مطالعه برخی پاسخ های فیزیولوژیک به تنش خشکی در سه رقم برنج ایرانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

2 موسسه تحقیقات برنج کشور- معاونت مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران.

3 گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.

چکیده

نظر به محدودیت منابع آبی و لزوم استفاده از گونه‌های متحمل، واکنش سه رقم برنج ایرانی به نام‌های ندا، آمل 3 و سنگ‌طارم نسبت به تنش خشکی در پایان مرحله رویشی موردبررسی قرار گرفت. ژنوتیپ‌ها در سه رژیم آبیاری شامل تیمار شاهد با سطح آبیاری نرمال 1= FTSW (جزء آب قابل تعرق خاک)، تنش خشکی ملایم (0.5= FTSW) و تنش خشکی شدید (0.2= FTSW) در 4 تکرار در یک آزمایش فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی در سال 93-1392 در دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس و پژوهشگاه زیست‌فناوری طبرستان در شرایط گلخانه موردبررسی قرار گرفتند و طول ریشه، اندازه منفذ روزنه، محتوای هورمون آبسیزیک اسید و وزن خوشه در این ارقام اندازه‌گیری شدند. رقم ندا در هر دو سطح تنش خشکی کاهش حدود 50 درصد و رقم آمل3 تحت تنش خشکی شدید کاهش 30 درصد در مقدار ABA در برگ‌ها نسبت به شاهد نشان دادند. پاسخ رقم ندا ازنظر افزایش طول ریشه و کاهش محتوای ABA در برگ تحت تنش خشکی به رقم آمل3 شباهت بیشتری داشت. همچنین در رقم ندا بدون اینکه کاهشی در اندازه منافذ روزنه‌ها مشاهده شود کاهش 26 درصدی عملکرد دانه تحت تنش خشکی ملایم نشان داد که می‌تواند معیار مهمی در تحمل به تنش خشکی طولانی‌مدت باشد اما این کاهش در رقم آمل 3، 54 درصد همراه با کاهش معنی‌دار اندازه منفذ روزنه بود. رقم سنگ‌طارم، به‌عنوان والد حساس، کاهش چشمگیر و معنی‌داری در عملکرد دانه، طول ریشه و میزان ABA در مقابل تیمارهای تنش خشکی نشان داد. درحالی‌که رقم ندا در مقایسه با دو رقم دیگر تحت تیمارهای تنش خشکی دارای ریشه‌های طویل‌تری بود که با میزان ABA در ریشه همبستگی منفی و معنی‌داری داشت.

کلیدواژه‌ها


Blum, A., 2015. Toward a conceptual ABA ideotype in plant breeding for water limited environments. Functional Plant Biology. 42(6), 502-513.

Cominelli, E., Tonelli, C., 2010. Transgenic crops coping with water scarcity. New Biotechnology. 27, 473-477.

Dong, Y., Wang, C., Han, X., Tang, S., Liu, S., Xia, X., Yin., W., 2014. A novel bHLH transcription factor PebHLH35 from Populus euphratica confers drought tolerance through regulating stomatal development photosynthesis and growth in Arabidopsis. Biochemistry and Biophysical Research Communications. 450,  453-458.

Ghiasiy O.M., Farahbakhsh, H., Sabouri, H. Mohammadnejad, G., 2012. Effect of drought stress on yield and yield components in rice landraces and improved cultivars under Gonbad Kavous environmental condition. Cereal Research. 2(3), 167-179. [In Persian with English Summary].

Gupta, V., Kumar, M., Brahmbhatt, H., Reddy, C.R., Seth A., Jha, B., 2011. Simultaneous determination of different endogenetic plant growth regulators in common green seaweeds using dispersive liquid-liquid microextraction method. Plant Physiology Biotechnology. 49(11), 1259-1263.

Hadiarto, T., Tran L.S., 2011. Progress studies of drought- responsive genes in rice. Plant Cell Reports. 30, 297-310.

Kohansal-Vajargah, F., Amiri, E., Paknejad, F., Vazan, S., Kohansal-Vajargah, S., Motamedi, M., 2010. Determination of appropriate indices to drought stress in rice cultivars. Agricultural Crop Management. 2(4), 229-311. [In Persian with English Summary].

Kudoyarova, G., Veselova, S., Itartung, W., Farhutdinov, R., Veselov, D., Sharipova, G., 2011. Involvement of root ABA and hydraulic conductivity in the control of water relations in wheat plants exposed to increased evaporative demand. Planta. 233(1), 87-94.

Kudoyarova, G.R., Kholodova, V.P., Veselov, D.S., 2013. Current state of the problem of water relations in plant under water deficit. Russian Journal of Plant Physiology. 60, 165-175.

Lee, H.J., Abdula, S.E., Cho, Y.G., 2012. Overexpression of OsMLD encoding MYB-like DNA Binding domain increases tolerance to salt stress in rice (Oryza sativa L.). Korean Journal of Breeding Science. 44(2),100-109.

