پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی
سال:1391 | دوره:4 | شماره:10 |تعداد مقالات:9

به منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی و تعیین روابط ژنتیکی ژنوتیپ های لوبیای معمولی تحت شرایط بدون تنش و تنش خشکی انتهای فصل، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار و دو شرایط، در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران در سال زراعی 89- 88 اجرا گردید. چهارده صفت مورفولوژیکی و زراعی در 49 ژنوتیپ لوبیای معمولی اندازه گیری شد. که شامل صفات تعداد روز تا 50% گلدهی، تعداد روز تا 50% غلاف دهی، طول غلاف، عرض غلاف، تعداد بذر در غلاف، طول بذر، عرض بذر، قطر ساقه، وزن غلاف با بذر، تعداد غلاف پر در بوته، تعداد کل غلاف در بوته، تعداد بذر در بوته، وزن 100 دانه و عملکرد تک بوته بود. با توجه به نتایج تجزیه خوشه ای بر اساس صفات مورفولوژیکی و زراعی، تحت هر دو شرایط مورد بررسی ژنوتیپ ها در 4 گروه دسته بندی شدند. در این مطالعه، دو متغیر کانونیکی اول معنی دار بودند. در تجزیه تابع تشخیص کانونیکی دو متغیر کانونیک اول با داشتن مقادیر ویژه بالاتر از یک، در مجموع در شرایط بدون تنش 88.5 درصد و در شرایط تنش خشکی 94.7 درصد واریانس موجود را توجیه کردند. تجزیه تشخیص کانونیکی در شناسایی تنوع ژنتیکی و صفاتی که بهترین توصیف را از تنوع بین ژنوتیپ ها داشتند، مفید واقع شد. تجزیه کلاستر نیز ژنوتیپ ها را به گروههای مشابه تفکیک نمود.

رادیکال های آزاد اکسی‍ژن مهمترین عامل تنش گیاهان به شمار می روند. آنزیم های سوپراکساید دیسموتاز به عنوان اولین سد دفاعی گیاهان در مقابل سمیت اکسیژن، رادیکال های سوپراکساید را تجزیه می نمایند. این آنزیم ها برای حیات هوازی ضروری بوده و در فرآیند مقاومت در برابر تنش ها و طول عمر گیاه نقش موثری ایفا می نمایند. گیاه آلروپوس لگوپوئیدس از جمله گیاهان هالوفیتی است که بدلیل تحمل بالا به شوری خاک، دارای فعالیت مناسبی از آنزیم های سوپراکساید دیسموتاز می باشد. با طراحی پرایمرهایی از ژن های SOD سایر گیاهان خانواده گندمیان، اقدام به جداسازی ژن هایی از گیاه هالوفیت آلروپوس لگوپوئیدس گردید. در فرآیند این تحقیق، دو ژن جدید به نام های پیشنهادی ALSOD1 و ALSOD2 از این گیاه هالوفیت جدا و پس از همسانه سازی در ناقل pTZ57R/T باکتریایی ای، کولی، تعیین توالی گردیدند. با تعیین توالی این ژن ها مشخص گردید که هر کدام از این ژن ها 152 امینو اسید را کد می نمایند و از نظر توالی نیز شباهت زیادی با ژن سوپراکساید دیسموتاز سایر گیاهان خانواده گندمیان از جمله آلروپوس لیتورالیس (92%)، ذرت (89%)، ارزن (88%) و برنج (87%) دارند.

