SUPERVISOR
Jamshid Razmjoo ghalaie,Hamid Reza Eshghizadeh Samani,M.Hossein Ehtemam,Amirhossein Khoshgoftarmanesh
جمشید رزمجو (استاد راهنما) حمیدرضا عشقی زاده سامانی (استاد مشاور) محمدحسین اهتمام (استاد راهنما) امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد مشاور)
STUDENT
Alireza Esmaeilirad
علیرضا اسماعیلی راد
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Evaluation of the Response to Salinity (NaCl) in Sensitive and Tolerant Rice Genotypesto Iron Deficiency in Nutrient Solution
Rice, as one of the most important crop grain in the world, is a staple food for more than two billion people in the world and its cultivation area and production is in third place among the crops in the world. Because of arid and semi-arid climate conditions, high phosphorous fixation in the soil, using the bicarbonate irrigation water, and low amount of organic matter in the soil; micronutrients deficiency such as iron often appears under such conditions. One of the strategies for this challenge in the soil is to select tolerant genotypes to iron deficiency (iron-use-efficiency genotypes) or use cultivars with high micronutrient uptake abilities. Salinity is also considered to be as one of the most important abiotic stress and reduces growth, quality, and yield of crops. One of the suitable strategies for cultivating plants under salinity condition is to select salinity-tolerant genotypes. Therefore, this research was conducted to evaluate Iranian rice genotypes under enrichment of chelated iron fertilizer in two levels (normal and iron deficient) and investigate tolerant and sensitive genotype responses to enhanced salinity levels. The experiments were separately carried out in the green house of Agricultural College, Isfahan University of Technology in 2013 and 2014. In the first experiment, twelve Iranian rice genotypes (in three groups of north landrace, north improved, and Iranian central cultivars) were evaluated in two levels of chelated iron fertilizer (5 and 50 mM in Yushida nutrient solution). In the second experiment, four genotypes with different sensitivity to iron deficiency (Zayandé-Roud, Kouhrang, Sazandegi, and Jozdan) were compared under four levels of salinity (0, 30, 60, 90 mM of chloride sodium). Both experiments were carried out in the form of factorial based on a completely randomized design with four replicates. The results of first experiment showed that iron content, shoot, root and total dry weights, leaf area, the length and volume of plant roots, and the number of tiller were significantly affected by genotypes, iron fertilizer, and their interaction. The average of individual total dry weight was about 0.215, 0.138, and 0.255 g in north landraces, north improved, and Iranian central cultivars under normal treatment of iron condition, respectively. However, 25.7, 35.2, and 23.0% reductions were noted under iron deficiency, respectively. Dependent on the reduced amount of biomass under iron deficiency condition; among central, north landraces, and north improved cultivars, the least and most sensitivity to iron deficiency in nutrient solution were Zayandé-Roud, Musa-Tarom, and Bejar; Jozdan, Amol 2, and Shiroudi; respectively. In the second experiment, dry weight, potassium and calcium contents in shoot and root, total dry weight, plant height, stay-green index, leaf area, the number of tiller; raceme weight, length, number and weight of kernel in plant were significantly affected by genotype, salinity, and their interaction. All of the measured traits reduced as salinity level increased. Also electrolyte leakage, sodium concentration, the Na/K and Na/Ca ratios in the shoot and root were significantly affected by genotype, salinity, and their interaction. However, these traits increased as salinity level increased. Decrease or increase was observed in the length of root depending on genotypes and salinity levels. Although interaction between genotype and salinity in root volume wasn’t significant, increased level of salinity caused a decrease in root volume. In the second experiment, the reduced amount of biomass under salinity stress was more than first experiment under iron deficiency treatment condition. Through increased in the level of salinity in the nutrient solution caused reduction in the individual biomass in all four genotypes, the least and most decreases were appeared in Zayandé-Roud and jozdan, respectively. In both experiments, Zayandé-Roud and Jozdan were the most tolerant and sensitive cultivars, respectively, under iron deficiency and salinity stress. The results of these experiments showed a considerable genetic variation in the measured traits of twelve Iranian landraces and improved cultivars under two levels of (5 and 50mM) iron chelated conditions as well as four genotypes under sodium chloride salinity stress in the nutrient solution. Based on the reduced amount of individual biomass under iron deficiency, Zayande-roud and Kouhrang were tolerant in contrast to Sazandegi and Jozdan that were sensetive. Also based on Na/K ratio, Kouhrang and Jozdan were more sensitive than Zayande-roud and Sazandegi in response to salinity. Keywords : Rice genotypes, Chelated Iron Fertilizer, Iron Deficiency, Salinity, Sodium, Potassium, Calcium, Electrolyte leakage.
