ارزیابی شاخص های تحمل به خشکی در سه گونه کلزا (Brassica spp.) تحت شرایط محدودیت آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

1 فارغ‌التحصیل دکتری زراعت دانشگاه دولتی ارمنستان

2 مدیر جهاد کشاورزی خراسان شمالی، بجنورد، ایران

چکیده

مقدمه و هدف
تنش خشکی به عنوان مهمترین تنش غیرزیستی، نقش کلیدی بر عملکرد دانه کلزا در مناطق خشک و نیمه خشک ایران دارد. همچنین تغییرات اقلیمی بر میزان تولید کلزا بویژه در ایران که بارندگی های متغییری در فصل بهار دارد، اثر منفی داشته است. تحت این شرایط تقریبا تمام جنبه های رشدی و فرایند های فیزیولوژیکی گیاهان از جمله کلزا  تحت تاثیر کمبود آب و افزایش دما ناشی از کاهش بارندگی قرار گرفته و میزان عملکرد محصول کاهش می یابد. تنوع ژنتیکی وسیعی  برای تحمل به خشکی در بین گونه های مختلف کلزا گزارش شده است و محققان بیان داشته اند که گونه B.juncea  عملکرد بالاتری را در شرایط تنش نسبت به گونه های B. napus  و B. rapa دارد. در همین راستا، تعداد زیادی شاخص با ویژگی­های مطلوب 1) نقش اثبات شده آنها در مقاومت به خشکی و عملکرد. 2) سهولت اندازه گیری و زمان مناسب تظاهر درطول چرخة زندگی .3) وراثت پذیری بالا. 4) زمان و هزینه کم مورد نیاز برای ایجاد 10 – 8  درصد پیشرفت احتمالی عملکرد در محیط­های خشک (Saba et al., 2001) برای استفاده در اصلاح گیاهان برای مقاومت به خشکی معرفی شده اند که گزنش رقم مناسب بر اساس هر کدام از آنها منجر به پاسخ­های متفاوتی شده است. به همین دلیل برخی از شاخص­ها برای شناسایی ژنوتیپ­های متحمل به خشکی ارجحتر نسبت به سایر شاخص­ها می باشد. شاخص­های میانگین هندسی عملکرد (GMP)، متوسط عملکرد (MP) و شاخص تحمل به تنش (STI) را نسبت به سایر شاخصها برای گزینش ژنوتیپهای مقاوم به خشکی با توجه به همبستگی بالاتر آنها با عملکرد دانه مناسبتر گزارش شده اند.
مواد و روش­ها
 بمنظور مطالعه شاخص های تحمل به خشکی، 9 رقم از سه گونه جنس Brassica (B. rapa،  B. juncea و B.napus) آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی تحت دو شرایط تنش خشکی آخر فصل و بدون تنش خشکی سه سال زراعی 88-1387، 89-1388 و 90-1389در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی انجام شد. اعمال تنش خشکی با شروع دوره رشد زایشی پس از زمستان آغاز شد. آبیاری در شرایط تنش بر اساس 110 میلیمتر تبخیر از تشتک کلاس A انجام شد و تحت شرایط نرمال بر اساس 60 میلیمتر تبخیر صورت پذیرفت. برای اندازه گیری عملکرد دانه دو خط وسط پس از حذف اثر حاشیه­ای استفاده شدند و شاخص­های مقاومت به خشکی برای هر سال محاسبه گردیدند.
یافته ها
آنالیز مرکب نشان داد که اثر سال معنی دار بوده است و بیشترین عملکرد دانه در اولین سال آزمایش در نتیجه بارندگی بیشتر و دمای کمتر محیط و متعاقباً افزایش طول دوره گل دهی 25 تا 34 روزه نسبت به سال دوم و سوم بدست آمد. از طرفی مقایسه میانگین عملکرد سه ساله نشان داد که عملکرد دانه کلزا در شرایط تنش 2049 کیلوگرم در هکتار و در شرایط نرمال 2527 کیلوگرم در هکتار می باشد. همچنین ارقام مختلف پاسخ های مختلف و معنی داری را در ارتباط با عملکرد دانه طی سال های متفاوت از لحاظ میزان بارندگی و دما داشته اند. هایولا 401 و هایولا 303 از گونه B.napus بیشترین عملکرد دانه را هم تحت شرایط آبیاری نرمال و هم تنش خشکی آخر فصل تولید کردند، در حالیکه دو رقم گونه B. juncea حداقل تولید عملکرد دانه را تحت هر دو شرایط تنش و بدون تنش را داشتند. بررسی شاخص های مقاومت به خشکی در این مطالعه نیز نشان داد که شاخص­های میانگین هندسی عملکرد (GMP)، متوسط عملکرد (MP) و شاخص تحمل به تنش (STI) نسبت به سایر شاخصها برای گزینش ژنوتیپهای مقاوم به خشکی همبستگی بالاتری با عملکرد دانه در هر دو شرایط تنش خشکی و بدون تنش داشتند.
نتیجه گیری
پراکنش بارش و تنوع در میزان بارش طی سه سال آزمایش از نشانه های تغییر اقلیم منطقه است که کشاورزی را به شدت تحت تاثیر خود قرار می دهد. امروزه گزینش ژنوتیپ ها فقط بر اساس عملکرد بالاتر در شرایط تنش خشکی موثر نمی باشد و با ایجاد استراتژی جدید گزینش ژنوتیپ های با عملکرد بالاتر هم تحت شرایط تنش خشکی و هم تحت شرایط مطلوب آبیاری می تواند نیاز کشورمان را با توجه به تغییرات اقلیمی سال های اخیر مرتفع سازد. لذا کشاورزی در اقلیم نیمه خشک ایران بایستی به سمت افزایش بهره وری آب مصرف شده مابه ازای محصول تولید شده برود تا بتواند هزینه های تولید را پوشش دهد. در مجموع شاخص های تحمل به تنش (STI) و میانگین هندسی عملکرد می تواند برای پیشبرد این استراتژی راهگا باشند. بر این اساس ارقام هایولا 401 و 303 به عنوان ارقام مطلوب طی سه سال آزمایش شناسایی شدند. نکته آخر اینکه گزینش بهتر است در ابتدا بر اساس مقادیر شاخص ها در هر سال انجام شود و در مرحله بعد گزینش می توان مقادیر متوسط شاخص ها را لحاظ کرد. 

