تعیین برخی صفات مورفوفیزیولوژیک موثر بر نسبت ریشه به اندام هوایی در ارقام مختلف جو (Hordeum vulgare L.)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی و به‌نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

2 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی شیروان، دانشگاه بجنورد، ایران

چکیده

به‌منظور ارزیابی تنوع ژنتیکی برای صفات مورفوفیزیولوژیک ریشه و اندام هوایی، میزان تخصیص مواد فتوسنتزی بین این اندام‌ها و دسته‌بندی ارقام، 21 رقم جو در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با شش تکرار در شرایط گلخانه کشت شدند. صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک مرتبط با ریشه و اندام هوایی در مراحل پنجه‌زنی و رسیدگی و برخی از صفات موثر بر فتوسنتز و عملکرد در طی مراحل رشد زایشی و برداشت اندازه‌گیری شدند. تنوع ژنتیکی معنی‌داری برای اکثر صفات در بین ارقام مشاهده شد (0.05>p). در مرحله پنجه‌زنی ارقام به‌رخ و مهتاب و در مرحله رسیدگی رقم جلگه بالاترین و رقم ریحان در هر دو مرحله پایین‌ترین نسبت وزن خشک ریشه به اندام هوایی را نشان دادند. محتوای قند ریشه در مرحله پنجه‌زنی و پرولین برگ، حجم ریشه، نسبت کلروفیل a به کاروتنوئید در مرحله رسیدگی دارای بالاترین ضرایب همبستگی معنی‌دار با نسبت وزن خشک ریشه به اندام هوایی بودند (0.05>p). تجزیه علیت مشخص نمود که محتوای قند ریشه در مرحله پنجه‌زنی و نسبت کلروفیل a به کاروتنوئید و پرولین برگ در مرحله رسیدگی موثرترین صفات بر این نسبت هستند. اولین مؤلفه اصلی همبستگی مثبت و معنی‌داری با نسبت ریشه به اندام هوایی در مرحله رسیدگی و دومین مؤلفه اصلی همبستگی منفی و معنی‌داری را با این نسبت نشان دادند (0.05>p). ارقام مورد مطالعه براساس تجزیه خوشه‌ای در چهار گروه دسته‌بندی شدند. نتایج این مطالعه می‌تواند در برنامه‌های به‌نژادی برای تولید ارقامی با نسبت ریشه به اندام هوایی بالاتر و عملکرد مطلوب مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

©2024 The author(s). This is an open-access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution, and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

