بررسی تحمل به شوری در ژنوتیپ های سورگم دانه ای (Sorghum bicolor L. Moench) در مرحله گیاهچه ای و ارتباط آن با نشانگرهای ریزماهواره

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج.

2 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج.

چکیده

مقدمه                      

تنش شوری پس از خشکی، دومین عامل محدودکننده عملکرد گیاهان زراعی در دنیا است. سورگم در مرحله رویشی و مراحل اولیه زایشی، نسبت به شوری بسیار حساس بوده درحالی‌که در دوره گلدهی و مرحله پر شدن دانه کمترین حساسیت را به تنش شوری دارد. شناسایی نشانگرهای مولکولی پیوسته با ژن­های کنترل‌کننده صفات کلیدی مرتبط با تحمل به تنش شوری یک هدف اصلاحی مهم در برنامه­ های گزینش به کمک نشانگر است. به همین دلیل پژوهشی جهت بررسی تحمل به شوری 10 ژنوتیپ سورگم دانه­ ای و ارتباط آن با نشانگرهای ریز ماهواره طراحی گردید.
مواد و روش ­ها                          
این پژوهش در دو آزمایش جداگانه در سال 1392 در دانشکده­ کشاورزی دانشگاه یاسوج اجرا شد. در آزمایش اول تحمل به شوری 10 ژنوتیپ سورگم دانه­ای در چهار سطح شوری شامل هدایت­های الکتریکی 92.1(شاهد)، 5، 10 و 20 دسی‌زیمنس بر متر (با افزودن کلرید سدیم به محلول هوگلند) در مرحله گیاهچه­ ای به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در دانشکده­ کشاورزی دانشگاه یاسوج مورد بررسی قرار گرفتند. در مرحله دو برگی تنش شوری به صورت تدریجی اعمال گردید. 20 روز بعد از اعمال تنش شوری ویژگی­های مهم مورفولوژی و فیزیولوژیکی اندازه­ گیری شدند و مورد تجزیه و تحلیل­ های آماری قرار گرفتند. در آزمایش دوم DNAی برگ ارقام فوق­الذکر استخراج شد و PCR با 10 جفت آغازگر ریزماهواره‌ صورت پذیرفت. امتیازبندی نوارهای حاصل به صورت صفر (عدم نوار) و یک (وجود نوار) انجام شد. جهت بررسی ارتباط بین نشانگرها و مهم‌ترین ویژگی­های سورگم از تجزیه مدل لجستیک دوتایی استفاده شد.
یافته ­ها                     
نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها در آزمایش اول نشان داد که هر سه اثر ژنوتیپ، شوری و برهمکنش آن‌ها برای تمامی صفات در سطح یک درصد معنی‌دار گردید. در بین صفات فیزیولوژیک، پرولین بیشترین ضریب تنوع ژنوتیپی را در شرایط تنش (1.52 درصد) و عدم تنش (6.41 درصد) به خود اختصاص داد. بالاترین وراثت‌پذیری عمومی مربوط به سطح برگ (24.95 درصد) و کمترین آن مربوط به میزان منیزیم (15.21 درصد) بود. نتایج حاصل از شدت تنش نشان داد که صفت نسبت سدیم به پتاسیم با مقدار 96.0 بیشترین تأثیر را از تنش شوری پذیرفت. گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها بر اساس نمودار سه‌بعدی Yp، Ys و STI ژنوتیپ‌های Sor834، Sor1011، Sor1006 و Sor857 را برای کشت در شرایط شور و غیرشور معرفی نمود که با در نظر گرفتن سایر ویژگی­ها درمجموع می‌توان ژنوتیپ­های Sor834 و MTS را به ترتیب به‌عنوان متحمل و حساس به شوری در مرحله گیاهچه‌ای معرفی نمود. در آزمایش دوم نتایج حاکی از پیوستگی احتمالی بین برخی نشانگرها و برخی صفات بود که در این میان چهار نشانگر ریزماهواره Xtxp20،  Xtxp354، Xtxp331 و  Xtxp285 با شاخص تحمل به تنش شوری مرتبط بودند.
نتیجه­ گیری                              
در مجموع نتایج حاصل از آزمایش اول وجود تنوع ژنتیکی از نظر تحمل به تنش شوری در مرحله گیاهچه­ای اثبات نمود. بعلاوه وراثت­پذیری بالای برخی صفات حاکی از نقش پایین محیط در کنترل آنها وکارایی بالای انتخاب می­باشد. از نسبت سدیم به پتاسیم می­توان بعنوان معیار انتخاب برای تحمل به شوری در مرحله گیاهچه­ ای استفاده نمود. از نشانگرهای معرفی شده می‌توان برای غربال ژنوتیپ‌های متحمل به شوری بهره جست.

کلیدواژه‌ها


Ahmadian, S., khodambashi, M., Shiran, B., Barat Shooshtary, M., Rabiei, K., 2005. The study of relationships between RAPD markers and morphological, physiological and biochemical characteristic in hydroponics culture in pinto bean. The 1st Iranaian Pulses Symposium. Mashhad, Iran. [In Persian with English Summary].

Anagholi, A., Tabatabaee, S.A., Foman, A., 2010. Evaluation of salinity tolerance of forage sorghum varieties with stress tolerance and susceptibility indices. Electronical Journal of Crop Prouduction. 3, 89-102. [In Persian with English Summary].