به منظور بررسی تنوع ژنتیکی ارقام یونجه در شرایط تنش شوری آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر روی 20 ژنوتیپ یونجه در 5 سطح شوری (0، 75، 150، 225 و 300 میلی مولار) با نمک کلرید سدیم صورت پذیرفت. آزمایش در گلدان های حاوی 1:2 خاک زراعی- ماسه انجام شد و تا 45 روز پس از کاشت، آبیاری صورت گرفت بعد از آن تیمارهای شوری اعمال گردیدند و پس از 14 روز صفات تعداد برگ در بوته، طول ریشه، طول ساقه، طول گیاه، نسبت طول ریشه به طول ساقه، وزن تر گیاه، وزن خشک گیاه و نسبت وزن خشک به وزن تر گیاه اندازه گیری شدند. در اثر اعمال شوری کلیه صفات در فاکتور تنش در سطح احتمال 1 درصد معنی دار شدند. با افزایش میزان شوری تمام صفات به جزء نسبت طول ریشه به طول ساقه کاهش پیدا کردند. نتایج این تحقیق نشان داد که دز بحرانی حساسیت به تنش شوری در اندام های هوایی از قبیل تعداد برگ در بوته، طول ساقه، طول گیاه، وزن تر گیاه، وزن خشک گیاه، شوری 150 میلی مولار و برای صفت طول ریشه 300 میلی مولار می باشد. با استفاده از تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های KFA1، KFA11، KFA14 و KFA15 با منشا قره یونجه، KFA4، KFA6 و KFA16 با منشا همدانی و رقم بمی گرمسیری در گروه متحمل ترین و ژنوتیپ های KFA3 با منشا قره یونجه، KFA5 و KFA17 با منشا همدانی، KFA7 با منشا رهنانی، ارقام نیکشهری گرمسیری و یزدی گرمسیری در گروه حساس ترین و KFA8، KFA10، KFA12 و KFA13 با منشأ قره یونجه، KFA2 با منشا همدانی و KFA9 با منشا چالشتر شهرکرد در گروه نیمه متحمل به تنش شوری قرار گرفتند.

به منظور بررسی سطوح متفاوت پلوئیدی گندم و مقایسه آنها با آمفی پلوئیدهای تریتیکاله و تریتی پایرم، از نظر عملکرد دانه و برخی اجزای عملکرد تعدادی از ژنوتیپ های گندم های دیپلوئید، تتراپلوئید، هگزاپلوئید، تریتیکاله، تریتی پایرم در یک آزمایش مزرعه ای در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در فصول کشت پاییز و بهار مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج بیانگر تنوع ژنتیکی بین و درون گونه های مورد مطالعه برای تمام صفات مورد مطالعه در هر فصل کشت بود. اثر فصل کاشت و اثر متقابل ژنوتیپ × فصل کاشت نیز معنی دار بود و کلیه صفات در کشت بهاره در مقایسه با کشت پاییزه کاهش نشان دادند. مقایسه متعامد بین گونه ها نشان داد هر چند گندم دیپلوئید تعداد سنبله در واحد سطح و عملکرد بیولوژیک بالایی تولید نمود اما تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت کمتری نسبت به سایر گونه ها نشان داد. تریتیکاله با داشتن تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه بالا، بیشترین عملکرد دانه را تولید نمود که در کل این تفاوت ها تا حدودی می تواند بیانگر نقش متفاوت ژنوم های این گیاهان و همچنین فصل کشت در بروز این صفات باشد. ضرایب همبستگی صفات با عملکرد در دو فصل نشان داد در کل تعداد دانه در سنبله در گونه های تتراپلوئید و هگزاپلوئید نسبت به سایر صفات همبستگی بالاتری را با عملکرد دانه نشان دادند و در گندم هگزاپلوئید وزن هزار دانه نقش مهمتری در عملکرد دانه در مقایسه با گندم تتراپلوئید داشت.

به منظور استفاده از بافت هاپلوئیدی گیاه چغندرقند برای تولید گیاهان تراریخته خالص از نظر ژن انتقالی، ابتدا یک سری آزمایش برای تکثیر و جوانه زایی جنین های هاپلوئید حاصل از کشت تخمک انجام گرفت. بدین ترتیب مشخص گردید که محیط کشت پایه MSB یا PGoB به همراه 3 درصد ساکارز با ترکیب هورمونی 0.2 میلی گرم در لیتر بنزیل آدنین (BA) و 0.5 میلی گرم در لیتر نفتالن استیک اسید (NAA) می تواند برای تکثیر جنین های هاپلوئید و محیط کشت پایه MSB نصف غلظت به همراه یک درصد ساکارز برای تکامل جنین ها و تولید جوانه به کار رود. همچنین برای تولید جوانه رویشی از برگ هاپلوئید از محیط کشت  PGoB حاوی یک میلی گرم در لیتر BA و یکی میلی گرم در لیتر NAA استفاده گردید. پس از انجام آزمون های فوق از کالوس های جنین زا و نیز برگ جوانه های حاصل از جنین هاپلوئید برای تراریختی با آگروباکتریوم تومه فاسینس حامل ناقل دوگانه pBI121 استفاده گردید. بافت های تلقیح شده پس از دو روز نگه داری در کشت توام به محیط گزینش حاوی 50 میلی گرم در لیتر کانامایسین منتقل شدند. پس از 5-3 هفته جوانه های حاصل از هر دو نوع جداکشت با سنجش Gus مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که برگ و جنین هاپلوئید هر دو قابلیت زیادی در تولید جوانه های تراریخته دارا می باشند.