  1. Abarnak, S., Zarei, L., & Cheghamirza, K. (2020). Comparison of Current Iranian and European Barley Cultivars for Different Agronomic and Laboratory Traits in Temperate Rainfed Conditions. Iranian Dryland Agronomy Journal, 8(2), 177-197. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22092/idaj.2019.126673.261
  2. Afshari, S. B., Akbari, G. A., Shahbazi, M., & Alahdadi, I. (2014). Relations between Barley Root Traits and Osmotic Adjustment under Terminal Drought Stress. Journal of Agricultural Science, 6(7), 112. https://doi.org/10.5539/jas.v6n7p112
  3. Arifuzzaman, M., Sayed, M. A., Muzammil, S., Pillen, K., Schumann, H., Naz, A. A., & Leon, J. (2014). Detection and Validation of Novel QTL for Shoot and Root Traits in Barley (Hordeum Vulgare). Molecular Breeding, 34, 1373-1387. https://doi.org/10.1007/s11032-014-0122-3
  4. Asch, F., Dingkuhn, M., Sow, A., & Audebert, A. (2005). Drought-Induced Changes in Rooting Patterns and Assimilate Partitioning Between Root and Shoot in Upland Rice. Field Crops Research, 93(2-3), 223-236. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2004.10.002
  5. Bates, L. S., Waldren, R. P. A., & Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39, 205-207.‏ https://doi.org/10.1007/BF00018060
  6. Dubois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. T., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28(3), 350-356.‏ https://doi.org/10.1021/ac60111a017
  7. Duresso, M. E., Lule, D., Tirfessa, A., Gelmesa, D., Tesso, T., Menamo, T., & Serba, D. D. (2023). Genetic Diversity in Ethiopian Sorghum Germplasm for Root System Architecture and Trait Association. Rhizosphere, 27, 100759. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2023.100759
  8. Elakhdar, A., Solanki, S., Kubo, T., Abed, A., Elakhdar, I., Khedr, R., & Qualset, C. O. (2022). Barley with Improved Drought Tolerance: Challenges and Perspectives. Environmental and Experimental Botany, 201, 104965. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.104965
  9. FAO. (2021). FAO database collection. Available online at: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL/visualize
  10. Gargallo-Garriga, A., Sardans, J., Perez-Trujillo, M., Rivas-Ubach, A., Oravec, M., Vecerova, K., & Penuelas, J. (2014). Opposite Metabolic Responses of Shoots and Roots to Drought. Scientific Reports, 4(1), 6829. https://doi.org/10.1038/srep06829
  11. Ghabooli, M., & Mondani, F. (2016). Effects of Indica on the Biomass, Proline, Starch and Soluble Sugars in Barley (Hordeum Vulgare L.) under Drought Stress. Biological, Environmental and Agricultural Sciences, 1, 19-27.
  12. Hajiagha, L. F., Nouraein, M., & Hossienpour, T. (2019). Investigation of Diversity and Classification of Some Barley Lines using Physiological and Morphological Characteristics. Journal of Crop Breeding, 11(29), 169-180. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.29252/jcb.11.29.169
  13. Koocheki, A., & Sarmadnia, G. (1999). Physiology of Crop Plants. Jihad-e- Daneshgahi Press, Mashhad (in Persian).
  14. Lichtenthaler, H. K. (1987) Chlorophylls and Carotenoids: Pigments of Photosynthetic Biomembranes. Methods in Enzymology, 148, 350-382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1
  15. Modarresi, R., Pourmohammad, A., & Sadeghzadeh, B. (2022). Evaluation of Genetic Diversity of Spring Barley Genotypes with Respect to Some Phenological and Morphological Traits. Crop Science Research in Arid Regions, 4(1), 197-212. (in Persian with English abstract). https://doi.org/22034/CSRAR.2022.343913.1242
  16. Moghaddam, M., Mazinani, M. A., Alavinia, S. S., Shakiba, M., Mehrabi, A., & Pouraboughaddareh, A. (2012). Study of Genetic Diversity in Boeoticum Populations under Normal and Water Deficit Stress Conditions. Cereal Research, 2(1), 17-30. (in Persian with English abstract). https://dorl.net/dor/20.1001.1.22520163.1391.2.1.2.2
  17. Mokany, K., Raison, R. J., & Prokushkin, A. S. (2006). Critical Analysis of Root: Shoot Ratios in Terrestrial Biomes. Global Change Biology, 12(1), 84-96. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2005.001043.x
  18. Rezaeinia, M., Bihamta, M. R., Peighambari, S. A., Abbsi, A. R., & Ataei, R. (2022). Evaluation the Diversity of Agro-Morphological Traits of Barley under Optimal and Limited Irrigation Conditions and Grouping its Foreign Germplasm Using Multivariate Statistical Methods. Iranian Journal of Field Crop Science, 53(3), 121-133. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22059/IJFCS.2021.320026.654809
  19. Rizi, M. S., & Mohammadi, M. (2023). Breeding Crops for Enhanced Roots to Mitigate Against Climate Change without Compromising Yield. Rhizosphere, 26, 100702. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2023.100702
  20. Soltani, A., & Faraji, A. (2011). Soil Water & Plant Relationship. Jihad-e- Daneshgahi Press, Mashhad. (in Persian).
  21. Vain, S., Tamm, I., Tamm, U., Annusver, M., & Zobel, K. (2023). Negative Relationship between Topsoil Root Production and Grain Yield in Oat and Barley. Agriculture, Ecosystems & Environment, 349, 108467. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108467
  22. Wang, J., Chen, Y., Zhang, Y., Ai, Y., Feng, Y., Moody, D., Diggle, A., Damon, P., & Rengel, Z. (2021). Phenotyping and Validation of Root Morphological Traits in Barley (Hordeum vulgare). Agronomy, 11(8), 1583; https://doi.org/10.3390/agronomy11081583
  23. Xu, W., Cui, K., Xu, A., Nie, L., Huang, J., & Peng, S. (2015). Drought Stress Condition Increases Root to Shoot Ratio Via Alteration of Carbohydrate Partitioning and Enzymatic Activity in Rice Seedlings. Acta Physiologiae Plantarum, 37, 1-11. https://doi.org/10.1007/s11738-014-1760-0
  24. Yu, S. M., Lo, S. F., & Ho, T. H. D. (2015). Source–Sink Communication: Regulated by Hormone, Nutrient, and Stress Cross-Signaling (a Review). Trends in Plant Science, 20(12), 844-857. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2015.10.009
  25. Zali, H., & Barati, A. (2020). Evaluation of Selection Index of Ideal Genotype (SIIG) in other to Selection of Barley Promising Lines with High Yield and Desirable Agronomy Traits. Journal of Crop Breeding, 12(34), 93-104. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.29252/jcb.12.34.93
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری: 20 اسفند 1402
  • تاریخ پذیرش: 23 اسفند 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 25 اردیبهشت 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار