BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
URL: http://jcpp.iut.ac.ir/article-1-2559-en.html
Citrus species are classified as a sensitive group of trees to salt stress, but the levels of their sensitivity or tolerance to salt are different among cultivars. In order to evaluate the effects of salinity stress on pollen germination of some citrus cultivars, an experiment was performed in factorial, based on completely randomized design in three replications with Cleopatra mandarin (Citrus reshni) and Poncirus trifoliata as tolerant and sensitive controls along with 13 genotypes. Pollen grains of these genotypes were cultured in media containing different levels of sodium chloride (0, 0.87, 1.6, 2.4, 3.1 dS/m) along with 15% sucrose, 0.7% agar and 100 mg/L boric acid. In order to understand the biochemical responses of pollen grains to salt stress, they were cultured in liquid media with three levels of salinity (i.e. 0, 0.87 and 1.6 dS/m) and then the amounts of total protein and enzyme activities of superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) were evaluated. Significant differences of pollen germination (P ≤ 0.01) were observed in different salinity levels, but there were no significant differences in pollen tube growth. Pollen germination in Cleopatra was greater in comparison to Poncirus trifoliate, indicating that Cleopatra is a tolerant cultivar. The amounts of total protein and enzyme activities of SOD and APX were influenced by genotypes, salinity levels and their interactions (P ≤ 0.01). Considering the fastness and accuracy of this type of experiment, the evaluation of citrus pollen responses may, potentially, be hired as an initial screening criteria for detecting salt-sensitive varieties from the tolerant citrus ones.
گزینش گامتوفیتی تحمل شوری در برخی ارقام مرکبات
اعظم برعندان1، بهروز گلعین2* و شهرام صداقت‌حور3
(تاریخ دریافت: 28/3/1394 ؛ تاریخ پذیرش: 25/6/1394)
چکیده
مرکبات جزء گیاهان حساس به شوری هستند، ولی میزان حساسیت یا تحمل ارقام مختلف در این گروه به شوری متفاوت است. برای گزینش گامتوفیتی تحمل شوری در برخی ژنوتیپ‌های مرکبات، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دانه گرده نارنگی کلئوپاترا (Citrus reshni) و پونسیروس (Poncirus trifoliata) بهترتیب به‌عنوان شاهد متحمل و حساس به شوری به‌همراه 13 ژنوتیپ مرکبات در پنج سطح کلرید سدیم (صفر، 8/0، 6/1، 4/2 و 1/3 دسی‌زیمنس بر متر) و سه تکرار، در محیط کشت حاوی 15% ساکارز، 7/0% آگار و 100 میلی‌گرم در لیتر اسیدبوریک، به اجرا در آمد. هم‌چنین به‌منظور درک واکنش‌های بیوشیمیایی دانه گرده به تنش شوری، دانه گرده ژنوتیپ‌های مورد آزمایش در محیط کشت مایع و در سه سطح شوری صفر، 8/0 و 6/1 دسی‌زیمنس بر متر قرار گرفتند و میزان پروتئین کل و فعالیت آنزیم‌های سوپر اکسید دیسموتاز (SOD) و آسکوربات پراکسیداز (APX) مورد بررسی قرار گرفت. سطوح مختلف شوری بر جوانه‌زنی دانه گرده اختلاف معنی‌داری را در سطح 1% نشان داد، ولی در رشد لوله گرده اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد. دانه گرده کلئوپاترا شاخص رشد بهتری نسبت به پونسیروس نشان داد که بیانگر متحمل بودن این رقم است. میزان پروتئین کل و فعالیت آنزیم‌های SOD و APX در سطح 1% تحت‌تأثیر ژنوتیپ، سطح شوری و اثر متقابل آنها قرار گرفت. با توجه به سرعت و دقت این نوع آزمایش می‌توان این‌گونه عنوان داشت که ارزیابی واکنش دانه گرده مرکبات، امکان غربالگری اولیه ژنوتیپ‌های ناشناخته حساس و متحمل شوری را فراهم می‌آورد.
واژههای کلیدی: جوانه‌زنی دانه گرده، ژنوتیپ، شوری، مرکبات
1 و 3. بهترتیب دانشجوی سابق کارشناسی ارشد و دانشیار، گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد واحد رشت
2. دانشیار، گروه ژنتیک و به‌نژادی، پژوهشکده مرکبات و میوه‌های نیمه‌گرمسیری، رامسر
*. مسئول مکاتبات، پست الکترونیکی: bgoleincitrus@yahoo.comm-askary@araku.ac.ir
مقدمه
مرکبات از محصولات مهم باغبانی به‌شمار می‌روند که از دیرباز به‌عنوان بخشی از رژیم غذایی، دارای ارزش فراوانی بوده
است (12). شوری خاک و منابع آبی از مشکلات عمده
توسعه کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک برای گیاهان حساس به شوری میباشد. محدودیت بارندگی، کاهش شستشوی خاک، آب حاوی املاح زیاد، زهکشی نامناسب خاک، هوازدگی سنگ‌ها، بالا آمدن سفره‌های آب زیرزمینی و استفاده بیش از حد کودها، همگی سبب شوری خاک
می‌شوند (27).
