پايان نامه  كارشناسي ارشد «M.Sc.»

گرايش: اصلاح نباتات

ارزيابي شاخص هاي تحمل به خشكي در ارقام ولاينهاي جديد گندم هاي زمستانه

چكيده:

 در اين ارزيابي تعداد 10 رقم /لاين زمستانه و بينابين گندم در قالب طرح بلوكهاي كامل تصادفي در سه تكرار در دو شرايط نرمال و تنش خشكي بعد از گرده افشاني در سال زراعي1388-1389 در اراضي ايستگاه تحقيقات كشاورزي اردبيل مورد بررسي قرار  گرفتند.

نتايج نشان دادند كه در بين ژنوتيپ ها ي گندم بجزء صفات وزن هزار دانه و تعداد دانه در سنبله كه در شرايط نرمال داراي تفاوت معني داري نبودند ولي در شرايط تنش خشكي آخرفصل معني دارشدند در اكثر صفات موردبررسي در هر دو شرايط بدون تنش و واجد تنش خشكي بعد از گرده افشاني اختلاف معني داري وجود داشت. 

  خشكي آخر فصل به ترتيب عملكرد دانه را بميزان 4/22 درصد، وزن هزار دانه را بميزان 8/15% ، ارتفاع بوته را بميزان 3% ، وزن پدانكل در مرحله رسيدن فيزيولوژيكي را بميزان 18%، وزن كل ماده خشك در ساقه را بميزان 4/3% كاهش داد. ولي خشكي در روي تعداد دانه در سنبله تاثيري نداشت.

بيشترين عملكرد دانه در شرايط آبي متعلق به رقم شماره 2 با توليد 6/7 تن در هكتار، و در شرايط تنش خشكي بعد از گرده افشاني متعلق به رقم شماره 9 با توليد 13/6 تن در هكتار بود و از آنجائيكه رقم شماره 9 به ترتيب با توليد 2/7 تن در هكتار در شرايط آبي و  13/6 تن در هكتار در شرايط تنش خشكي بعد از گرده افشاني محصول توليد كرده است و در بين كليه ارفام و لاين هاي مورد ارزيابي گندم از نوسانات كمتري از نظر توليد محصول داشته و بطور متوسط در هردو شرايط تنش و واجد تنش خشكي بيشترين محصول را نسبت به ساير ارقام و لاين هاي گندم  مور ارزيابي توليد كرده است مي توان گفت اين لاين از سازگاري خوبي به شرايط تنش خشكي آخر فصل داشته و قابل توصيه مي باشد.

عملكرد دانه با وزن كل ماده خشك  در ساقه و وزن پدانكل به ترتيب  r =-0.187 و r =-0.515   رابطه همبستگي منفي در طول مرحله پركردن دانه در شرايط بدون تنش خشكي داشت در حاليكه عملكرد دانه با وزن كل ماده خشك  در ساقه و وزن پدانكل داراي رابطه همبستگي مثبت  به ترتيب  r =0.281 و r =0.323   در شرايط واجد تنش خشكي بعد از گرده افشاني در طول مرحله پركردن دانه بود.

كلمات كليدي:

ژنوتيپ هاي گندم

تنوع ژنتيكي

تحمّل به خشكي

 Abstract

For understanding the genetic bases of stem reserve differences under drought stress conditions,   10 winter wheat genotypes were evaluated under post anthesis drought stress and complete irrigation conditions in Ardabil during 2007-2009 years by using RCBD with 3 replications. Results showed that there was significantly differences (p<0.01) between genotypes in most of studied characters under both irrigated and post anthesis drought stress conditions. Grain yield, 1000grain weight, plant height, peduncle weight at maturity and total stem dry weight were reduced under drought condition by 22.4, 15.8, 3 and 18%, respectively, but drought did not effect on grain number per spike. Drought increased mobilization of dry matter, mobilization efficiency and contribution of assimilate from vegetative organs to developing kernels, by 33.8, 66.2 and 88.3%, respectively. On average the highest grain yield was found from genotype No 2 with 7.6 t/ha under irrigated condition and genotype No 9 with 6.13 t/ha under post anthesis drought stress condition.  Thereby the genotype No 9 on average with producing of 7.2 and 6.13 t/ha grain yield was found as a suitable genotype to terminal drought stress condition and its grain yield changed relatively few than other genotypes studied under drought stress condition. Grain yield was positively correlated with accumulation of dry matter in vegetative organs (stem+spike+leaves) and peduncle weight during grain filling period under drought stress condition by r =0.281 and r =0.323, respectively. But Grain yield was negatively correlated with accumulation of dry matter in vegetative organs (stem+spike+leaves) and peduncle weight during grain filling period under irrigated condition, with r = 0.187 and r = 0.515**, respectively.

مقدمه :

تاثير محدوديت آب در گياهان و واكنش آنها براي مقابله با تنش خشكي متفاوت است و حتي گياهان در چه مرحله اي از رشد و نمو خود در معرض تنش خشكي و كم آبي قرار گرفته باشد از نظر تحمل به خشكي حائز اهميت است بطوريكه مراحل مختلف رشد گياه از تحمل هاي متفاوتي نسبت به تنش هاي محيطي از خودشان نشان مي دهند لذا با استفاده از چنين پديده هايي نسب به شناسائي ارقام و لاين هاي متحمل به تنش اقدام مي نمايند و همچنين شناسايي ارقام و لاين هاي گندم كه داراي عملكرد بالا در شرايط بدون تنش و عملكرد مطلوب در شرايط واجد تنش خشكي براي توليد پايدار محصول گندم از اهميت بسزائي برخوردار است. 

پديده رشد جمعيت در كشورهاي در حال توسعه و تنوع مواد غذايي و مصرف بالاي آن در كشورهاي پيشرفته باعث شده است كه نياز تقاضاي جهاني به غذا به ميزاني كه در تاريخ سابقه نداشته افزايش يابد (اخوان، (1385). گندم با نام علمي Triticum aestivum اولين غله و مهمترين گياه زراعي دنيا است (ارزاني، 1383). دامنه وسيع و سازگاري زياد اين گياه و همچنين مصارف متنوع اين غله در تغذيه انسانها باعث گرديده كه به عنوان مهمترين غله جهان به ويژه در كشورهاي در حال توسعه مطرح گردد و حدود 20% منابع غذايي مردم جهان را تشكيل دهد (ساراني و همكاران، 1385).

گندم نه تنها يك كالاي مهم تجاري در دنيا مي باشد بلكه به عنوان سلاح برتر در دنياست كه روز به روز بر اهميت استراتژيك آن افزوده مي شود. نان گندم به عنوان اصلي ترين غذا از اهميت ويژه اي در كشور برخوردار مي باشد (اسدي و همكاران، 1385).          بعلاوه نياز به وجود آن به عنوان يك حربه اقتصادي سياسي كاملاً ملموس مي باشد. طبق برآورد مركز بين المللي سياست گذاري غذا، ميزان تقاضاي جهاني گندم تا سال2020 به ميزان 40%  بيش از تقاضاي فعلي افزايش خواهد يافت و اين در حالي است كه منابع در دسترس براي توليد گندم با محدوديت هايي روبرو است. لذا پيش بيني مي شود كه در سال مذكور حدود 100 ميليون تن كمبود عرضه گندم در بازار جهاني وجود داشته باشد (ظهري، 1385).

خشكي و كم آبي يكي از مهمترين عوامل محيطي محدود كننده توليد گندم در مناطق خشك و نيمه خشك مي باشد (رضوي، 1385؛ (Showemimo and Olarewaju,2002; Ashraf and Harris,2005. سطح زير كشت گندم كشور حدود 61/6 ميليون هكتار برآورد شده است كه 57/38 درصد آن آبي و 43/61 درصد بصورت ديم بوده است و همچنين ميزان توليد گندم كشور حدود 57/14 ميليون تن برآورد شده است كه 93/66 درصد آن از كشت آبي و مابقي  (  07/33)درصد از كشت ديم بدست آمده است (بي نام، 1385). به طوري كه نزديك به 70% آن در مناطق نيمه خشك و سرد كشور واقع شده است.

در اين مناطق محدوديت آب آبياري و كمبود رطوبت در مراحل مختلف رشد و نمو گياه مهمترين محدوديت رشد و نمو گندم محسوب مي شود (سنجري، 1384). افزايش عملكرد دانه گندم در اين گونه مناطق از طريق به نژادي و توليد ارقام سازگار و مقاوم به خشكي چندان موفق نبوده است. زيرا صفات گياهي و عوامل محيطي بسياري در بيان پديده هاي مقاومت به خشكي و افزايش محصول دخالت داشته و اين صفات و عوامل اثرات  متقابل از خود نشان مي دهند. فلذا شناسايي ارقام متحمل به تنش آبي از اهميت ويژه اي برخوردار است. بدين منظور اين طرح با اهداف زير اجرا گرديد:

1- شناسايي برخي شاخص هاي موثر فيزيولوژيك و مورفولوژيك براي انتخاب ارقام مقاوم يا متحمل به شرايط محدوديت آب  و ارتباط آن با عملكرد دانه