Li, X.J., Yand, M.F., Chen, H., Qu, L.Q., Chen, F., Shen, S.H., 2010. Abscisic acid pretreatment enhances salt tolerance of rice seedlings: proteomic evidence. Biochimica et Biophysica Acta. 1804, 929-940.

Lipiec, J., Doussan, C., Nosalewicsz, A., Kondracka. K., 2013. Effect of drought and heat stress on plant growth and yield: a review. International Agrophysics. 27, 463-477.

Lovelli, S., Scopa, A., Perniola, M., Tommaso, T.D., Sofo, A., 2012. Abscisic acid root and leaf concentration in relation to biomass partitioning in salinized tomato plants. Journal of Plant Physiology, 169, 226-233.

Moumeni, A., 2012. Study on possibility of changing rice cultivation system from irrigation to aerobic condition in Mazandaran province. Electronic Journal of Crop Production. 6(4), 215-228. [In Persian with English Summary].

Moumeni, A., Satoh, K., Kondoh, H., Asano, T., Hosaka, A., Venuprasad, R., Serraj, R., Kumar, A., Leung, H., Kikuchi, S., 2011. Comparative analysis of root transcriptome profiles of two pairs of drought-tolerant and susceptible rice near-isogenic lines under different drought stress. BMC Plant Biology, 11, 1-17.

Nematzadeh, G.H., Arefi, H., Khonakdar, Y., Faghihnasisi, Z., Fathi, V., Valizadeh, A., Oskou, T., Bahrami, M., Hoseinali-Mani. R., 2002. "Neda" a high yielding rice cultivar with suitable physicochemical characteristics ary). Seed and Plant Improvement. 1(17), 107-115 [In Persian with English Summary].

Parthasarathi, T., Vanitha, K., Lakshamamakumar, P., Kalaiyarasi, D., 2012. Aerobic rice-mitigating water stress for the future climate change. International Journal of Agriculture and Plant Production. 3(7), 241-252.

Prasad, R., 2013. Fertilizer, nitrogen, food security, health and the environment. Proceeding of Indian National Science Academy. 79, 997-1010.

Priya, P., Jain, M., 2013. Rice SRTFDB: A database of rice transcription factors containing comprehensive expression, cis-regulatory element and mutant information to facilitate gene function analysis. Database. 1, 1-7.

Sharoni, A.M., Nuruzzaman, M., Satoh, K., Moumeni, A., Attia, K., Venuprasad, R., Serraj, R., Kumar, A., Leung, H., Islam A.K., Kikuchi, S., 2012. Comparative transcriptome analysis of AP2/EREBP gene family under normal and hormone treatments, and under two drought stresses in NILs setup by Aday Selection and IR64. Molecular Genetics and Genomics. 287, 1-19.

Shi, L., Gui, M., Ye, N., Liu, R., Xia, R., Gui, S., Zhang, J., 2015. Reduced ABA accumulation in the root system is caused by ABA exudation in upland rice (Oryza sativa L. var. Gaoshan1) and this enhanced drought adaptation. Plant and Cell Physiology. 56(5), 951-964.

Savvides, A., Fanoarakis, D., Van Leperen, W., 2012. Co-ordination of hydraulic and stomatal conductances across light qualities in cucumber leaves. Journal of Experimental Botany. 63(3), 1135-1143.

Tardiue, F., Parent, B., Simmonneau, T., 2010. Control of leaf growth by abscisic acid: hydraulic or non-hydraulic processes. Plant, Cell and Environment. 33(4), 636-647.

Tardiue, F., Granier, C., Muller, B., 2011. Water deficit and growth co-ordinating processes without an orchestrator? Current Opinion in Plant Biology. 14, 283-289.

Todaka., D., Shinozaki. K., Yamaguchi-Shinozaki, K., 2015. Recent advances in the dissection of drought- stress regulatory networks and strategies for development of drought-tolerant transgenic rice plants. Frontiers in Plant Science. 6, 1-20.

Ye, N., Zhu, G., Liu, Y., Li, X., Zhang, J., 2011. ABA controls H2O2 accumulation through the induction of OsCTAB in rice leaves under water stress. Plant Cell Physiology. 52, 689-698.

Ye, N., Jia, L., Zhang, J., 2012. ABA signal in rice under stress condition. Rice. 5(1),1-9.

Yoo, C.Y., Pence, H.E, Jin, J.B., Miura, K.,  Gosney, M.J., Hasegawa, P.M., Mickelbart, M.V., 2010. The Arabidopsis GTL1 transcription factor regulates water use efficiency and drought tolerance by modulating stomatal density via transrepression of SDD1. The Plant Cell. 22, 4128-4141.

Zhang, J., Jia, W., Yang, J., Ismail, A.M., 2006. Role of ABA in integrating plant responses to drought and salt stress. Field Crops Research. 97, 111-119.