بررسی تنوع ژنتیکی و اثر تنش شوری بر تعدادی از خصوصیات فیزیولوژیک در لاین‌های جهش یافته گندم نان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

هدف از این آزمایش بررسی تنوع ژنتیکی لاین‌های موتانت گندم (T-65-7-1 و T-67-60) و والد (طبسی) با استفاده از نشانگر مولکولی RAPD و همچنین مقایسه برخی شاخص‌های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی بین لاین‌های موتانت و والد در پاسخ به تنش شوری در مرحله گیاهچه‌ای بود. در این تحقیق دو لاین موتانت گندم (T-67-60 و T-65-7-1) به همراه رقم والد آن‌ها (رقم طبسی)، در محیط هیدروپونیک یوشیدا در شرایط روشنایی (16 ساعت روشنایی) و دمای30 درجه سانتی‌گراد به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار کشت ‌شدند. پس از اعمال تنش شوری در شرایط هدایت الکتریکی 6=EC دسی زیمنس برمتر، وزن تر و وزن خشک گیاهچه‌ها به‌عنوان صفات مورفولوژیک اندازه‌گیری شدند. همچنین نمونه‌های برگی جهت استخراج DNA و ارزیابی پارامترهای بیوشیمیایی‌ (میزان پرولین، پروتئین و کلروفیل) برداشت گردیدند. تنوع ناشی از جهش القایی حاصل از پرتو گاما در گندم به کمک آغازگر مولکولی RAPD آشکار و تایید شد. الگوی حاصل از نشانگر RAPD نشان‌دهنده تشابه بیشتر لاین موتانت T-67-60 با رقم والد طبسی بود. مقایسه میانگین‌ها داده‌های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی حاکی از آن بود که لاین‌های موتانت نسبت به والد از تحمل نسبی بالاتری در شرایط تنش شوری برخوردار بودند. در مجموع، برتری معنی‌دار صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی مرتبط با تحمل به شوری در لاین‌های موتانت (T-67-60 و T-65-7-1) در مقایسه با رقم والد (طبسی) علاوه بر اهمیت کاربردی، مبین اثر‌گذاری جهش و موفقیت روند انتخاب طی نسل‌‌های تفکیک بود.

کلیدواژه‌ها


Abdelkader, A.F., Aronsson, H., Sundqvist, C., 2007. High salt-stress in wheat leaves (Triticum aestivum) causes retardation of chlorophyll accumulation due to a limited rate of protochlorophyllide formation. Journal of Physiologia Plantarum. 130, 157-166.

Asadi, A.A., Naserian Khiabani, B., 2007. Evaluation of salt tolerance based on morphological and yield traits in wheat cultivars and mutants. International Journal of Agriculture and Biology. 9, 693-700.

Ashraf, M., Foolad, M., 2005. Pre Sowing Seed Treatment—A Shotgun Approach to Improve Germination, Plant Growth, and Crop Yield Under Saline and Non Saline Conditions. Advances in Agronomy. 88, 223-271.

Ashraf, M., Harris, P.J.C., 2004. Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Science. 160, 3-16.

Ashraf, M.Y., Ali, Q., 2008. Relative membrance permeability and activities of some antioxidant enzymes as the key determinants of salt tolerance in canola (Brassica napus L.). Enviromental and Experimental Botany. 63, 266-273.

Aspinall, D., Paleg, L.G., 2000. Proline accumulation: physiological aspects. In: Paleg, L.G., Aspinal, D. (eds.), The Physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plants. New York, USA: Academic Press, 1981

Bagherikia, S., Pahlevani, M., Yamchi, A., Zenalinezhad, K., Mostafaie, A., 2017. Effect of drought stress on the expression of genes involved in synthesis and hydrolysis of fructan during remobilization of assimilates in wheat root. Plant Genetic Researches. 4, 39-50.

Barakat, M.N., Abdel Fattah, R.S., Badr, M., El-Torky, M.G., 2010. In vitro mutagenesis and identification of new variants via RAPD markers for improvingm Chrysanthemum morifolium. African Journal of Agricultural Research. 5, 748-757.

Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare, L.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil. 39, 205-208.

Borzouei, A., Kafi, M., Majd Abadi, A., 2011. The effect of gamma radiation on some biochemical mechanisms of two wheat genotypes (Triticum aestivum L.) under greenhouse conditions. Journal of Greenhouse Culture Science and Technology. 5, 75-85. [In Persian with English summary].

Borzouei, A., Kafi, M., Sayahi, R., Rabiei, E., Sayad amin, P., 2013. Biochemical response of two wheat cultivars (Triticum aestivum L.) To gamma radiation pak. American Journal of Botany. 2, 473-477.

Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for qantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 72, 248-254.

Chinnusamy, V., Zhu, J., Zhu, J.K., 2006. Salt stress signaling and mechanisms of plant salt tolerance. Genetic Engineering. 27, 141-177.