کلیدواژه‌ها


Ackman, R. G., 1994. “Canola Fatty Acids—An Ideal Mixture for Health, Nutrition and Food Use,” In: F. Shahidi, Ed., Canola and Rapeseed: Production, Chemistry, Nutrition and Processing Technology, Van Nostrand Reinhold, New York, pp. 81-89.

Aliakbari M., Razi H., Kazemeini, S. A., 2014. Evaluation of Drought Tolerance in Rapeseed (Brassica napus L.) Cultivars Using Drought Tolerance Indices. International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research. 2, 696-705.

Choghakaboodi, Z., Zebarjadi, A., Kahrizi, D., 2012. Evaluation of drought tolerance in canola genotypes in farm and laboratory condition. Seed and Plant Improvements Journal. 17, 28-37 (in Persian).

Clark, J. M., Depauw, R. M., and Townley-Smith, T.F., 1992. Evaluation of methods for quantification of drought tolerance in wheat. Crop Science. 32,723-728.

Donatelli, M., Hammer, G. L., and Vanderlip, R. L., 1992. Genotype and water limitation effects on phonology, growth and transpiration efficiency in grain Sorghum. Crop Science. 32,781-786.

Farooq M., Wahid A., Kobayashi N., Fujita D., Basra SMA., 2009. Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, Springer Verlag (Germany). 29 (1),185-212.

Farshadfar, E., Poursiahbidi, M. M., & Safavi, S. M., 2013. Assessment of drought tolerance in land races of bread wheat based on resistance/tolerance indices. International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research. 1(2), 143-158.

Fernandez, G. C. J., 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: Kuo, C. G (Ed), Proceedings of the international symposium on adaptation of vegetables and other food crops in temperature and water stress, Pub., Tainan. Taiwan.

Finlay, K. W., and Wilkinson, G. N., 1963. The analysis of adaptation in a plant breeding program. Australian Journal of Agricultural Research. 14, 742-754.

Fischer, R. A., Maurer, R., 1978. Drought resistance in spring wheat cultivars. Part 1: grain yield response. Australian Journal of Agricultural Research. 29, 897-912.

Gan, Y., Malhi, S. S., Brandt, S., Katepa-Muponwa F., and Kutcherm, H. R., 2007. Brassica juncea canola in the northern great plains: responses to diverse environments and nitrogen fertilization. Agronomy Journal. 99, 1208-1218.

Gavuzzi, P., Rizza, F., Palumbo, M., Campaline, R. G., Ricciardi, G. L., and Borghi, B., 1997. Evaluation of field and laboratory predictors of drought and heat tolerance in winter cereals. Canadian Journal of Plant Science. 77, 523-531.

Jahangiri, S. and Kahrizi, D., 2015. Study of genetic variation and drought tolerance in commercial rapeseed (Brassica napus L.) cultivars. Journal of Genetic Resources, 1(2), 73-82.

