ارزیابی مزرعه‌ای تنش کوتاه‌مدت گرما در قبل و بعد از گل‌دهی بر کربوهیدرات‌های محلول گندم نان بهاره (.Triticum aestivum L) در شرایط آب‌وهوایی اهواز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق دکتری زراعت دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

2 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

3 مرکز بین‌المللی اصلاح ذرت و گندم (CIMMYT)، کرج

چکیده

به‌منظور بررسی دوره‌های کوتاه‌مدت تنش گرما بر محتوای کربوهیدرات محلول دم گل آذین و اندازه دانه گیاه گندم در مزرعه آزمایش حاضر در سال زراعی 94-1393 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان به صورت بلوک-های نواری در سه تکرار اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی شامل چهار ژنوتیپ گندم بهاره بود. تنش گرما (حداکثر 35 سانتی‌گراد) با نصب اتاقک‌های تولید تنش حرارتی بر روی کرت‌ها اعمال گردید. بوته‌های گندم به مدت سه روز متوالی در مرحله ظهور سنبله (H1) ، و یا در ابتدای تشکیل دانه (H2) ، در معرض تنش گرما قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اختلافات معنی‌داری در سطوح تنش گرما و صفات ژنوتیپ‌ها وجود دارد. تنش گرما (H1 یا H2 ) باعث کاهش معنی‌دار وزن تک‌دانه و تعداد دانه در سنبله گردید. وزن تک‌دانه در بین ژنوتیپ‌های تحت تنش دو هفته پس از گرده‌افشانی بین 4.5 تا 17 درصد کاهش یافت. بر اساس تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه ژنوتیپ‌های اترک، چمران و اروند متحمل به گرما شناخته شدند. تنش گرما (میانگین H1 و H2) حداکثر محتوای کربوهیدرات محلول دم گل آذین را 26 درصد و میزان انتقال آن را 15 درصد کاهش داد. کاهش معنی‌دار کربوهیدرات محلول دم گل آذین از 21 روز پس از گرده‌افشانی شروع شد. کاهش در وزن تک‌دانه و در بین ژنوتیپ‌ها به‌طور منفی با حداکثر محتوای کربوهیدرات محلول دم گل آذین ارتباط داشت. در همه ژنوتیپ‌ها انتقال بیشتر کربوهیدرات در شرایط تنش با افزایش اندازه دانه همراه بود. در این آزمایش همبستگی معنی‌داری بین تعداد دانه در سنبله با وزن تک‌دانه و میزان کربوهیدرات انتقال یافته به دست نیامد. نتایج حاکی از آن بود که ژنوتیپ‌های چمران و اترک با ذخایر کربوهیدرات ساقه بالاتر و انتقال بیشتر آن در رشد و نمو دانه تحت شرایط تنش گرما برتری دارند.

کلیدواژه‌ها


Blum, A., Sinmena, B., Mayer, J., Golan, G., Shpiler, L., 1994. Stem reserve mobilization supports wheat-grain filling under heat-stress. Australian Journal of Plant Physiology. 21,771–781.

Calderini, D.F., Abeledo, L.G., Savin, R., Slafer, G.A., 1999. Effect of temperature and carpel size during pre-anthesis on potential grain weight in wheat. Journal of Agricultural Science. 132, 453–459.

Dhadhwal, V.K., 1989. Effect of Temperature on Wheat in India. Climate Food, Security. International Rice Research Institute, Los Ba˜nos, Philippines. 137–144.

Dreccer, M. F., Kimberley, B., Wockner, Palta, J.A., McIntyre, C.L., Gabriela, M.G., Bourgault, C., Reynolds, M., Miralles, D.J., 2014. More fertile florets and grains per spike can be achieved at higher temperature in wheat lines with high spike biomass and sugar content at booting. Functional Plant Biology. 41, 482-495.

Dreccer, M.F., van Herwaarden, A.F., Chapman, S.C., 2009. Grain number and grain weight in wheat lines contrasting for stem water soluble carbohydrate concentration. Field Crops Research. 112, 43–54.

Ehdaie, B., Alloush, G.A., Madore, M.A., Waines, J.G., 2006a. Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: II. Post-anthesis changes in internode water-soluble carbohydrates. Crop Science, 46, 2093–2103.

Ehdaie, B., Alloush, G.A., Madore, M.A., Waines, J.G., 2006b. Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: II. Post-anthesis changes in internode dry matter. Crop Science, 46, 735-746.

Fokar, M., Blum, A., Nguyen, H.T., 1998. Heat tolerance in spring wheat. II. Grain filling. Euphytica. 104, 9–15.

Foulkes, M.J., Snape, J.W., Shearman, V.J., Reynolds, M.P., Gaju, O., Sylvester-Bradley, R., 2007. Genetic progress in yield potential in wheat: recent advances and future prospects. Journal of Agricultural Science. 145, 17–29.

