SUPERVISOR
Morteza Zahedi,Hamid Reza Eshghizadeh Samani,Ahmad Arzani
مرتضی زاهدی (استاد راهنما) حمیدرضا عشقی زاده سامانی (استاد راهنما) احمد ارزانی (استاد مشاور)
STUDENT
Shahidollah Kazemi
شهیداله کاظمی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
The Response of Rice (Oryza sativa L.) Genotypes to Increased Sodium Chloride Concentration in Nutrient Solution under Ambient and Enriched Air CO2
Rice plays an important role in feeding of half the world's population, most of which are living in developing countries, including Iran. This crop occupies one third of the agricultural lands dedicated to cereal production and provides 35 to 60 percent of the calories consumed by 2.7 billion people. On the other hand, salinity is one of the major agricultural problems in Iran and it is nessasary to pay more attention to crop improvement and management under saline conditions. Morovere, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere has already reached 381 µM M-1 and is expected to rise up to 700 µM M-1 by the year 2100. Therefore, this study was conducted in two separate experiments under greenhouse condition at College of Agriculture, Isfahan University of Technology in 2013 in order to evaluate the responses of local and improved Iranian rice cultivars to salinity and also to increased level of carbon dioxide. In the first experiment, 27 rice cultivars (including three genetically grou local and improved cultivars from north and cultivars from center of Iran) were evaluated under two levels of salinity (0 and 100 mM NaCl in Yoshida’s nutrient solution). In the second experiment, four rice cultivars with different salt sensitivity (Neda, Deylamani, Shirodi and Domsorkh) were studied under four levels of salinity (0, 30, 60, 90 mM NaCl in Yoshida nutrient solution) and two levels of ambient (360±50 µM) and enriched (700±50 µM) carbon dioxide. In both experiments, treatments were arranged as factorial in a completely randomized design with three replications. In the first experiment leaf area, root length, root volume and total plant dry weight were significantly reduced under 100 mM NaCl salinity and the extent of reductions were different among tested cultivars. On average, total plant dry weight of local and improved cultivars from north and cultivars from center of Iran were 0.94, 1.09 and 1.38 gr/plant and reduced by 45, 49 and 57 percent under saline condition. Based on the reductions in total plant dry weight due to salinity, among local cultivars from north Deylamani and Domsorkh and among improved cultivars from north Neda and Shirodi were the most tolerant and sensitive cultivars, repectively. Among cultivars from center of Iran, Juzan was more salt tolerant than Zayanderood and Sazandegi. In the second experiment in which plants were harvested at two growth stages (21 and 42 days after treatments), plant height, root length, leaf area, shoot dry weight and the concentration of potassium in shoot and roots were decreased while the concentration of proline, malon-dialdehyde, sodium and the ratio of sodium to potassium in shoot and roots were increased under salt stress. Salinity decreased or increased the concentration of chlorophyll, carotenoids and soluble carbohydrates, depending on cultivar, salt and carbon dioxide levels. The extent of reductions in plant dry weight was greater at first than at second harvest. Plant dry weight of all four rice cultivars were increased under enriched level of carbon dioxide at the first harvest and the increase was highest in Neda. Howevere, this increase was only observed in cultivars Neda and Deylamani at the second harvest. Increasing level of carbon dioxide alleviated the negative effects of salinity on shoot dry weight of Shirodi but not other cultivars. The results of the this experiment showed that the effect of increasing level of carbon dioxide on growth and response of rice plants is dependent on salinity level, used cultivar and plant growth stage. Key words : Rice Cultivars, Salt stress, CO 2 enrichment, Proline, Soluble carbohydrates, Malon-dialdehyde, Sodium, Potassium.