در این مطالعه قابلیت کالوس زایی و باززایی ارقام برنج (طارم جلودار، طارم دانش، سنگ طارم و ندا) مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای کالوس زایی از محیط کشت پایه MS حاوی سه سطح 2.0، 2.5 و 3.0 میلی گرم در لیتر هورمون 2, 4-D و برای باززایی از محیط کشت MS حاوی سطوح مختلف هورمون های BAP، NAA و Kin استفاده شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 4 تکرار در آزمایشگاه بیوتکنولوژی دانشکده­ی علوم زراعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال 1389 انجام گرفت. نتایج نشان داد که رقم طارم دانش بیشترین (c-=%81.92) و رقم طارم جلودار کمترین (c-=%23.82) کالوس­زایی را در بین ارقام مورد مطالعه داشتند. واکنش ارقام برای کالوس زایی در غلظت های 2.0 و 2.5 میلی گرم در لیتر 2, 4-D بیش از غلظت 3 میلی گرم در لیتر بوده است. اثر متقابل غلظت های 2, 4-D و ارقام نشان داد که رقم طارم دانش در هر سه سطح 2, 4-D و رقم ندا در دو سطح 2.0 و 2.5 میلی گرم در لیتر بیشترین میزان کالوس زایی را داشته اند. ارزیابی باززایی ارقام نیز نشان داد که رقم طارم دانش (c-=%20.0) و ندا (c-=%16.7) به ترتیب در تیمار با هورمون های BAP و Kin بیشترین باززایی را در بین ارقام مورد آزمایش داشتند. همچنین رقم طارم جلودار در تیمارهای هورمونی BAP و Kin کمترین باززایی (c-=%3.3) را داشت.

دستیابی به روش های کم هزینه و کوتاه مدت جهت دسترسی به لاین های متحمل به تنش های غیرزنده در برنامه های به نژادی گیاهی از کاربردهای مهم کشت بافت می باشد. در این تحقیق، ابتدا میزان کالوس زایی ریزنمونه های جنین نارس، محور زیر لپه و ریشه ارقام پنبه ساحل، سپید، نامبر 200، باربادنس و خرداد روی محیط کشت MS حاوی ترکیبات مختلف هورمون های 2, 4-D و BAP مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج تجزیه واریانس، میزان کالوس زایی تحت تاثیر رقم، نوع ریزنمونه، ترکیب هورمونی محیط کشت و اثر متقابل ریزنمونه × محیط کشت در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود . بر اساس مقایسه میانگین داده ها به روش آزمون حداقل اختلاف معنی دار ، بیشترین میزان کالوس زایی مربوط به ریزنمونه جنین نارس و رقم نامبر 200 بود که روی محیط کشت MS حاوی 0.5 میلی گرم در لیتر 2, 4-D مشاهده گردید، درحالی که ریزنمونه ریشه رقم سپید کمترین میزان کالوس زایی را نشان داد. با انتقال کالوس های تولید شده به محیط کشت های حاوی غلظت های مختلف کلرید سدیم و بررسی میزان رشد نسبی کالوس ها مشخص گردید که تحمل ریزنمونه ها به کلرید سدیم تحت تاثیر رقم، نوع ریزنمونه، غلظت کلرید سدیم و تمام اثرات متقابل آنها در سطح احتمال یک درصد معنی دار می باشد. بیشترین میزان رشد نسبی کالوس ها روی محیط کشت های شوری، مربوط به ریزنمونه جنین نارس و ارقام خرداد و سپید به ترتیب با 77.3 و 76.2 درصد بود، درحالی که ریزنمونه ریشه رقم نامبر 200 با 17.9 درصد کمترین میزان تحمل را به کلرید سدیم نشان داد. رشد نسبی کالوس ها در تمام ریزنمونه ها و ارقام، با افزایش غلظت شوری در محیط کشت کاهش پیدا کرد به طوری که تیمار شاهد (بدون کلرید سدیم) با 51.6 درصد بالاترین میزان رشد نسبی و محیط کشت حاوی 3 میلی گرم در لیتر کلرید سدیم، پایین ترین سرعت رشد نسبی کالوس را با 20.6 درصد به خود اختصاص دادند. با انتقال ریزنمونه های متحمل انتخاب شده به محیط کشت های با غلظت های بالاتر 3.5 و 4 میلی گرم در لیتر کلرید سدیم مشخص گردید که هیچ یک از کالوس ها و ریزنمونه ها قادر به زنده مانی و رشد روی این محیط کشت ها نبودند.

