتی مشاهده گردید. در آزمایش دوم با توجه به معنی دار شدن اثر سطوح پتانسیل اسمزی بر روی کلیه صفات مورد بررسی (01/0 p?) ، با انجام مقایسه میانگین مشخص گردید که برای صفات طول ساقه چه، طول کلئوپتیل، وزن تر ساقه چه، وزن تر ریشه چه، وزن خشک ساقه چه و وزن خشک ریشه چه در سطوح 8- و(bar) 12- تفاوت معنی داری مشاهده نشد و در این سطوح کمترین مقادیر این صفات مشاهده گردید. لازم به ذکر است با افزایش سطوح پتانسیل اسمزی کلیه صفات مورد نظر کاهش نشان دادند به طوری که بیشترین مقدار این صفات در سطح صفر (شاهد) و کمترین مقدار در سطح چهار تنش ( bar 12-) مشاهده گردید . بین ژنوتیپ های مورد مطالعه نیز از نظر کلیه صفات مورد بررسی (به جز وزن تر ساقه چه) تفاوت معنی داری در سطح احتمال 1 درصد مشاهده گردید. این امر بیانگر آن است که بین ارقام استفاده شده در این آزمایش تفاوت ژنتیکی قابل توجهی وجود دارد. اثر محیط و هم چنین اثرات متقابل نیز بر روی اکثر صفات مورد بررسی از جمله درصد و سرعت جوانه زنی در سطح احتمال یک درصد معنی دار گردید. در بررسی اثر ژنوتیپ و هم چنین اثر متقابل ژنوتیپ در محیط (در شرایط تنش) ، بیشترین مقدار درصد و سرعت جوانه زنی در ژنوتیپ شماره 16 از زیر گونه تورانیکوم مشاهده شد و کمترین مقادیر درصد و سرعت جوانه زنی در ژنوتیپ شماره 22 متعلق به زیر گونه پولونیکوم مشاهده شد. با توجه به آزمایش مزرعه ای، در شرایط عدم تنش ژنوتیپ شماره 22 از زیر گونه پولونیکوم کمترین مقادیر درصد و سرعت ظهور گیاه چه را نیز به خود اختصاص داد. بنابراین ژنوتیپ شماره 16 در مرحله جوانه زنی و تحت شرایط تنش خشکی از مقاومت به تنش بالایی برخوردار می باشد. هم چنین ژنوتیپ شماره 22 در مرحله جوانه زنی مقاومت به تنش پایینی را دارا بود. نتایج حاصل از تجزیه به مؤلفه های اصلی در شرایط عدم تنش و تنش نشان داد که ژنوتیپ های شماره 2 و 5 (ارقام دنا و یاواروس ، زیرگونه دوروم ) در شرایط عدم تنش و تنش عملکرد بالایی داشتند و جزء ژنوتیپ های متحمل به تنش خشکی محسوب می شوند. هم چنین ژنوتیپ hy;های شماره 25، 30 و 31 از زیرگونه های دایکوکوم ، پولونیکوم و پرسیکوم در هر دو شرایط عدم تنش و تنش عملکرد پایینی را به خود اختصاص دادند. در تجزیه خوشه ای بیشترین تمایز بین گروه ها در شرایط عدم تنش، با سه خوشه و در شرایط تنش در چهار خوشه حاصل شد. نتایج حاصل از گروه بندی ژنوتیپ ها با استفاده از این تجزیه با نتایج به دست آمده از ترسیم سه بعدی یا ترسیم بای پل مطابقت نشان داد. به طور کلی بر اساس نتایج آزمایش اول و دوم می توان نتیجه گرفت که ژنوتیپ های زیر گونه دوروم بیشترین مقاومت به تنش خشکی را از خود نشان دادند و کمترین مقاومت به تنش خشکی در زیر گونه های دایکوکوم ، پولونیکوم و پرسیکوم مشاهده شد. کلمات کلیدی: گندم تتراپلوئید، تنش خشکی، جوانه زنی، عملکرد، صفات فیزیولوژیک.