2- انتخاب ژنوتيپ هاي داراي عملكرد بالا و متحمل به خشكي و شرايط محدوديت آب با استفاده از اندازه گيري صفات فيزيولوژيك مرتبط با مقاومت به خشكي

3- توصيه صفات مؤثر در عملكرد دانه به  به نژاد گران گندم جهت استفاده در برنامه هاي اصلاحي

 4- ارزيابي تفاوت هاي بين ارقام و لاين هاي گندم در ميزان انتقال مجدد مواد فتوسنتزي تحت شرايط تنش خشكي بعد از گرده افشاني

Key words: Wheat, Mobilization of dry matter, efficiency, wheat, drought stress, Assimilate

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                              صفحه

چكيده                                                                                                                 1

مقدمه                                                                                                                  3 

1- بررسي منابع                                                                                                      5

1-1- قدمت و گستره كشت و سازگاري گندم نان                                                             5

2-1- گياه شناسي گندم                                                                                            6 

3-1- اكولوژي گندم                                                                                                 8

4-1- خاك مناسب براي رشد گندم                                                                              9 

5-1- مفهوم خاستگاه يا مركز تنوع                                                                               9 

6-1- عوامل موثر در تنوع صفات در گياهان زراعي                                                           10

 1-6-1- جهش                                                                                                     10

 2-6-1 نوتركيبي                                                                                                   10

7-1- عوامل كاهنده تنوع ژنتيكي                                                                                10

8-1- اهميت تنوع ژنتيكي در اصلاح نباتات                                                                    11

9-1- تنش هاي محيطي                                                                                           12

10-1- تنش خشكي                                                                                                12

11-1- مقاومت گياه به خشكي                                                                                   14

12-1- مكانيزم هاي مقاومت به خشكي                                                                         14

13-1- معيارهاي گزينش براي مقاومت به خشكي                                                            17

14-1- صفات مرتبط با تنش خشكي                                                                            18

 1-14-1- صفات فنولوژيك مرتبط با خشكي                                                                  18

2-14-1-  - صفات مورفولوژيك مرتبط با خشكي                                                             19

 3-17-1- صفات فيزيولوژيك مرتبط با مقاومت به خشكي                                                  23

15-1- شاخص هاي گزينش براي تشخيص ارقام مقاوم به خشكي                                         26

16-1- مروري براهم پژوهش هاي انجام شده در زمينه تنش خشكي وتاثير آن در مراحل

 مختلف رشد و نمو                                                                                                  29

17-1- مروري بر اهم پژوهش هاي انجام شده در زمينه شاخص هاي مقاومت به

 تنش خشكي                                                                                                        39

2- مواد و روش ها                                                                                                   42

1-2- مشخصات محل اجراي آزمايش                                                                            42

2-2- مواد آزمايش                                                                                                  42

3-2- طرح آزمايشي و عمليات زراعي                                                                            45

4-2- صفات مورد ارزيابي                                                                                          46

5-2- تجزيه هاي آماري                                                                                            48

  6-2- واريانس ژنتيكي و فنوتيپي                                                                               49

7-2- وراثت پذيري عمومي و ضريب تغييرات ژنتيكي                                                        49

3- نتايج و بحث                                                                                                     50

1-3- تجزيه واريانس صفات                                                                                       50

1-1-3- تجزيه واريانس صفات در شرايط آبي                                                                 50

2-1-3- تجزيه واريانس صفات در شرايط ديم                                                                 50

2-3- تجزيه واريانس مركب صفات مورد مطالعه                                                               51

3-3- مقايسه ميانگين صفات                                                                                      51

  1-3-3- مقايسه ميانگين صفات درشرايط آّبي                                                               51

  2-3-3- مقايسه ميانگين صفات درشرايط ديم                                                               53

  3-3-3- مقايسه ميانگين مركب                                                                                 55

4-3- بررسي همبستگي بين صفات مورد ارزيابي در شرايط تنش و بدون تنش                          56

5-3- همبستگي بين شاخص هاي مقاومت به خشكي                                                        58

6-3- ارزيابي ژنوتيپ ها براساس شاخص هاي مقاومت به خشكي                                          59

7-3- وراثت پذيري عمومي بين ژنوتيپ هاي مورد ارزيابي                                                   61

8-3- تجزيه به مولفه هاي اصلي و استفاده از آنها در گزينش ژنوتيپ ها درشرايط آبي                 63

9-3- تجزيه به مولفه هاي اصلي و استفاده از آنها در گزينش ژنوتيپ ها درشرايط ديم                 66

10-3- تجزيه خوشه اي                                                                                            68