مرکبات جزء گیاهان حساس به شوری هستند اما میزان تحمل پایه‌های مختلف مرکبات به شوری، تفاوت‌های واضحی با یکدیگر نشان می‌دهند. به‌عنوان مثال شوری در راف‌لمون (Citrus jambhiri) و پونسیروس در مقایسه با پایه‌های نارنج (C. aurantium) و نارنگی کلئوپاترا، باعث کاهش بیشتری در رشد می‌شود؛ در این گیاهان رشد تاج درخت بیشتر از سیستم ریشه تحت‌تأثیر شوری قرار می‌گیرد (4 و 35).
به‌منظور توسعه سطح زیرکشت مرکبات و افزایش تولید اقتصادی این محصول باید به‌دنبال روش‌هایی برای مقابله با شرایط نامساعد محیطی و کیفیت پائین آب و خاک باشیم. از مهم‌ترین روش‌هایی که می‌تواند در این زمینه مؤثر باشد، پژوهش‌‌هایی است که در جهت شناسایی ارقام و ژنوتیپ‌های متحمل و کاربرد آن در برنامه‌های به‌نژادی صورت می‌گیرد. با این وجود اکثر برنامه‌های به‌نژادی معمولاً نیاز به صرف زمان و هزینه‌های انسانی و مالی زیادی دارند که این موضوع در مورد گیاهان چندساله و چوبی نظیر مرکبات در مقایسه با گیاهان علفی و یک‌ساله از اهمیت بیشتری برخوردار است.
گامتوفیت نر به‌عنوان یک سیستم مناسب جهت تجزیه فرایندهای بیولوژی مهم در گیاهان عالی از قبیل نحوه تعیین سرنوشت سلول، رشد و طویل شدن سلول و پاسخ به تنش‌های مختلف زیستی و غیر زیستی میباشد (5). اساس تئوری انتخاب گامتوفیتی بیان می‌دارد که انتخاب در میان گامتوفیت‌های هاپلوئید و هتروژن می‌تواند به‌طور مثبت با تغییرات بعدی در نتایج اسپوروفیت همبستگی داشته باشد. دانه گرده نه تنها به‌عنوان یک ناقل ژنتیکی عمل می‌کند، بلکه به‌عنوان یک موجود مستقل قابلیت بیان اطلاعات ژنتیکی خود را نیز دارد (24). اندازه جمعیت بزرگ و نمایش مستقل صفات مغلوب به‌علت وجود حالت هاپلوئیدی از ویژگی‌های مهم دانه گرده میباشد که می‌تواند اهمیت گامتوفیت نر را در مطالعات به‌نژادی گیاهان روشن سازد. اگر هریک از مراحل رشدی گیاه ویژگی‌های ژنتیکی مخصوص و مستقل خود را نشان دهند، پس انتخاب برای یک صفت ویژه در دانه گرده می‌تواند منجر به تغییر بروز صفت در نتاج اسپوروفیتی بعدی گردد. هم‌چنین در صورت بیان مشترک بعضی ژن‌ها در هر دو مرحله، ژن‌های مذکور و صفات متأثر از آنها می‌توانند از اهداف گزینش در برنامه‌های به‌نژادی باشند (18). پاسخ نسل گامتوفیت گیاه به تنش‌های زیستی و غیر زیستی می‌تواند نمایانگر عکس‌العمل گیاه کامل به تنش‌های مربوطه باشد (30). همانند سایر تنش‌های غیر زیستی مثل شدت نور، کمبود آب، دما، آلودگی و غیره، تنش شوری می‌تواند تأثیراتی روی دانه‌گرده داشته باشد (17 و 33). کاهش قابلیت زیستی دانه گرده تحت شرایط شوری به‌طور چشم‌گیری در گیاهان ذرت، نخود و ماش گزارش شده است (9، 10 و 32).
تعیین درجه تحمل به شوری به‌دلیل آنکه وابسته به عوامل متعددی مانند شرایط محیطی، درجه حاصلخیزی خاک،
الگوی پراکنش نمک در پروفیل خاک، روش آبیاری و عوامل گیاهی (رقم، پایه) میباشد، کار دشواری است (22). استفاده از پایه‌های متحمل به شوری از جمله کلئوپاتراماندارین و رانگ‌پورلایم (C. limonia) یکی از کارآمدترین روش‌های کاهش خسارت شوری است (12 و 15). بر همین اساس
لازم است در بین ژنوتیپ‌های طبیعی به‌دنبال پایه‌هایی متحمل‌تر باشیم تا از خسارت تنش شوری هرچه بیشتر کاسته شود. در این پژوهش، درجه تحمل شوری در برخی از ژنوتیپ‌های مرکبات که قبلاً تحت شرایط مزرعه مشخص شده بود (13)،
با استفاده از تعیین درجه جوانه‌زنی و رشد دانه گرده در
محیط شور آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می‌گیرد تا
بتوان ژنوتیپ‌های برتر را بدون از بین رفتن گیاه کامل
و در مدت زمان کم شناسایی و معرفی نموه و به‌عنوان کاندید برای معرفی به‌عنوان پایه‌های متحمل به شوری مورد استفاده قرار داد.