در این مطالعه تجزیه به عامل ها و تعیین سهم صفات مختلف در بروز صفات کمیدر جو مورد بررسی قرار گرفت. 40 ژنوتیپ جو به صورت کرت های خرد شده و در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار مورد آزمایش قرار گرفتند. سطوح تنش آبی به عنوان عامل اصلی به صورت آبیاری کامل (شاهد)، تنش متوسط (یک دوم آب آبیاری) و تنش شدید (قطع آبیاری) و ژنوتیپ ها به عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شدند. عملکرد دانه تنها با مقدار انتقال ماده خشک ساقه همبستگی مثبت و معنی دار در سطح احتمال یک درصد نشان داد. نتایج تجزیه به عامل ها در شرایط بدون تنش و تنشیک دوم آبیاری، 5 عامل اول و در شرایط تنش قطع آبیاری 4 عامل اولرا تعیین کرد که به ترتیب 83.96%، 83.66% و 74.13% از تغییرات داده ها را توجیه نمودند. در کل، در هر سه سطح تنش صفات سهم انتقال ماده خشک از ساقه و سپس پدانکل به دانه بسیار حایز اهمیت بودند و با افزایش سطح تنش صفات مقدار انتقال ماده خشکاز ساقه و پدانکل، وزن هزار دانه، ارتفاع بوته، طول میانگره دوم، طول پدانکل و طول محور سنبله اهمیت بیشتر و صفات کارایی انتقال از ساقه و پدانکل به دانه، تعداد دانه در سنبله و عملکرد دانه اهمیت کمتری در گزینش بهترین ژنوتیپ ها پیدا کردند. به طور کلی، از نتایج حاصل می توان چنین استنباط کرد که صفات مربوط به انتقال می توانند شاخص های مهمی برای ارزیابی و انتخاب ژنوتیپ های جو تحت شرایط تنش خشکی به حساب آیند.

شناسایی صفات کلیدی تعیین کننده عملکرد تحت شرایط تنش خشکی جهت اصلاح گیاهان زراعی نیازمند درک مبانی فیزیولوژیکی عملکرد گیاه است و یکی از علوم تقریبا جدیدی که کمک زیادی در درک مبانی فیزیولوژیکی رشد و نمو گیاهان زراعی می کند مدل سازی است. این مطالعه نیز با هدف شناسایی صفات تعیین کننده عملکرد گندم تحت شرایط تنش خشکی با بهره­گیری از رهیافت مدل سازی صورت گرفت. بدین منظور ابتدا آزمون تایید مدل روی مدل SWB-WGro که قبلا در شرایط آب و هوایی مشهد تعیین اعتبار شده بود، صورت گرفت. سپس صفات مناسب جهت طراحی تیپ ایده آل گندم توسط تکنیک آنالیز حساسیت مدل شناسایی شد. آزمون تایید مدل نشان داد که توانایی مدل از نظر شبیه سازی عملکرد نهایی گندم تحت گستره ای از مقادیر متفاوت فراهمی آب عالی بود (RMSE%=4.32-9.71) در نهایت تیپ ایده آل مناسب برای شرایط تنش خشکی در شرایط آب و هوایی مشهد تیپی با برگ های نازک و عمودی همراه با غلظت نیتروژن برگ بالا، سبزبمان طولانی­تر، سرعت نمو کمتر قبل از مرحله گلدهی و سرعت نمو بالاتر بعد از آن تعریف شد.