Hays, D.B., Do, J.H., Mason, R.E., Morgan, G., Finlayson, S.A., 2007. Heat stress induced ethylene production in developing wheat grains induces kernel abortion and increased maturation in a susceptible cultivar. Plant Science. 172, 1113–1123.

Mojtabaie Zamani, M., Nabipour, M., Meskarbashee, M., 2013. Evaluation of stem soluble carbohydrate accumulation and remobilization in spring bread wheat genotypes under terminal heat stress conditions in Ahwaz in Iran. Iranian Journal of Crop Sciences. 15(3), 277-294. [In Persian with English Summary].

Moshattati, A., Alami-Saied, Kh., Siadat., S.A., Bakhshandeh, A.M., Jalal-Kamali, M.R., 2010. Evaluation of terminal heat stress tolerance in spring bread wheat cultivars in Ahwaz conditions. Iran Journal Crop Science. 12(2), 85-99. [In Persian with English Summary].

Ruuska, S.A., Rebetzke, G.J., van Herwaarden, A.F., Richards, R.A., Fettell, N.A., Tabe, L., Jenkins, C.L.D., 2006. Genotypic variation in water-soluble carbohydrate accumulation in wheat. Functional Plant Biology. 33, 799–809

Saini, H.S., Aspinall, D., 1982. Abnormal sporogenesis in wheat (Triticum aestivum L.) induced by short periods of high-temperature. Annual Botany. 49, 835–846.

Saint Pierre, C., Trethowan, R., Reynolds, M., 2010. Stem solidness and its relationship to water-soluble carbohydrates: association with wheat yield under water deficit. Functional Plant Biology. 37, 166–174.

Shakiba, M.R., Ehdaie, B., Madore, M.A., Waines, J.G., 1996. Contribution of internode reserves to grain yield in a tall and semidwarf spring wheat. Journal of Genetics and Breeding. 50: 91–100.

Stone, P.J., Nicolas, M.E., 1994. Wheat cultivars vary widely in their responses of grain yield and quality to short periods of post-anthesis heat stress. Australian Journal of Plant Physiology. 21, 887–900.

Talukder, A.S.M.H.M., Gill, G.S., McDonald, G.K., Hayman, P.T., Alexander, B.M., 2010. Field evaluation of sensitivity of wheat to high temperature stress near flowering and early grain set. In: Dove, H., Culvenor, R.A. (Eds.), Food Security from Sustainable Agriculture. Proceedings of the 15th Australian Agronomy Conference. Lincoln, New Zealand.

Talukder, A.S.M.H.M., McDonald, G.K., Gill, G.S., 2013. Effect of short-term heat stress prior to flowering and at early grain set on the utilization of water-soluble carbohydrate by wheat genotypes. Field Crop Research. 147, 1-11

Ugarte, C., Calderini, D. F., Slafer, G.A., 2007. Grain weight and grain number responsiveness to pre-anthesis temperature in wheat, barley and triticale. Field Crops Research. 100, 240–248.

Wang, X., Cai, J., Liu, F., Jin, M., Yu, H., Jiang, D., Wollenweber, B., Dai, T., Cao, W., 2012. Pre-anthesis high temperature acclimation alleviates the negative effects of post-anthesis heat stress on stem stored carbohydrates remobilization and grain starch accumulation in wheat. Journal of Plant Physiology. 55, 331–336.

Wardlaw, I.F., 1994. The effect of high-temperature on kernel development in wheat variability related to pre-heading and post-anthesis conditions. Australian Journal of Plant Physiology. 21, 731–739.

Wardlaw, I.F., Wrigley, C.W., 1994. Heat tolerance in temperate cereals – an overview. Australian Journal of Plant Physiology. 21, 695–703.

Willenbrink, J., Bonnett, G.D., Willenbrink, S., Wardlaw, I.F., 1998. Changes of enzyme activities associated with the mobilization of carbohydrate reserves (fructans) from the stem of wheat during kernel filling. New Phytologist. 139, 471–478.

Xu, Q., Paulsen, A.Q., Guikema, J.A., Paulsen, G.M., 1995. Functional and ultrastructural injury to photosynthesis in wheat by high temperature during maturation. Environmental and Experimental Botany. 35, 43–54.

Yang, J., Sears, R.G., Gill, B.S., Paulsen, G.M., 2002. Genotypic differences in utilization of assimilate sources during maturation of wheat under chronic heat and heat shock stresses. Euphytica. 125, 179–188.

Yemm, E.W., Willis, A.J., 1954. The estimation of carbohydrates in plant extracts by anthrone. Biochemistry Journal. 57, 508–514.

Zadoks, J.C., Chang, T.T., Konzak C.F., 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weeds Research. 14, 415-421.