Kakaei, M., Zebarjadi, A., Mostafaei, A., Rezaeizadeh, A., 2010. Identification of Rapeseed drought tolerance genotypes using tolerant indices.  Electronic Journal of Crop Production. 2, 107-124.

Kohli, M. M., and McMahon, M. A., 1988. A perspective of research needs for non-irrigated tropical conditions, wheat production constraints in tropical environments CIMMYT, Mexico. pp. 330-347.

Naeemi M., Akbari Gh. A., Shirani Rad A. H., 2007. Investigation of some morphological and agronomical traits of rapeseed cultivars in response to withheld irrigation at reproductive growth stages. Agricultural Research. 7(3), 223–234 (in Persian).

Nazaripour, H. And Mansouri Daneshvar, M. R., 2014. Spatial contribution of one-day precipitations variability to rainy days and rainfall amounts in Iran. International Journal of Environmental Science and Technology. 11, 1751-1758.

Passioura, J., 1983. Roots and drought resistance. Agricultural water management. 7(1), 265-280.

Passioura, J., 1997. Drought and drought tolerance. In Drought tolerance in higher plants: genetical, physiological and molecular biological analysis. Springer, p. 1-5.

Peterson, C. J., Graybosch, R. A., Baenziger, P. S., and Grombacher, A. W., 1992. Genotype and environment effects on quality characteristics of hard red winter wheat. Crop Science. 32(1), 98-103.

Pordad, S. S., Alizadeh, Kh., Azizinejad, R., Abdollah, SH,. Eskandari, M., Kheyavi, M., Nabati, E., 2008. Evaluation drought resistance in spring Carthamus tinctorius in different area. Journal of Sciences and Technologyof Agriculture and Natural Resources.12, 403-415 (in Persian)

Rad, A. H. S. and Abbasian, A., 2011. Evaluation of drought tolerance in winter rapeseed cultivars based on tolerance and sensitivity indices. Žemdirbystė (Agriculture), 98(1), 41-48.

Reynolds, M. and Tuberosa, R., 2008. Translational research impacting on crop productivity in drought-prone environments. Curr. Opin. Plant Biology. 11, 171–179.

Rice, R., 1994. “Mediterranean Diet,” Lancet, Vol. 344, No. 8926, pp. 893-894. doi:10.1016/S0140-6736(94)92869-X

Richards, RA, Thurling, N., 1978b. Variation between and within species of rapeseed (Brassica campestris and B. napus) in response to drought stress. II.* Growth and development under natural drought stresses. Australian Journal of Agricultural Research. 29, 479–490. 

Richards RA, Thurling, N., 1978a. Variation between and within species of rapeseed (Brassica campestris and B. napus) in response to drought stress. I. Sensitivity at different stages of development. Australian Journal of Agricultural Research. 29, 469–477. 

Richards, R. A., and Thurling, N., 1979. Genetic analysis of drought stress response in rapeseed (Brassica campestris and B. napus). III. Physiological characters. Euphytica. 28(3), 755-759.

Richards., R.A., 1978. Genetic analysis of drought stress response in rapeseed (Brassica campestris and B. napus). I. Assessment of environments for maximum selection response in grain yield. Euphytica. 27, 609-615

Rosielle, A. A., and Hombling, J., 1984. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environment. Crop Science. 21, 943-946.

Saba, J., M. Moghaddam K. Ghassemi and M. R. Nishabouri., 2001. Genetic properties of drought resistance Indices. Journal of Agricultural Science and Technology. 3, 43 – 49.

Sinaki, J. M., Majidi Heravan, E. A., Shirani Rad, H., Noormohamadi, G., and Zarei, G., 2007. The effects of water deficit during growth stages of canola (Brassica napus). American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Science.  2(4), 417-422.

Tester, M., and Langridge, P., 2010. Breeding technologies to increase crop production in a changing world. Science. 327(5967), 818-822.

Thomas, H., 1997. Drought resistance in plants. In: Basra, S. A. and Basra, R. K. (eds), mechanisms of environmental stress resistance in plants. IPH Publishers, New Delhi, India. Pp. 1-42.

Wright P.R., Morgan J.M., and Jessop R.S., 1996. Comparative adaptation of canola (Brassica napus) and Indian mustard (B. juncea) to soil water deficits: plant water relations and growth. Field Crops Research. 49, 51-64.

Zebarjadi, A.R., 2008. Study on effects of drought stress on yield and yield components in some of rapeseed (Brassica napus) winter genotypes. Final report of research No. 542. Razi University.