1-10-3- تجزيه خوشه اي بر اساس صفات مورد ارزيابي در شرايط بدون تنش                          68

 2-10-3- تجزيه خوشه اي بر اساس صفات مورد ارزيابي در شرايط داراي تنش                        69

  11-3- برآورد ميزان تخريب كلروفيل                                                                           70

- نتيجه گيري                                                                                                        72

- پيشنهادات                                                                                                          74

منابع                                                                         75

جداولها

جدول  1-3 :  تجزيه واريانس ساده صفات مورد مطالعه در شرايط آبي

جدول  2-3 : تجزيه واريانس ساده صفات مورد مطالعه در شرايط ديم                                     

 جدول  3-3 :  تجزيه واريانس مركب ( ميانگين مربعات ) صفات مورد ارزيابي در 64 رقم                                                  

جدول  4-3 :  مقايسه ميانگين ساده ژنوتيپ ها برحسب صفات مورد مطالعه در شرايط آبي

جدول  5-3  :  مقايسه ميانگين ساده ژنوتيپ ها برحسب صفات مورد مطالعه در شرايط ديم

جدول  6-3 :  مقايسه ميانگين مركب ژنوتيپ ها بر حسب صفات مورد مطالعه

جدول  7-3 : مقايسه ميانگين صفات در شرايط داراي تنش و بدون تنش از نظر صفات مختلف

جدول  8 -3 : ضرائب همبستگي صفات مورد مطالعه در شرايط آبي

جدول  9-3 :  ضرائب همبستگي صفات مورد مطالعه در شرايط ديم

جدول 10-3 :  ضرائب همبستگي بين شاخص هاي مقاومت به خشكي در ژنوتيپ هاي مورد ارزيابي

جدول 11-3 :  ميانگين عملكرد دانه در دو شرايط تنش و بدون تنش و شاخص هاي مقاومت به خشكي

جدول  12-3 :  مقادير وراثت پذيري عمومي صفات مورد ارزيابي ژنوتيپ هاي گندم در شرايط آبي

جدول  13-3 :  مقادير وراثت پذيري عمومي صفات مورد ارزيابي ژنوتيپ هاي گندم در شرايط ديم

جدول  14-3 : مقادير ويژه، ريشه هاي راكد، درصدي از واريانس قابل توجيه و واريانس تراكمي مولفه هاي اصلي اوّل تا چهارم در شرايط آبي

جدول  15-3 : مقادير ويژه، ريشه هاي راكد، درصدي از واريانس قابل توجيه و واريانس تراكمي مولفه هاي اصلي اوّل تا چهارم در شرايط ديم

جدول  16-3 :  بردارهاي ويژه مولفه هاي چهارگانه برحسب ارزش نزولي متغيرها در شرايط آبي

جدول   17-3 : بردارهاي ويژه مولفه هاي چهارگانه برحسب ارزش نزولي متغيرها در شرايط ديم

جدول   18- 3:  مقادير ژنوتيپ هاي مورد بررسي بر اساس مولفه ها در شرايط آبي

جدول  19-3 : مقادير ژنوتيپ هاي مورد بررسي بر اساس مولفه ها در شرايط ديم

جدول  20-3: تابع تشخيص كانونيك براي تعيين محل برش دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه اي ژنوتيپ ها براساس صفات مورد مطالعه در شرايط بدون تنش

جدول  21-3: تابع تشخيص كانونيك براي تعيين محل برش دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه اي ژنوتيپ ها براساس صفات مورد مطالعه در شرايط داراي تنش

جدول   22-3  :  ميانگين خوشه ها و درصد انحراف آنها از ميانگين كل بر اساس صفات مورد مطالعه در ژنوتيپ هاي گندم در شرايط بدون تنش

جدول  23-3 :   ميانگين خوشه ها و درصد انحراف آنها از ميانگين كل بر اساس صفات مورد مطالعه در ژنوتيپ هاي گندم در شرايط داراي تنش

جدول   24-3 : ميزان ضريب تخريب كلروفيل در واحد برگ برحسب درصد

شكلها

شكل 1-3:  دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه اي در شرايط بدون تنش

شكل 2-3:  دندروگرام حاصل از تجزيه خوشه اي در شرايط داراي تنش

شكل 3-3: نمودار سه بعدي شاخص تحمل (STI ) و عملكرد بالقوه (YP)  و عملكرد در شرايط تنش (YS)

شكل 4-3: نمودار اثر متقابل عملكرد ژنوتيپ ها در دو شرايط آبي و ديم

شكل5-3: نمودار شاخص تحمل به خشكي عملكرد ژنوتيپ هاي گندم