Datta, J.K., Lnag, S., Banerjee, A., Mondal, N.K., 2009. Impact of salt stress on five varieties of wheat (Triticum aestivum L.) cultivars under laboratory condition. Journal of Applied Sciences and Environmental Management. 3, 93-97.

Farsi, M., Bagheri, A.R., 2004. Principle of Plant Breeding. (5th edition). Jihad University (Mashhad). 380p. [In Persian].

Gupta, V.K., Sharma, R., Jindal, V., Dilawari, V.K., 2010. SCAR markers for identification of host plant specificity in whitefly, Bemisia tabaci (Genn.). Indian Journal of Biotechnology. 9, 360-366.

Hoang, T.M.L., Filippis, L.F.D., Le, X.T., 2009. Salt tolerance and screening for genetic changes in rice mutants after gamma irradiation using rapd and microsatellite (RAMP) markers. The Open Horticulture Journal. 2, 62-69.

Irigoyen, J.J., Emerich, D.W., Sanchez-diaz, M., 1992. Water stress induced change in concentration of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia Plantarum. 84, 55-60.

Khan, A.A., Rao, S.A., McNeilly, T., 2003. Assessment of salinity tolerance based upon seedling root growth response functions in maize (Zea mays L.). Euphytica, 131, 81-89.

Macovei, A., Garg, B., Raikwar, S., Balestrazzi, A., Carbonera, D., Buttafava, A., Tuteja, N., 2014. Synergistic exposure of rice seeds to different doses of-ray and salinity stress resulted in increased antioxidant enzyme activities and gene-specific modulation of tc-ner pathway. BioMed Research. 15p. international. http://dx.doi.org/10.1155/2014/676934.

Mc Kersia, B.D., Leshem, Y.Y., 1994. Stress and stress coping in cultivated plants. Kluwer Academic Publishers, the Netherlands, 256p.

Metwali, E., Eid, M.H., Bayoumi, T.Y., 2011. Agronomical traits and biochemical genetic markers associated with salt tolerance in wheat cultivars (Triticum aestivum L.). Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 5, 174-183.

Munns, R., 2002. Comparative physiology of salt and water stress. Plant, Cell and Environment. 25, 659-671.

Naidoo, G., Naidoo, Y., 2001. Effects of salinity and nitrogen on growth, ion relations and proline accumulation in Triglochin bulbosa. Wetlands Ecology and Management. 9, 491-497.

Najaphy, A., Khamssi, N.N., Mostafaie, A., Mirzaee, H., 2010. Effect of progressive water deficit stress on proline accumulation and protein profiles of leaves in chickpea. African Journal of Biotechnology. 9, 7033‐7036.

Nouri, H., Navabpour, S., Yamchi, A., Zeyaee, F., 2015. Differential response of parent and advanced mutant lines of wheat (Triticum aestivum L. cv. Tabasi) genotypes in antioxidant activity to salinity stress at seedling stage. Second Conference on New Findings in the Environment and Agricultural Ecosystems. 6, 133-147. [In Persian].

Porra, R.J., Thompson, W.A., Kriedmann, P.E., 1989. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy. Biochimica et Biophysica Acta. 3, 384-394.

Ramezanpour S.S. Soltanloo H. 2010. Advanced Plant Breeding. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources Press. 218p. [In Persian].

Rout, G.R., Das, P., 2003. Effect of metaltoxicity on plant growth and metabolism. Agronomy Journal. 23, 3-11.

Sabir, F., Sangwan, R., Kumar, R., Sangwan, N., 2012. Salt stress induced responses in growth and metabolism in callus caltures and differentiating in vitro shoots of Indian Ginseng (Withania somnifera Dunal). Journal of Plant Growth Regulation. 31, 537-548. DOI 10.1007/s00344-012-9264-x.

Smith, J.S.C., Smith, O.S., 1992. Fingerprinting crop varieties. Advances in Agronomy. 47, 140-149.

Su, H., Balderas, E., Vera-Estrella, R., Golldack, D., Quigley, F., Zhao, C., Pantoja, O., Bohnert, H.J., 2003. Expression of the cation transporter McHKT1 in halophyte. Plant Molecular Biology. 52, 967-980.

Taryono, T., Cahyaningrum, P., Human, S., 2011. The Detection of Mutational Changes in Sorghum using RAPD. Indonesian Journal of Biotechnology. 16, 66-70.

Trinchant, J., Boscari, A., Spennato, G., Van de Sype, G., Le Rudulier, D., 2004. Proline Betaine Accumulation and Meta boismin, Alfalfa Plants under Sodium Chlorid. Stress. Plant Physiology. 135, 1583-1594.

Yoshida, S., Forno, A., Cock, J.H., Gomez, K.A., 1976. Laboratory manual for physiological studies of rice. Los Boas. Filipinas. 83p.