برنج نقش مهمی در تغذیه نیمی از مردم جهان که بیشتر آنها در کشورهای در حال توسعه مانند ایران زندگی میکنند، دارد. این محصول یک سوم سطح زیر کشت غلات دنیا را اشغال کرده است و 35 تا 60 درصد کالری مورد نیاز 7/2 میلیارد نفر از جمعیت جهان را تامین میکند. از سوی دیگر شوری یکی از مشکلات عمده کشاورزی ایران می باشد و ارائه راهکارهای مناسب برای زراعت در شرایط شور نیاز به توجه بیشتری دارد. همچنین، در حال حاضر غلظت کربن دیاکسید جو به سطح 381 میکرومول بر مول رسیده و پیشبینی میشود تا سال 1479 به بیش از 700 میکرومول بر مول برسد. لذا، این مطالعه به منظور ارزیابی حساسیت ارقام برنج بومی و اصلاح شده ایرانی به تنش شوری و بررسی پاسخ ارقام متحمل و حساس به افزایش غلظت دی اکسید کربن محیط در قالب دو آزمایش جداگانه تحت شرایط گلخانه در دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1392 به اجرا درآمد. در آزمایش اول، 27 رقم برنج ایرانی (در سه گروه ارقام محلی شمال، اصلاح شده شمال و مرکزی ایران) در دو سطح شوری (صفر و 100 میلی مولار کلرید سدیم در محلول غذایی یوشیدا) ارزیابی شدند. در آزمایش دوم، چهار رقم با حساسیت متفاوت به شوری ( ندا، دیلمانی، شیرودی و دم سرخ) در چهار سطح شوری (صفر، 30، 60، 90 میلیمولار کلرید سدیم) و دو محیط با غلظت معمول (حدود 360 میکرومول) و غنیشده (حدود 700 میکرومول برمول) دی اکسیدکربن هوا مورد مطالعه قرار گرفتند. هر دو آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در آزمایش اول سطح برگ، طول ریشه، حجم ریشه و وزن خشک کل گیاه در اثر شوری 100 میلی مولار کاهش معنی داری یافت و میزان کاهش در ارقام مختلف متفاوت بود. وزن خشک کل گیاه بطور میانگین در ارقام محلی شمال، اصلاح شده شمال و مرکزی ایران در شرایط غیر شور بهترتیب 94/0، 09/1، 38/1 گرم در هر بوته بود، که در اثر شوری بهترتیب 45، 49 و 57 درصد کاهش یافت. بر اساس میزان کاهش وزن خشک گیاه در شرایط شور، در بین ارقام محلی شمال ارقام دیلمانی و دم سرخ و در بین ارقام اصلاح شده شمال ارقام ندا و شیرودی به ترتیب متحمل ترین و حساس ترین ارقام به تنش شوری بودند. در بین ارقام مرکزی کشور نیز رقم جوزان تحمل بالاتری نسبت به ارقام زاینده رود و سازندگی نشان داد. در آزمایش دوم که برداشت گیاهان طی دو مرحله (21 و 46 روز پس از اعمال تیمارها) صورت گرفت، در اثر شوری ارتفاع گیاه، طول ریشه، سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی، غلظت پتاسیم در اندام هوایی و ریشه کاهش ولی غلظت پرولین، مالون دی آلدهید، سدیم در ریشه و اندام هوایی، نسبت سدیم به پتاسیم در اندام هوایی و ریشه افزایش یافت. غلظت کلروفیلa و b، کارتنوئید و کربو هیدرات های محلول بسته به رقم، سطح شوری و غلظت دی اکسید کربن هوا در اثر شوری افزایش و یا کاهش نشان داد. میزان کاهش وزن خشک گیاهان در شرایط شور در برداشت دوم بیشتر بود. با افزایش غلظت دی اکسید کربن محیط وزن خشک گیاه در برداشت اول در هر چهار رقم مورد مطالعه افزایش یافت و بیشترین افزایش مربوط به رقم ندا بود. درحالی که در برداشت دوم افزایش وزن خشک اندام هوایی در اثر غنی سازی غلظت دی اکسید کربن فقط در ارقام ندا و دیلمانی مشاهده گردید. افزایش غلظت دی اکسید کربن موجب تعدیل اثرات شوری بر وزن خشک گیاه در رقم شیرودی گردید ولی در ارقام دیلمانی و دم سرخ اثرات منفی تنش شوری را کاهش نداد. نتایج این آزمایش نشان داد که تاثیر افزایش غلظت دی اکسید کربن محیط بر رشد گیاه برنج و واکنش این گیاه به تنش شوری به سطح شوری، رقم مورد مطالعه و مرحله رشد گیاه بستگی دارد. کلمات کلیدی : ارقام برنج ، شوری، غنی سازی دی اکسید کربن، پرولین، کربو هیدرات های محلول، مالون دی آلدهید، سدیم، پتاسیم