مواد و روش‌ها
برای اجرای این پژوهش دو آزمایش انجام شد. آزمایش اول به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در محیط کشت جامد حاوی 15% ساکارز، 7/0% آگار و 100 میلی‌گرم
در لیتر اسیدبوریک، با دانه گرده نارنگی کلئوپاترا و پونسیروس بهترتیب به‌عنوان شاهد متحمل و حساس شوری (12 و 35) به‌همراه 13 ژنوتیپ دیگر مرکبات (جدول 1) و پنج سطح کلرید سدیم (صفر، 87/0، 6/1، 4/2 و 1/3 دسی‌زیمنس بر متر) در سه تکرار به اجرا درآمد. دانه‌های گرده نمونه‌های
مورد مطالعه از باغ کلکسیون پژوهشکده مرکبات و میوه‌های نیمه‌گرمسیری (رامسر) در سال 1390 جمع‌آوری شدند. در این آزمایش، دانه‌های گرده به‌طور یکنواخت روی محیط کشت در پتری‌دیش کشت شدند و به‌مدت 24 ساعت در تاریکی و دمای 25 درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند. سپس شاخص‌های درصد جوانه‌زنی دانه گرده و طول لوله گرده اندازه‌گیری شد. درصد جوانه‌زنی دانه گرده با شمارش 300 عدد از دانه گرده در هر نمونه و تیمار به‌طور تصادفی از میدان‌های دید مختلف توسط میکروسکوپ نوری با عدسی چشمی 10X و عدسی شیئی40X (بزرگ‌نمایی 400) انجام شد. به‌منظور اندازه‌گیری طول
لوله گرده هر نمونه در هر تیمار، حداقل 20 دانه گرده
در هر میدان دید با استفاده از عدسی چشمی مدرج اندازه‌گیری شد.
آزمایش دوم (آزمایش تکمیلی) به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در محیط کشت مایع حاوی 15% ساکارز و 100 میلی‌گرم در لیتر اسیدبوریک با دو فاکتور شامل نمونه‌های مذکور (جدول 1) و سه سطح کلرید سدیم (صفر، 8/0 و 6/1 دسی‌زیمنس بر متر) در سه تکرار به اجرا درآمد. جهت اجرای این آزمایش، 50 میلی‌گرم دانه گرده هر نمونه با آب مقطر استریل مرطوب و سپس در 50 میلی‌لیتر محیط کشت قرار گرفت. پس از قرارگیری نمونه‌ها به‌مدت 24 ساعت در شرایط تاریکی و دمای 25 درجه سانتی‌گراد، دانه‌های گرده با استفاده از کاغذ صافی جمع‌آوری و توسط ازت مایع پودر شدند و در دمای 80- درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند. شاخص‌های مورد سنجش در این آزمایش، پروتئین کل و فعالیت آنزیم‌های آسکوربات پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز بود.
برای اندازه‌گیری مقدار پروتئین از روش برادفورد (8) استفاده شد. به 50 میلی‌گرم دانه گرده سائیده شده، یک میلی‌لیتر بافر پتاسیم فسفات 50 میلی‌مولار با 7 = pH شامل EDTA 5/0 میلی‌مولار و PVP 2% اضافه و ورتکس شد. عصاره‌ها در چهار درجه سانتی‌گراد به‌مدت 15 دقیقه در14000 دور در دقیقه سانتریفوژ شده و محلول رویی جدا گردید، به 50 میکرولیتر محلول رویی استخراج شده 250 میکرولیتر از معرف برادفورد که شامل پودر کوماسی برلیانت بلو250G، اتانل 96% و اسید فسفریک (w/w) 85% میباشد، اضافه شد. سپس محتویات لوله‌‌ها به‌خوبی مخلوط شده و پس از قرار گرفتن به‌مدت 15 دقیقه در تاریکی، جذب نمونه‌ها در طول موج 595 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر (NanoDrop ND-1000) قرائت شد. غلظت تام پروتئینی براساس مقایسه با منحنی استاندارد تهیه شده با سرم آلبومین گاوی ((mg/ml) BSA) به‌عنوان استاندارد محاسبه گردید.
برای استخراج SOD از دانه‌گرده سائیده شده، از بافر پتاسیم فسفات 50 میلی‌مولار با 7 pH =شامل EDTA 5/0 میلی‌مولار در چهار درجه سانتی‌گراد، استفاده شد. فعالیت SODطبق روش جیاننوپلیتیس و ریس (11) و از طریق اسپکتروفتومتری اندازه‌گیری شد. یک میلی‌لیتر محلول واکنش شامل EDTA
1/0 میلی‌مولار، متیونین13 میلی‌مولار، NBT 75 میکرومولار و ریبوفلاوین 21/0 میلی‌مولار و پنج میکرولیتر محلول رویی
Type of Study: | Rights and permissions | |
 | This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. |