Azhar, F.M., McNeilly, T., 1989. Heritability estimates of variation for NaCl tolerance in Sorghum bicolor L. Moench seedlings. Euphytica. 43, 69-72.

Bafeel, S.O., 2014. Physiological parameters of salt tolerance during germination and seedling growth of sorghum bicolor cultivars of the same subtropical origin. Saudi Journal of Biological Sciences. 21, 300-304.

Clark, D.R., C.J. Green, V.G. Allen, Brown, C.P., 1999. Influence of salinity in irrigation water on forage sorghum and soil chemical properties. Journal of Plant Nutrition, 22 (12), 1905-1920.

Fernandez, G.C.J., 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: Kuo, (Ed.), Proceeding of the International Symposium on Adaptation of Vegetables and other Food Crops to Temperature and Water Stress. 257-270.

Guden, B., Erdurmus, C., Yol, E., Ustun, R., Ikten, C., Akar, T., Uzun, B., 2014. Evaluation of a sorghum germplasm for plant height characteristic by using molecular markers. Journal of Biotechnology. 185, 30.

Hari, D.U., Wang, Y. Sharma, R., Sharma, S., 2013. Identification of genetic markers linked to anthracnose resistance in sorghum using association analysis. Theoretical and Applied Genetics. 126, 1649–1657.

Hill, H., Lee, L.S., Henry, R.J., 2012. Variation in sorghum starch synthesis genes associated with differences in starch phenotype. Food Chemistry. 131, 175-183.

Hoagland, D.R., Arnon, D.I., 1950. The Water-culture method for growing plants without soil. Circular and California Agricultural Experiment Station. 347, 32.

Houshmand, S., Rezai, A. 1997. Type of gene action and heritability estimates for some agronomic traits in seventeen crosses of grain sorghum (Sorghum bicolor (L.). Moench). Iranian Journal of Agricultural Science. 28, 69-80. [In Persian with English Summary].

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

Marschner, H., 1995. Mineral nutrition of higher plants. Academic Press, London.

Mcharo, M., LaBonte, D.R., Clark, C., Hoy, M., Orad, J., 2005. Molecular marker variability for southern root-knot nematode resistance in sweet potato. Euphytica. 144, 125-132.

Mirmohammady Maibody, S.A.M., Ghareyazie, B., 2002. Physiological Aspects and Breeding for Salinity Stress in Plants. Isfahan University of Technology Publication. 274p. [in Persian].

Mohammadzedeh, M., Fattahi Moghadam, R., Zamani, Z., Khadivi-Khub, A., 2014. Study of association between molecular markers and fruit characters in hazelnut using multiple regression analysis. Journal of Cell and Tissue. 5(3), 289-299. [In Persian with English Summary].

Netonda G.W., Onyango, J.C., Beck, E., 2004. Sorghum and salinity: II. Gas exchange and chlorophyll fluorescence of sorghum under salt stress. Crop Science. 44, 806- 811.

Paquine, R., Lechasseur, P., 1979. Observations surune method dosage la libre dans les de plants. Canadian Journal of Botany. 57, 1851- 1854.

Peng, Lv., Guisu, Ji., Yucui, H., Shenglin, H., Suying, Li., Xue, Ma., Ruiheng, Du., Guoqing L., 2013. Association analysis of sugar yield-related traits in sorghum [Sorghum bicolor L.]. Euphytica.193, 419–431.

Rajabi, R., Poustini, K., Jahanipour, P., Ahmadi, A., 2005. Effects of salinity on yield and some of physiological characteristics in 30 wheat (Triticum aestium L.) cultivars. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. 12, 153-163. [In persian with English Summary].

Ramesh, S., Reddy, B.V.S., Reddy, P.S., Hebbar, M., Ibrahim, M., 2005. Response of selected sorghum lines to soil salinity-stress under field conditions. International Sorghum and Millets Newsletter. 46, 14-17.

Reddy, B.V.S., Kumar, A.A., Reddy, P.S., Ibrahim, M., Ramaiah, B., Dakheel, A.J., Ramesh, S., Krishnamurthy, L., 2010. Cultivar options for salinity tolerance in sorghum. Journal of SAT Agricultural Research. 8, 1-5.

Rosiel, A. A., Hamblin, J., 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Science. 21, 943-946.

Saghai Maroof, M.A., Soliman, K.M., Jorgensen, R.A., Allard, R.W., 1984. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location and population dymnamics. Proceedings of the National Academyof Sciences of USA, 81, 8014-8018.

SAS Institute Inc. 2002. SAS 9.1. SAS Institute Inc., Cary, NC.

Satish, K., Srinivas, G., Madhusudhana, R., Padmaja, P., Reddy, R.N., Mohan, S.M., Seetharama, N., 2009. Identification of quantitative trait loci for resistance to shoot fly in sorghum [Sorghum bicolor L. Moench]. Theoretical and Applied Genetics. 119,1425–1439.

Sharma J.R., 1998. Statistical and Biometrical Techniques in Plant Breeding, New Age International, New Delhi, 440 p.

Shehzad, T., Okuizumi, H., Kawase, M.M., Okuno, K., 2009. Development of SSR-based sorghum Sorghum bicolor (L.) Moench diversity research set of germplasm and its evaluation by morphological traits. Genetic Resources and Crop Evoluation, 56, 809–827.

Wang, Y.H., Bible, P., Loganantharaj, R., Upadhyaya, H.D., 2012. Identification of SSR markers associated with height using pool-based genome-wide association mapping in sorghum. Molecular Breeding. 30, 281-292.