برنجبهعنوانیکیازمهمترینغلاتدنیا،غذایاصلیبیشازدومیلیاردنفراز مردم جهان از جمله ایران راتشکیلمیدهد. بهطوریکهاینمحصول، ازنظر سطح زیر کشت و تولید در رتبه سوم جهان قرار دارد. به دلیل وجود شرایط اقلیمی خشک و نیمهخشک، مصرف بالای فسفر در خاک، بیکربناتی بودن آب آبیاری و پایین بودن میزان ماده آلی در خاک، اغلب کمبود عناصر کممصرف از قبیل آهناتفاق میافتد. یکی از راههای مناسب جهت مقابله با مشکل کمبود آهن در خاک انتخاب ژنوتیپهای متحمل به کمبودآهن (ژنوتیپهای آهن کارا) یاانتخاب و اصلاح ارقامی با قدرت جذب بیشتر عناصر کممصرف میباشد. شوری نیز یکی از مهمترین تنشهای غیرزنده و عامل محدود کننده رشد، کیفیت و عملکرد گیاهان محسوب میشود. یکی از راهکارهای مناسب برای زراعت در شرایط شور انتخاب ارقام مقاوم به شوری میباشد. لذا در این راستا پژوهش حاضر به منظور ارزیابی ژنوتیپهای برنج ایرانی در رابطه با تغذیه کود کلات آهن در دو غلظت 5 و50 میکرومولار محلول غذایی و بررسی پاسخ ژنوتیپهای متحمل و حساس به کمبود آهن نسبت به افزایش شوری در قالب دو آزمایش جداگانه تحت شرایط گلخانه در دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان طی سالهای 1392 و 1393 به اجرا درآمد. در آزمایش اول، 12 ژنوتیپ برنج ایرانی (در سه گروه ارقام محلیشمال، اصلاحشده شمال و مرکزی ایران) در دو سطح کودی کلات آهن (5 و 50 میکرومولار در محلول غذایی یوشیدا) ارزیابی شدند. در آزمایش دوم، چهار ژنوتیپ با حساسیت متفاوت به کمبود آهن (زایندهرود، کوهرنگ، سازندگی و جوزدان) در چهار سطح شوری (صفر، 30، 60، 90 میلیمولار کلریدسدیم) مورد مطالعه قرار گرفتند. هر دو آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با چهار تکرار اجرا شد. نتایج آزمایش اول نشان داد غلظت آهن و وزن خشک در اندام هوایی و ریشه، وزن خشک کل، سطح برگ، طول و حجم ریشه گیاه و تعداد پنجه به طور معنیداری تحت تأثیر ژنوتیپ، کودآهن و نیز برهمکنش بین آنها قرار گرفت. وزن خشک کل گیاه بهطور میانگین در ارقام محلیشمال، اصلاحشده شمال و مرکزی ایران در شرایط آهن معمولی به ترتیب 215/0، 138/0 و 255/0 گرم در هر بوته بود، که در اثر کمبود آهن به ترتیب 7/25، 2/35 و 0/23 درصد کاهش یافت. بر اساس میزان کاهش وزن خشک گیاه در شرایط کمبود آهن، در بین ارقام مرکزی، محلیشمال و اصلاحشده شمال به ترتیب ژنوتیپهای زایندهرود، موسیطارم و بجار کمترین و جوزدان، آمل2 و شیرودی بیشترین حساسیت را به کمبود آهن محلول غذایی نشان دادند. در آزمایش دوم در اثر تنش شوری، وزن خشک، غلظت پتاسیم و غلظت کلسیم در اندام هوایی و ریشه، وزن خشک کل، ارتفاع گیاه، شاخص سبزینگی، سطح برگ، تعداد پنجه، تعداد خوشه، وزن خوشه، طول خوشه، تعداد دانه و وزن دانه در بوته به طور معنی داری تحت تأثیر ژنوتیپ، شوری و نیز برهمکنش بین آنها قرار گرفت. به طوریکه با افزایش شوری کلیه صفات ذکر شده کاهش یافتند. همچنین نشت الکترولیت، غلظت سدیم، نسبت سدیم به پتاسیم و نسبت سدیم به کلسیم در اندام هوایی و ریشه به طور معنیداری تحت تأثیر ژنوتیپ، شوری و نیز برهمکنش بین آنها قرار گرفت. به طوریکه با افزایش شوری کلیه صفات ذکر شده افزایش یافتند. طول ریشه بسته به رقم و سطح شوری افزایش و یا کاهش نشان داد. هر چند برهمکنش رقم و شوری در حجم ریشه معنیدار نشد ولی با افزایش شوری حجم ریشه کاهش یافت. میزان کاهش وزن خشک گیاهان در شرایط شور در آزمایش دوم نسبت به شرایط کمبود آهن در آزمایش اول بیشتر بود. با افزایش میزا ن شوری در محلول غذایی وزن خشک گیاه در هر چهار ژنوتیپ مورد مطالعه کاهش یافت. به طوریکه کمترین و بیشترین کاهش به ترتیب به ژنوتیپهای زایندهرود و جوزدان تعلق داشت. در هر دو آزمایش ژنوتیپهای زایندهرود و جوزدان در بین ژنوتیپهای دیگر نسبت به کمبود آهن و تنش شوری به ترتیب متحمل و حساس بودند. نتایج این آزمایش نشان داد که تنوع ژنتیکی قابل ملاحظهای در صفات اندازهگیری شده 12 رقم محلی و اصلاح شده برنج ایرانی در سطوح 5 و 50 میکرومولار کلات آهن وهمینطور در چهار ژنوتیپ تحت تنش شوری کلرید سدیم محلول غذایی مشاهده شد. بر اساس میزان کاهش وزن خشک گیاه در شرایط کمبود آهن ژنوتیپهای زایندهرود و کوهرنگ متحمل و سازندگی و جوزدان حساس به کمبود آهن محلول غذایی بودند. بر اساس نسبت سدیم به پتاسیم، ژنوتیپهای کوهرنگو جوزدان نسبت به شوری حساستر از ژنوتیپهای زاینده رود و سازندگی بودند. کلمات کلیدی : ژنوتیپهای برنج، کلات آهن، کمبودآهن، شوری، سدیم، پتاسیم، کلسیم، نشت الکترولیت